کاربرد تکنولوژی تشخیص خطا در دستگاه‌های بازبازاننده خودکار بیرونی خلاء ۱۵ کیلوولتی

براساس آمار، اکثریت بزرگ خطاها در خطوط برق هوایی موقتی اند، و خطاهاي دائمي كمتر از ۱۰٪ را تشكيل مي‌دهند. در حال حاضر، شبكه‌هاي توزيع ولتاژ متوسط (MV) معمولاً از قطع‌كرنده‌هاي خودكار خلاء بیرونی ۱۵ کیلوولت به همراه قطع‌كرنده‌هاي بخشي استفاده مي‌كنند. اين تنظيم اجازه بازيابي سريع تأمين برق را پس از خطاهاي موقتی فراهم مي‌آورد و در صورت خطاهاي دائمي، بخش معیوب خط را جدا مي‌سازد. بنابراين، نظارت بر وضعیت عملیاتی کنترل‌گرهای قطع‌كرنده‌های خودكار ضروري است تا قابلیت اطمینان آنها افزایش یابد.

۱. مرور تحقيق فني (داخلي و بين‌المللي)

۱.۱ طبقه‌بندي قطع‌كرنده‌هاي خودكار
قطع‌كرنده‌هاي خودكار دو دسته اصلي دارند: نوع جرياني و نوع ولتاژي. قطع‌كرنده‌هاي جرياني خطا را از طريق جريان خطا تشخيص داده، قطع مي‌شوند و به‌صورت خودكار بسته مي‌شوند—معمولاً يك تا سه بار تلاش براي بسته شدن دوباره دارند. اين قطع‌كرندها هم به عنوان وسيله محافظتي و هم به عنوان قطع‌كرنده خودكار عمل مي‌كنند. جداسازي خطا با حذف تدريجي بخش‌ها از آخرین بخش پایین‌دست شروع مي‌شود تا بخش معیوب شناسايي شود. با اين حال، اين روش شبكه را تحت تأثير چندین بسته شدن مجدد جريان خطا قرار مي‌دهد و تنش قابل توجهي ايجاد مي‌كند. علاوه بر اين، هر چه تعداد بخش‌هاي خط بيشتر باشد، تعداد بسته شدن‌هاي مجدد لازم بيشتر و زمان كل بازيابي طولاني‌تر مي‌شود. در نتيجه، اين سيستم‌ها معمولاً به سه بخش محدود مي‌شوند و براي فيدرهاي شاخه‌اي يا شعاعي مناسب‌ترند.

از سوي ديگر، قطع‌كرنده‌هاي ولتاژي در صورت قطع ولتاژ قطع مي‌شوند و پس از يك تأخير از پيش تعیین شده، هنگام بازگشت ولتاژ، دوباره بسته مي‌شوند. در اين روش، قطع‌كرنده فيدر پست بايد دو بار بسته شدن مجدد انجام دهد تا جداسازي خطا و بازيابي خدمات كامل شود: بسته شدن مجدد اول، بخش معیوب را بر اساس تعداد كليد‌هاي قطع‌كرنده بخشي كه بسته مي‌شوند، شناسايي مي‌كند، پس از آن كليد‌هاي مجاور خطا قفل مي‌شوند تا خطا جدا شود؛ بسته شدن مجدد دوم، برق را به بخش‌هاي بدون خطا باز مي‌گرداند. از آنجا كه حفاظت لحظه‌اي جريان زياد به قطع‌كرنده فيدر پست وابسته است، اين روش براي فيدرهاي بلند مناسب‌تر نيست. با اين حال، با افزايش ظرفيت سيستم، اين محدوديت به تدريج كاهش يافته است. بنابراين، قطع‌كرنده‌هاي ولتاژي براي شبكه‌هاي شعاعي كوتاه يا حلقه‌اي مناسب‌اند و قابليت اتوماسيون پايه‌اي را فراهم مي‌كنند.

۱.۲ مشكلات روش‌هاي متداول آزمون
به دليل تحملات توليدي و ساييدگي مكانيكي در طول بهره‌برداري طولاني‌مدت، قطع‌كرنده‌هاي خودكار ممكن است دچار اختلال يا عملكرد نادرست شوند. روش‌هاي آزمون كنوني عمدتاً به تجهيزات بازرسی دستي وابسته‌اند، كه هزينه سرمايه‌گذاري بالايي دارند.

۱.۳ وضعيت تحقيق و روند توسعه كنوني (داخلي و بين‌المللي)
براي قطع‌كرنده‌هاي خودكار دايره‌اي خلاء بيروني MV ۱۵ كيلوولت، روشيّه‌هاي داخلي در چين عمدتاً از روش‌هاي تعمير و نگهداري دوره‌اي آفلاين استفاده مي‌كنند، شامل آزمون مقاومت عايقي، آزمون مقاومت عايقي مدار كنترل و آزمون ولتاژ تحمل AC. اين روش‌هاي متداول چندين معايب دارند: تجهيزات آزمون حجيم و حمل آن دشوار است؛ آزمون اغلب مستلزم كار در ارتفاع است كه خطرات ايمني دارد؛ و فرآيند به نيروي انساني و منابع زيادي نياز دارد. سيستم‌هاي تشخيص جامع و يكپارچه هنوز به ندرت در عملكرد ميداني واقعي اعمال مي‌شوند.

پيشرفت‌هاي قابل توجهي در تشخيص سطح كنترل‌گر براي قطع‌كرنده‌هاي خودكار دايره‌اي خلاء بيروني MV ۱۵ كيلوولت حاصل شده است. امروزه تحليل‌گرهاي خودكار مدرن به طور گسترده استفاده مي‌شوند. اين دستگاه‌ها از طريق رابط‌هاي ساده و استاندارد متصل مي‌شوند—قابلیت «وصل و استفاده» را براي قطع‌كرنده‌هاي خودكار از توليد كنندگان مختلف فراهم مي‌كنند. با تزريق سيگنال‌هاي جريان كنترل شده به كنترل‌گر قطع‌كرنده، تحليل‌گر پاسخ‌هاي كليدي مانند منحنی‌های مشخصه زمان-جریان (TCC) و دنباله‌هاي كنترل را اندازه‌گيري مي‌كند. اين دستگاه كنترل دقیقی بر شكل موج، زمان‌بندي و دامنه جريان‌هاي تزريق شده دارد و پاسخ كنترل‌گر را با دقت ثبت مي‌كند—با وضوح زماني تا سطح ميكروثانيه. سيستم قادر است كامل توالی آزمون را به‌طور خودكار انجام دهد و بلافاصله نتايج متنی را نمايش دهد، شامل دستورات قطع، اقدامات بسته شدن مجدد، بازيابي، رویدادهای قفل شدن و لاگ‌های مرتبط با زمان‌نگه‌داری.

تحقيق كنوني در زمينه تشخيص هوشمند خطا بر سه جهت اصلي متمركز است:

• فناوري‌هاي يكپارچه تشخيص هوشمند خطا؛

• سيستم‌هاي تشخيص هوشمند شبكه‌اي؛

• معماري‌هاي تشخيص هوشمند سازگار.

۲. فناوري تشخيص خطا براي قطع‌كرنده‌هاي خودكار دايره‌اي خلاء بيروني MV ۱۵ كيلوولت

سيستم تشخيص خطا براي قطع‌كرنده‌هاي خودكار دايره‌اي خلاء بيروني MV ۱۵ كيلوولت به‌طور ويژه براي ارزيابي عملكرد كنترل‌گرهاي قطع‌كرنده مورد استفاده در خطوط هوایی ولتاژ متوسط طراحی شده است. پس از اتصال «واحد قطع‌كرنده» به كنترل‌گر قطع‌كرنده، سيستم از طريق نرم‌افزار جريان‌هاي خطاي شبیه‌سازی شده مختلف را به كنترل‌گر تزريق مي‌كند و عملكرد باز/بسته را بر اساس منطق كنترل‌گر فعال مي‌سازد. سيستم پاسخ كنترل‌گر به اين تغييرات جريان شبیه‌سازی شده را ثبت كرده و از طريق نرم‌افزار تحليل مي‌كند كه آيا كنترل‌گر به‌درستی شرايط خطا را تشخيص داده و اقدامات كنترلي مناسب را مطابق مشخصات اجرا كرده است.

اين سيستم تشخيص، طيف وسيعي از آزمون سناريوي خطا را پشتيباني مي‌كند و امكان تشخيص خودكار كامل خطاهاي كنترل‌گر را فراهم مي‌آورد. اين سيستم از طريق رابط‌هاي عمومي يا سفارشي به مدل‌هاي مختلف قطع‌كرنده متصل مي‌شود، و تمام توابع كنترل و آزمون از طريق نرم‌افزار تحليلي اختصاصي اجرا مي‌شوند. ويژگي‌هاي كليدي اين سيستم شامل:

• منبع جريان با دقت بالا: سيستم از منبع جريان با دقت بالا، وضوح بالا و قابل اعتماد استفاده مي‌كند تا شبيه‌سازي واقعي جريان‌هاي خطا تضمين شود. كنترل نرم‌افزاري امكان تنظيم جامعي از پارامترهاي جريان—including شكل موج، دامنه، زمان صعود، مدت زمان و زمان نزول—را فراهم مي‌كند و نمايش لحظه‌اي شكل موج و بزرگي جريان را براي توانايي تحليلي بهتر فراهم مي‌آورد.

• طراحي رابط عمومي: يك رابط استاندارد امكان واقعي "وصل و استفاده" را در محل فراهم مي‌كند و انتقال سيگنال و داده را بدون درز تسهيل مي‌سازد.

• پایگاه داده منحنی TCC داخلی: ویژگی آمپر-ثانیه (یعنی مشخصه زمان-جریان یا منحنی TCC) رابطه معکوس بین زمان قطع و مقدار جریان خطا را تعریف می‌کند، از جمله منحنی‌های TCC سریع و آهسته. نرم‌افزار تحلیل شامل چندین کتابخانه استاندارد منحنی TCC مانند Cooper، IEEE (آمریکا) و استانداردهای IEC است که به مقایسه و تشخیص آسان می‌انجامد.

• تحلیل خودکار داده‌های تست: سیستم به طور خودکار بازخورد از دوباره‌بازکننده را تفسیر می‌کند و نتایج تحلیلی را به صورت فوری نمایش می‌دهد - از جمله نمایش‌های گرافیکی و گزارش‌ها - که جزئیات قطع، دوباره‌بازکردن، قفل شدن و رویدادهای عملیاتی دیگر را شامل می‌شود.

۳.نتیجه‌گیری

تکنولوژی تشخیص خطا برای دوباره‌بازکننده‌های خلاء خودکار MV ۱۵ kV بیرون از ساختمان می‌تواند به طور موثر انواع مختلفی از ناهماهنگی‌ها را شناسایی کند، از جمله:

• عدم عملکرد دوباره‌بازکردن فوری؛

• حرکت از منحنی‌های TCC استاندارد؛

• شکست حفاظت از جریان زیاد؛

• زمان‌بندی غیرعادی بازه دوباره‌بازکردن؛

• مشکل در مکانیسم‌های قفل شدن بستن.

این تکنولوژی نشان‌دهنده تغییر مهمی از نگهداری برنامه‌ای سنتی به نگهداری مبتنی بر وضعیت پیشرفته برای دوباره‌بازکننده‌ها است. با امکان تحلیل و تشخیص جامع واحد کنترل، این تکنولوژی قابلیت‌های فنی نظارت بر وضعیت دوباره‌بازکننده‌ها را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و نقش حیاتی در جلوگیری از قطع برق شبکه توزیع و اطمینان از قابلیت اطمینان شبکه دارد.