Applicazione della tecnologia di diagnosi dei guasti per i reclosers automatici a vuoto da esterno 15kV

Secondo le statistiche, la stragrande maggioranza dei guasti sulle linee elettriche aeree è transitoria, con i guasti permanenti che rappresentano meno del 10%. Attualmente, le reti di distribuzione a media tensione (MT) utilizzano comunemente recloser automatici al vuoto esterni da 15 kV in coordinazione con sezionatori. Questa configurazione consente il rapido ripristino dell'energia elettrica dopo i guasti transitori e l'isolamento dei segmenti di linea difettosi in caso di guasti permanenti. Pertanto, è essenziale monitorare lo stato operativo dei controller dei recloser automatici per migliorarne l'affidabilità.

1.Panoramica della ricerca tecnica (nazionale e internazionale)

1.1 Classificazione dei recloser automatici
I recloser automatici si dividono in due categorie principali: di corrente e di tensione. I recloser di corrente rilevano le correnti di guasto, interrompono di conseguenza e si richiudono automaticamente—solitamente eseguendo da una a tre tentativi di richiusura. Funzionano sia come dispositivi di protezione che come recloser. L'isolamento del guasto avviene progressivamente eliminando i segmenti a partire dal tratto più a valle fino all'identificazione del segmento difettoso. Tuttavia, questo metodo sottopone la rete a molteplici correnti di guasto durante le richiusure, causando un notevole stress. Inoltre, quanto più ci sono sezioni di linea, tanto maggiore è il numero di richiusure necessarie e tanto più lungo è il tempo totale di ripristino. Di conseguenza, tali sistemi sono generalmente limitati a non più di tre sezioni ed sono più adatti per i rami o i conduttori radiali.

I recloser di tensione, d'altra parte, interrompono in caso di perdita di tensione e si richiudono dopo un ritardo prefissato una volta che la tensione viene ripristinata. In questo schema, l'interruttore di alimentazione della sottostazione deve eseguire due richiusure per completare l'isolamento del guasto e il ripristino del servizio: la prima richiusura identifica il segmento difettoso in base al numero di interruttori sezionatori che si chiudono, dopodiché gli interruttori adiacenti al guasto vengono bloccati per isolarlo; la seconda richiusura ripristina l'energia ai segmenti non difettosi. Poiché la protezione istantanea contro sovracorrenti dipende dall'interruttore di alimentazione della sottostazione, questo approccio è meno adatto per i conduttori lunghi. Tuttavia, con l'aumento della capacità del sistema, questa limitazione si è gradualmente ridotta. I recloser di tensione sono quindi appropriati per reti radiali o anellate corte e consentono funzionalità di automazione di base.

1.2 Problemi con i metodi di test convenzionali
A causa delle tolleranze di fabbricazione e dell'usura meccanica dovuta all'operazione prolungata, i recloser automatici possono subire malfunzionamenti o azioni errate. I metodi di test attuali si basano principalmente su apparecchiature di ispezione manuale, che comportano costi di investimento elevati.

1.3 Stato attuale della ricerca e tendenze di sviluppo (nazionale e internazionale)
Per i recloser automatici al vuoto esterni da 15 kV a MT, le pratiche nazionali in Cina adottano principalmente approcci di manutenzione offline e periodici, inclusi test di resistenza isolante, test di resistenza isolante del circuito di controllo e test di tenuta a tensione alternata. Questi metodi convenzionali presentano diversi svantaggi: le apparecchiature di test sono ingombranti e difficili da trasportare; i test spesso richiedono lavori in quota, ponendo rischi per la sicurezza; e il processo consuma una quantità sostanziosa di mano d'opera e risorse. Sistemi diagnostici complessivi e integrati rimangono raramente implementati nelle operazioni sul campo effettive.

Si sono fatti significativi progressi nella diagnostica a livello di controller per i recloser automatici al vuoto esterni da 15 kV a MT. Ora sono ampiamente utilizzati analizzatori automatici moderni. Questi dispositivi si connettono tramite interfacce semplici e standardizzate—supportando la compatibilità "plug-and-play" tra recloser di diversi produttori. Iniettando segnali di corrente controllati nel controller del recloser, l'analizzatore misura risposte chiave come curve caratteristiche corrente-tempo (TCC) e sequenze di controllo. Offre un controllo preciso sulla forma d'onda, il timing e l'ampiezza delle correnti iniettate e registra accuratamente la risposta del controller—con una risoluzione temporale fino al microsecondo. Il sistema può automatizzare completamente una sequenza di test completa e visualizzare immediatamente i risultati testuali, inclusi comandi di spegnimento, azioni di richiusura, reset, eventi di blocco e log orari associati.

La ricerca attuale sulla diagnosi intelligente dei guasti si concentra su tre direzioni principali:

• Tecnologie integrate di diagnosi intelligente dei guasti;

• Sistemi di diagnosi intelligenti in rete;

• Architetture di diagnosi intelligente adattative.

2.Tecnologia di diagnosi dei guasti per i recloser automatici al vuoto esterni da 15 kV a MT

Il sistema di diagnosi dei guasti per i recloser automatici al vuoto esterni da 15 kV a MT è progettato specificamente per valutare le prestazioni dei controller dei recloser utilizzati nelle linee aeree a media tensione. Dopo aver collegato l'"unità interruttore" al controller del recloser, il sistema utilizza software per iniettare varie correnti di guasto simulate nel controller e attiva le operazioni di apertura/chiusura in base alla logica del controller. Il sistema registra la risposta del controller a questi cambiamenti di corrente simulati e analizza—tramite software—se il controller identifica correttamente le condizioni di guasto e esegue azioni di controllo appropriate in conformità alle specifiche.

Questo sistema diagnostico supporta una vasta gamma di test di scenari di guasto, consentendo la rilevazione automatica completa dei guasti del controller. Si connette a vari modelli di recloser attraverso interfacce universali o personalizzate, e tutte le funzioni di controllo e test vengono eseguite tramite software di analisi dedicato. Le caratteristiche chiave del sistema includono:

• Sorgente di Corrente di Alta Precisione: Il sistema utilizza una sorgente di corrente di alta precisione, alta risoluzione e affidabile per garantire una simulazione realistica delle correnti di guasto. Il controllo software permette un'ampia regolazione dei parametri di corrente—compresa la forma d'onda, l'ampiezza, il tempo di salita, la durata e il tempo di discesa—and fornisce una visualizzazione in tempo reale delle forme d'onda e delle ampiezze di corrente per migliorare la capacità analitica.

• Progettazione dell'Interfaccia Universale: Un'interfaccia standardizzata consente un'operazione "plug-and-play" vera e propria sul campo, facilitando la trasmissione fluida di segnali e dati.

• Database di curve TCC integrato: la caratteristica ampere-secondo (cioè, la caratteristica tempo-corrente o curva TCC) definisce la relazione inversa tra il tempo di scatto e l'entità della corrente di guasto, inclusi sia le curve TCC veloci che quelle lente. Il software di analisi incorpora diverse librerie standard di curve TCC, come Cooper, IEEE (USA) e norme IEC, consentendo un comodo confronto e una diagnosi precisa.

• Analisi automatica dei dati di prova: il sistema interpreta automaticamente i feedback dal recloser e visualizza immediatamente i risultati dell'analisi, comprese rappresentazioni grafiche e report, che dettagliano eventi operativi come scatti, ricomposizioni, bloccaggi e altri eventi operativi.

3.Conclusione

La tecnologia di diagnosi dei guasti per i recloser automatici a vuoto esterni MV da 15 kV può identificare efficacemente varie anomalie, incluse:

• Malfunzionamento del ricompimento istantaneo;

• Deviazioni dalle curve TCC standard;

• Guasto della protezione contro sovracorrente;

• Tempistiche anomale degli intervalli di ricompimento;

• Mecanismi di blocco di chiusura difettosi.

Questa tecnologia rappresenta uno spostamento critico dalla manutenzione programmata tradizionale verso una manutenzione basata sullo stato avanzata per i recloser. Abilitando un'analisi e diagnosi completa dell'unità di controllo, essa migliora significativamente le capacità tecniche del monitoraggio dello stato dei recloser e svolge un ruolo vitale nella prevenzione delle interruzioni della rete di distribuzione e nella garanzia della affidabilità della rete.