Εφαρμογή Τεχνολογίας Διάγνωσης Σφαλμάτων για 15kV Εξωτερικούς Υποβαθμιστές Αυτόματης Αναδιασύνδεσης σε Κενό
Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η πλειοψηφία των βλαβών στις εναέριες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι παροδικές, με τις μόνιμες βλάβες να αποτελούν λιγότερο από το 10%. Σήμερα, τα δίκτυα διανομής μέσης τάσης (MV) χρησιμοποιούν συνήθως 15 kV εξωτερικούς αυτόματους διακόπτες κενού σε συνεργασία με τμηματικούς διακόπτες. Αυτή η διάταξη επιτρέπει τη γρήγορη αποκατάσταση της παροχής ηλεκτρικής ενέργειας μετά από παροδικές βλάβες και τον απομονωτικό διαχωρισμό των ελαττωματικών τμημάτων της γραμμής σε περίπτωση μόνιμων βλαβών. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητη η παρακολούθηση της λειτουργικής κατάστασης των ελεγκτών αυτόματων διακοπτών για τη βελτίωση της αξιοπιστίας τους.
1.Επισκόπηση Τεχνικής Έρευνας (Εγχώρια και Διεθνή)
1.1 Κατηγοριοποίηση Αυτόματων Διακοπτών
Οι αυτόματοι διακόπτες χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες: τύπου ρεύματος και τύπου τάσης. Οι διακόπτες τύπου ρεύματος ανιχνεύουν τα ρεύματα βλάβης, απενεργοποιούνται αντίστοιχα και ανακλείνονται αυτόματα—συνήθως εκτελώντας από μία έως τρεις προσπάθειες ανακλείσεως. Λειτουργούν τόσο ως προστατευτικές συσκευές όσο και ως αυτόματοι διακόπτες. Η απομόνωση της βλάβης προχωρά με σταδιακή εξάλειψη τμημάτων ξεκινώντας από το τελικό τμήμα προς τα κάτω, μέχρι να εντοπιστεί το τμήμα με τη βλάβη. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος υποβάλλει το δίκτυο σε πολλαπλές ανακλείσεις ρεύματος βλάβης, προκαλώντας σημαντική τάση. Επιπλέον, όσο περισσότερα τμήματα γραμμής υπάρχουν, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των απαιτούμενων ανακλείσεων και το συνολικό χρονικό διάστημα αποκατάστασης. Ως εκ τούτου, τέτοια συστήματα περιορίζονται συνήθως σε όχι περισσότερα από τρία τμήματα και είναι κατάλληλα για κλαδικές ή ακτινωτές τροφοδοσίες.
Οι διακόπτες τύπου τάσης, από την άλλη πλευρά, απενεργοποιούνται κατά την απώλεια τάσης και ανακλείνονται μετά από προκαθορισμένη καθυστέρηση όταν η τάση αποκαθίσταται. Σε αυτό το σύστημα, ο διακόπτης της γραμμής τροφοδοσίας του υποσταθμού πρέπει να εκτελέσει δύο ανακλείσεις για να ολοκληρώσει τον διαχωρισμό της βλάβης και την αποκατάσταση της παροχής: η πρώτη ανακλείση εντοπίζει το τμήμα με τη βλάβη με βάση τον αριθμό των τμηματικών διακοπτών που κλείνουν, μετά την οποία οι διακόπτες δίπλα στη βλάβη κλειδώνουν για να την απομονώσουν· η δεύτερη ανακλείση αποκαθιστά την παροχή στα τμήματα χωρίς βλάβη. Δεδομένου ότι η προστασία από υπέρρευμα βασίζεται στο διακόπτη της γραμμής τροφοδοσίας του υποσταθμού, αυτή η προσέγγιση είναι λιγότερο κατάλληλη για μακριές γραμμές τροφοδοσίας. Ωστόσο, με την αύξηση της χωρητικότητας του συστήματος, αυτός ο περιορισμός έχει μειωθεί σταδιακά. Οι διακόπτες τύπου τάσης είναι επομένως κατάλληλοι για σύντομα ακτινωτά ή δικτυωτά δίκτυα και επιτρέπουν βασικές λειτουργίες αυτοματισμού.
1.2 Προβλήματα Με τις Συμβατικές Μεθόδους Δοκιμής
Λόγω των ανοχών κατασκευής και της μηχανικής φθοράς από την παρατεταμένη λειτουργία, οι αυτόματοι διακόπτες μπορεί να υποστούν δυσλειτουργίες ή λανθασμένες λειτουργίες. Οι τρέχουσες μέθοδοι δοκιμής βασίζονται κυρίως σε εξοπλισμό χειροκίνητης επιθεώρησης, ο οποίος συνεπάγεται υψηλό κόστος επένδυσης.
1.3 Τρέχουσα Κατάσταση και Τάσεις Ανάπτυξης της Έρευνας (Εγχώρια και Διεθνή)
Για τους 15 kV εξωτερικούς αυτόματους διακόπτες κενού μέσης τάσης, οι εγχώριες πρακτικές στην Κίνα υιοθετούν κυρίως εκτός σύνδεσης, περιοδικές προσεγγίσεις συντήρησης, συμπεριλαμβανομένων δοκιμών αντίστασης μόνωσης, δοκιμών αντίστασης μόνωσης του κυκλώματος ελέγχου και δοκιμών αντοχής σε εναλλασσόμενη τάση. Αυτές οι συμβατικές μέθοδοι υποφέρουν από αρκετά μειονεκτήματα: ο εξοπλισμός δοκιμών είναι μεγάλος και δύσκολος στη μεταφορά· οι δοκιμές συχνά απαιτούν εργασία σε ύψος, εγκυμονώντας κινδύνους ασφάλειας· και η διαδικασία καταναλώνει σημαντικό ανθρώπινο δυναμικό και πόρους. Ολοκληρωμένα, ενσωματωμένα διαγνωστικά συστήματα εφαρμόζονται σπάνια σε πραγματικές επιχειρησιακές συνθήκες.
Έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στη διάγνωση επιπέδου ελεγκτή για τους 15 kV εξωτερικούς αυτόματους διακόπτες κενού μέσης τάσης. Χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως σύγχρονοι αυτόματοι αναλυτές. Αυτές οι συσκευές συνδέονται μέσω απλών, τυποποιημένων διεπαφών—υποστηρίζοντας συμβατότητα "plug-and-play" σε διακόπτες από διαφορετικούς κατασκευαστές. Με την έγχυση ελεγχόμενων σημάτων ρεύματος στον ελεγκτή του διακόπτη, ο αναλυτής μετρά βασικές αποκρίσεις όπως τις καμπύλες Χρόνου-Ρεύματος (TCC) και τις ακολουθίες ελέγχου. Παρέχει ακριβή έλεγχο του κύματος, του χρονισμού και του πλάτους των εγχυόμενων ρευμάτων και καταγράφει με ακρίβεια την απόκριση του ελεγκτή—με ανάλυση χρόνου σε επίπεδο μικροδευτερολέπτου. Το σύστημα μπορεί να αυτοματοποιήσει πλήρως μια πλήρη ακολουθία δοκιμής και να εμφανίζει αμέσως τα αποτελέσματα σε κείμενο, συμπεριλαμβανομένων εντολών απενεργοποίησης, ενεργειών ανακλείσεως, επαναφοράς, γεγονότων κλειδώματος και σχετικών καταχωρήσεων με χρονική σήμανση.
Η τρέχουσα έρευνα στην έξυπνη διάγνωση βλαβών επικεντρώνεται σε τρεις κύριες κατευθύνσεις:
Ενσωματωμένες έξυπνες τεχνολογίες διάγνωσης βλαβών·
Δικτυωμένα έξυπνα διαγνωστικά συστήματα·
Προσαρμοστικές έξυπνες διαγνωστικές αρχιτεκτονικές.
2.Τεχνολογία Διάγνωσης Βλαβών για 15 kV Εξωτερικούς Αυτόματους Διακόπτες Κενού Μέσης Τάσης
Το σύστημα διάγνωσης βλαβών για 15 kV εξωτερικούς αυτόματους διακόπτες κενού μέσης τάσης σχεδιάζεται ειδικά για την αξιολόγηση της απόδοσης των ελεγκτών διακοπτών που χρησιμοποιούνται σε εναέριες γραμμές μέσης τάσης. Μετά τη σύνδεση της «μονάδας διακόπτη» στον ελεγκτή του διακόπτη, το σύστημα χρησιμοποιεί λογισμικό για να εγχέει διάφορα προσομοιωμένα ρεύματα βλάβης στον ελεγκτή και προκαλεί αντίστοιχες λειτουργίες ανοίγματος/κλεισίματος σύμφωνα με τη λογική του ελεγκτή. Το σύστημα καταγράφει την απόκριση του ελεγκτή σε αυτές τις προσομοιωμένες αλλαγές ρεύματος και αναλύει—μέσω λογισμικού—αν ο ελεγκτής αναγνωρίζει σωστά τις συνθήκες βλάβης και εκτελεί τις κατάλληλες ενέργειες ελέγχου σύμφωνα με τις προδιαγραφές.
Αυτό το διαγνωστικό σύστημα υποστηρίζει μια ευρεία ποικιλία δοκιμών σε σενάρια βλαβών, επιτρέποντας τον πλήρως αυτοματοποιημένο εντοπισμό βλαβών στον ελεγκτή. Συνδέεται με διάφορα μοντέλα διακοπτών μέσω κοινών ή προσαρμοσμένων διεπαφών, και όλες οι λειτουργίες ελέγχου και δοκιμής εκτελούνται μέσω εξειδικευμένου λογισμικού ανάλυσης. Οι βασικές λειτουργίες του συστήματος περιλαμβάνουν:
Υψηλής Ακρίβειας Πηγή Ρεύματος: Το σύστημα χρησιμοποιεί μια υψηλής ακρίβειας, υψηλής ανάλυσης και αξιόπιστη πηγή ρεύματος για να εξασφαλίσει ρεαλιστική προσομοίωση ρευμάτων βλάβης. Ο έλεγχος μέσω λογισμικού επιτρέπει την ολοκληρωμένη ρύθμιση των παραμέτρων ρεύματος—συμπεριλαμβανομένου του κύματος, του πλάτους, του χρόνου ανόδου, της διάρκειας και του χρόνου καθόδου—και παρέχει πραγματικής ώρας οπτικοποίηση των κυματομορφών και των μεγεθών ρεύματος για ενισχυμένη αναλυτική ικανότητα.
Κοινή Σχεδίαση Διεπαφής: Μια τυποποιημένη διεπαφή επιτρέπει πραγματική λειτουργία "plug-and-play" στο πεδίο, διευκολύνοντας την ομαλή μετάδοση σημάτων και δεδομένων.
Ενσωματωμένη βάση δεδομένων καμπύλων TCC: Η χαρακτηριστική αμπερ-δευτερόλεπτου (δηλαδή, Χαρακτηριστική Χρόνου-Ρεύματος ή καμπύλη TCC) ορίζει την αντίστροφη σχέση μεταξύ χρόνου ενεργοποίησης και μεγέθους ρεύματος παραβίασης, συμπεριλαμβανομένων και των γρήγορων και βραδύνων καμπυλών TCC. Το λογισμικό ανάλυσης ενσωματώνει πολλές βιβλιοθήκες προτυπικών καμπυλών TCC, όπως Cooper, IEEE (US) και πρότυπα IEC, επιτρέποντας την εύκολη σύγκριση και διαγνωστική αξιολόγηση.
Αυτοματοποιημένη ανάλυση δεδομένων δοκιμής: Το σύστημα αυτόματα ερμηνεύει την ανατροφοδότηση από τον αυτοματικό επανασυνδέστη και εμφανίζει αμέσως τα αποτελέσματα της ανάλυσης - συμπεριλαμβανομένων γραφικών παραστάσεων και αναφορών - που λεπτομερώς περιγράφουν γεγονότα ενεργοποίησης, επανασύνδεσης, κλειδώματος και άλλα λειτουργικά γεγονότα.
3.Συμπέρασμα
Η τεχνολογία διάγνωσης παραβίασης για 15 kV MV εξωτερικούς βακουούμ αυτόματους επανασυνδέστες μπορεί να αναγνωρίσει αποτελεσματικά διάφορες ανωμαλίες, συμπεριλαμβανομένων:
Μη λειτουργία της άμεσης επανασύνδεσης;
Απόκλιση από πρότυπες καμπύλες TCC;
Αποτυχία της προστασίας υπερρεύματος;
Ανωμαλία στη χρονική διάρκεια επανασύνδεσης;
Αποτυχία των μηχανισμών κλειδώματος κλείσιμου.
Αυτή η τεχνολογία αντιπροσωπεύει μια κρίσιμη μεταβολή από την παραδοσιακή προγραμματισμένη συντήρηση προς την προηγμένη συντήρηση με βάση την κατάσταση για επανασυνδέστες. Επιτρέποντας μια ολοκληρωμένη ανάλυση και διάγνωση της μονάδας ελέγχου, ενισχύει σημαντικά τις τεχνικές δυνατότητες της επιτήρησης της κατάστασης των επανασυνδέστες και παίζει κρίσιμο ρόλο στην πρόληψη των παρεμβάσεων στο δίκτυο κατανομής και την εξασφάλιση της αξιοπιστίας του δικτύου.
