کاربرد فناوری تشخیص خطا در ریکلوسرهای خودکار خلاء بیرونی ۱۵ کیلوولت

بر اساس آمار، بیشتر خطاها در خطوط هوایی توزیع الکتریکی موقت هستند و خطاها دائمی کمتر از ۱۰٪ را تشکیل می‌دهند. در حال حاضر، شبکه‌های توزیع ولتاژ متوسط (MV) معمولاً از سوئیچ‌های خودکار بازآغاز کننده خلاء بیرونی ۱۵ kV در هماهنگی با جداکننده‌ها استفاده می‌کنند. این تنظیمات امکان بازیابی سریع تأمین برق پس از خطاها موقت و جداسازی قطعات خط در صورت وجود خطا دائمی را فراهم می‌کند. بنابراین، نظارت بر وضعیت عملیاتی کنترل‌کننده‌های بازآغاز کننده خودکار برای بهبود قابلیت اطمینان آنها ضروری است.

۱. مروری بر تحقیقات فنی (داخلی و بین‌المللی)

۱.۱ طبقه‌بندی بازآغاز کننده‌های خودکار
بازآغاز کننده‌های خودکار به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: نوع جریان و نوع ولتاژ. بازآغاز کننده‌های نوع جریان جریان‌های خطا را شناسایی می‌کنند، بر اساس آن می‌پرخند و خودکار باز می‌شوند—معمولاً یک تا سه بار تلاش برای بازآغاز می‌کنند. آنها هم به عنوان دستگاه‌های محافظ و هم به عنوان بازآغاز کننده عمل می‌کنند. جداسازی خطا با حذف تدریجی بخش‌ها از آخرین بخش پایین‌دستی تا زمانی که بخش خطا شناسایی شود انجام می‌شود. اما این روش شبکه را به چندین بار بازآغاز جریان خطا مواجه می‌کند که منجر به تنش قابل توجهی می‌شود. علاوه بر این، هرچه تعداد بخش‌های خط بیشتر باشد، تعداد بازآغاز‌های مورد نیاز بیشتر و زمان کل بازیابی طولانی‌تر می‌شود. بنابراین، چنین سیستم‌هایی معمولاً به سه بخش محدود می‌شوند و برای خطوط شاخه‌ای یا شعاعی مناسب‌تر هستند.

بازآغاز کننده‌های نوع ولتاژ، از سوی دیگر، در صورت از دست دادن ولتاژ می‌پرخند و پس از تأخیر تعیین شده باز می‌شوند وقتی ولتاژ بازگردانی می‌شود. در این طرح، مداربازکننده خط فیدر ایستگاه باید دو بار بازآغاز کند تا جداسازی خطا و بازیابی خدمات انجام شود: بازآغاز اول بر اساس تعداد سوئیچ‌های جداکننده که بسته می‌شوند، بخش خطا شناسایی می‌شود، سپس سوئیچ‌های مجاور با خطا قفل می‌شوند تا آن را جداسازی کنند؛ بازآغاز دوم تأمین برق به بخش‌های بدون خطا را بازیابی می‌کند. از آنجا که محافظت فوری جریان بیش از حد به مداربازکننده خط فیدر ایستگاه متکی است، این رویکرد برای خطوط فیدر بلند کمتر مناسب است. اما با افزایش ظرفیت سیستم، این محدودیت تدریجاً کاهش یافته است. بنابراین، بازآغاز کننده‌های نوع ولتاژ برای شبکه‌های شعاعی یا حلقه‌ای کوتاه مناسب هستند و امکان ارائه قابلیت‌های اتوماسیون پایه را فراهم می‌کنند.

۱.۲ مشکلات روش‌های آزمون سنتی
به دلیل تolerans‌های ساخت و لب بُردن مکانیکی از طول عمر طولانی، بازآغاز کننده‌های خودکار ممکن است دچار خرابی یا عملکرد غیرصحت یافته شوند. روش‌های آزمون فعلی عمدتاً بر اساس تجهیزات بازرسی دستی است که نیاز به سرمایه‌گذاری بالایی دارد.

۱.۳ وضعیت تحقیقات فعلی و روندهای توسعه (داخلی و بین‌المللی)
برای بازآغاز کننده‌های خلاء خودکار ۱۵ kV MV بیرونی، روش‌های نگهداری دوره‌ای و غیرفعال در چین غالب است، از جمله آزمون مقاومت عایق، آزمون مقاومت عایق مدار کنترل و آزمون تحمل ولتاژ متناوب. این روش‌های سنتی دارای چندین معایب هستند: تجهیزات آزمون سنگین و سخت حمل می‌شوند؛ آزمون معمولاً نیاز به کار در ارتفاع دارد که خطرات ایمنی را افزایش می‌دهد؛ و فرآیند نیاز به تعداد زیادی از نیروی انسانی و منابع دارد. سیستم‌های تشخیصی جامع و یکپارچه هنوز در عملیات میدانی کمتر پیاده‌سازی شده‌اند.

پیشرفت‌های قابل توجهی در تشخیص سطح کنترلر برای بازآغاز کننده‌های خلاء خودکار ۱۵ kV MV بیرونی انجام شده است. حالا از آنالیزرهای خودکار مدرن به طور گسترده استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها از طریق رابط‌های استاندارد و ساده متصل می‌شوند—که همپوشانی «پلاگ و پلی» را با بازآغاز کننده‌های مختلف سازنده‌ها ارائه می‌دهد. با تزریق سیگنال‌های جریان کنترل‌شده به کنترلر بازآغاز کننده، آنالیزر پاسخ‌های کلیدی مانند منحنی‌های مشخصه زمان-جریان (TCC) و دنباله‌های کنترلی را اندازه‌گیری می‌کند. آن امکان کنترل دقیق شکل موج، زمان‌بندی و دامنه جریان‌های تزریق شده را فراهم می‌کند و پاسخ کنترلر را با دقت ثبت می‌کند—با تفکیک زمانی به سطح میکروثانیه. سیستم می‌تواند یک دنباله آزمون کامل را به طور کامل خودکار انجام دهد و نتایج متنی را به طور فوری نمایش دهد، از جمله دستورات قطع، عملیات بازآغاز، ریست، قفل شدن و لاگ‌های زمان‌دار مرتبط.

تحقیقات فعلی در تشخیص خطا هوشمند بر سه جهت اصلی تمرکز دارد:

• تکنولوژی‌های تشخیص خطا هوشمند یکپارچه؛

• سیستم‌های تشخیصی هوشمند شبکه‌ای؛

•  ساختارهای تشخیصی هوشمند تطبیقی.

۲. فناوری تشخیص خطا برای بازآغاز کننده‌های خلاء خودکار ۱۵ kV MV بیرونی

سیستم تشخیص خطا برای بازآغاز کننده‌های خلاء خودکار ۱۵ kV MV بیرونی به طور خاص برای ارزیابی عملکرد کنترلرهای بازآغاز کننده استفاده شده در خطوط هوایی ولتاژ متوسط طراحی شده است. پس از اتصال واحد "مداربازکننده" به کنترلر بازآغاز کننده، سیستم از نرم‌افزار برای تزریق جریان‌های خطا شبیه‌سازی شده به کنترلر استفاده می‌کند و عملیات باز/بسته شدن متناسب با منطق کنترلر را تحریک می‌کند. سیستم پاسخ کنترلر به این تغییرات جریان شبیه‌سازی شده را ثبت می‌کند و از طریق نرم‌افزار تحلیل می‌کند که آیا کنترلر به درستی شرایط خطا را شناسایی می‌کند و عملیات کنترلی مناسب را طبق مشخصات انجام می‌دهد.

این سیستم تشخیصی امکان آزمون تعداد زیادی سناریوی خطا را فراهم می‌کند و تشخیص کاملاً خودکار خطاها را ممکن می‌سازد. این سیستم از طریق رابط‌های عمومی یا سفارشی به مدل‌های مختلف بازآغاز کننده متصل می‌شود و تمام عملیات کنترل و آزمون از طریق نرم‌افزار تحلیلی اختصاصی انجام می‌شود. ویژگی‌های کلیدی سیستم عبارتند از:

• منبع جریان با دقت بالا: سیستم از یک منبع جریان با دقت و تفکیک پذیری بالا و قابل اعتماد استفاده می‌کند تا شبیه‌سازی واقعی جریان‌های خطا را تضمین کند. کنترل نرم‌افزاری امکان تنظیم جامع پارامترهای جریان را فراهم می‌کند—از جمله شکل موج، دامنه، زمان صعود، مدت و زمان نزول—و نمایش زنده شکل موج و مقدار جریان را برای تحلیل بهتر ارائه می‌دهد.

• طراحی رابط استاندارد: یک رابط استاندارد امکان عملیات واقعی "پلاگ و پلی" در میدان را فراهم می‌کند و انتقال سیگنال و داده را به راحتی تسهیل می‌کند.

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

• تحلیل خودکار داده‌های تست: سیستم به طور خودکار بازخورد از دستگاه بازبستن را تفسیر می‌کند و نتایج تحلیلی را به صورت فوری نمایش می‌دهد - شامل نمایش‌های گرافیکی و گزارشات - که جزئیات قطع، بازبستن، قفل شدن و سایر رویدادهای عملیاتی را توضیح می‌دهد.

۳.نتیجه‌گیری

تکنولوژی تشخیص خطا برای دستگاه‌های بازبستن خودکار خلاء خارجی ۱۵ kV MV می‌تواند به طور موثر انواع مختلفی از ناهماهنگی‌ها را شناسایی کند، از جمله:

• ناهماهنگی در بازبستن فوری؛

• حرکت دور از منحنی‌های استاندارد TCC؛

• شکست حفاظت از جریان زیاد؛

• زمان‌بندی غیرمعمول بازبستن؛

• عدم عملکرد مکانیسم‌های قفل شدن بستن.

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