Zastosowanie technologii diagnostyki awarii dla 15kV zewnętrznych próżniowych automatycznych wyłączników samoprzełączalnych
Według statystyk,绝大多数架空电力线故障是瞬时性的，永久性故障不到10%。目前，中压（MV）配电网络通常采用15 kV户外真空自动重合器与分段器配合使用。这种设置可以在瞬时故障后快速恢复供电，并在发生永久性故障时隔离故障线路段。因此，监测自动重合器控制器的运行状态对于提高其可靠性至关重要。
1. Przegląd badań technicznych (krajowych i międzynarodowych)
1.1 Klasyfikacja automatycznych przewłączników
Automatyczne przewłączniki dzielą się na dwie główne kategorie: prądowe i napięciowe. Przewłączniki prądowe wykrywają prądy awaryjne, odłączać się odpowiednio i automatycznie ponownie zamykać — zwykle wykonując od jednego do trzech prób ponownego zamknięcia. Funkcjonują zarówno jako urządzenia ochronne, jak i przewłączniki. Izolacja uszkodzenia odbywa się poprzez stopniowe eliminowanie segmentów, zaczynając od najdalszego segmentu w dół strumienia, aż do identyfikacji uszkodzonego segmentu. Jednak ta metoda poddaje sieć wielokrotnym prądom awaryjnym, co powoduje znaczące obciążenia. Ponadto im więcej jest segmentów linii, tym większa liczba wymaganych ponownych zamknięć i dłuższy całkowity czas przywrócenia. W związku z tym takie systemy są ogólnie ograniczone do nie więcej niż trzech segmentów i najlepiej nadają się dla odgałęzień lub lini rozprowadzających.
Przewłączniki napięciowe, z drugiej strony, odłączają się po utracie napięcia i ponownie zamykają po upływie ustawionego opóźnienia, gdy napięcie zostanie przywrócone. W tym schemacie, przełącznik wyprowadzający stacji musi wykonać dwa ponowne zamknięcia, aby zakończyć izolację uszkodzenia i przywrócenie zasilania: pierwsze zamknięcie identyfikuje uszkodzony segment na podstawie liczby zamkniętych przełączników sekcji, po czym przełączniki sąsiednie do uszkodzenia są zablokowane, aby go izolować; drugie zamknięcie przywraca zasilanie do segmentów nieuszkodzonych. Ponieważ ochrona przeciwprądowa natychmiastowa polega na przełączniku wyprowadzającym stacji, ten podejście jest mniej odpowiednie dla długich lini. Jednak z powiększeniem zdolności systemu to ograniczenie stopniowo zmniejsza się. Przewłączniki napięciowe są więc odpowiednie dla krótkich sieci radialnych lub pierścieniowych i umożliwiają podstawową funkcjonalność automatyzacji.
1.2 Problemy z tradycyjnymi metodami testowania
Ze względu na tolerancje produkcji i zużycie mechaniczne wynikające z długotrwałej eksploatacji, automatyczne przewłączniki mogą doświadczać awarii lub fałszywych operacji. Obecne metody testowania opierają się głównie na ręcznym sprzęcie kontrolnym, co wiąże się z wysokimi kosztami inwestycyjnymi.
1.3 Aktualny stan badań i trendy rozwojowe (krajowe i międzynarodowe)
Dla 15 kV MV zewnętrznych próżniowych automatycznych przewłączników, praktyki krajowe w Chinach są przede wszystkim oparte na cyklicznym konserwacyjnym podejściu offline, w tym testy odporności izolacji, testy odporności izolacji obwodów sterujących i testy wytrzymałości na napięcie przemiennoprądowe. Te tradycyjne metody mają wiele wad: sprzęt testowy jest duży i trudny do transportu; testowanie często wymaga pracy na wysokości, co niesie ze sobą ryzyko bezpieczeństwa; a proces zużywa duże ilości siły roboczej i zasobów. Kompleksowe, zintegrowane systemy diagnostyczne rzadko są stosowane w faktycznej pracy terenowej.
W dziedzinie diagnostyki na poziomie kontrolera 15 kV MV zewnętrznych próżniowych automatycznych przewłączników dokonano istotnych postępów. Szeroko stosowane są nowoczesne analizatory automatyczne. Urządzenia te łączą się za pomocą prostych, standaryzowanych interfejsów — obsługujące kompatybilność „plug-and-play” między przewłącznikami różnych producentów. Poprzez wprowadzanie sterowanych sygnałów prądowych do kontrolera przewłącznika, analizator mierzy kluczowe odpowiedzi, takie jak krzywe charakterystyk czas-prąd (TCC) i sekwencje sterowania. Oferuje precyzyjną kontrolę nad formą fali, czasem i amplitudą wprowadzanych prądów oraz dokładnie rejestruje odpowiedź kontrolera — z rozdzielczością czasową na mikrosekundowym poziomie. System może w pełni zautomatyzować kompletną sekwencję testową i natychmiast wyświetlić tekstowe wyniki, w tym polecenia odłączenia, działania ponownego zamknięcia, reset, zdarzenia blokady i związane z nimi zapisy z sygnaturami czasowymi.
Bieżące badania nad inteligentną diagnostyką awarii skupiają się na trzech głównych kierunkach:
Zintegrowane technologie inteligentnej diagnostyki awarii;
Sieciowe systemy inteligentnej diagnostyki;
Adaptacyjne architektury inteligentnej diagnostyki.
2.Technologia diagnostyki awarii dla 15 kV MV zewnętrznych próżniowych automatycznych przewłączników
System diagnostyki awarii dla 15 kV MV zewnętrznych próżniowych automatycznych przewłączników został zaprojektowany specjalnie do oceny wydajności kontrolerów przewłączników używanych w średnionapięciowych liniach przewodowych. Po podłączeniu „jednostki przewłącznika” do kontrolera przewłącznika, system używa oprogramowania do wprowadzania różnych symulowanych prądów awaryjnych do kontrolera i wyzwalania odpowiednich operacji otwarcia/zamknięcia zgodnie z logiką kontrolera. System rejestruje odpowiedź kontrolera na te symulowane zmiany prądu i analizuje za pomocą oprogramowania, czy kontroler poprawnie identyfikuje warunki awaryjne i wykonuje odpowiednie działania sterujące zgodnie z specyfikacjami.
Ten system diagnostyczny obsługuje szeroki zakres testów scenariuszy awaryjnych, umożliwiając w pełni zautomatyzowane wykrywanie awarii kontrolera. Łączy się z różnymi modelami przewłączników poprzez uniwersalne lub dostosowane interfejsy, a wszystkie funkcje sterowania i testowania są wykonywane za pomocą dedykowanego oprogramowania analitycznego. Kluczowe cechy systemu obejmują:
Wysokoprecyzyjne źródło prądu: System wykorzystuje wysokodokładne, wysokiej rozdzielczości i niezawodne źródło prądu, aby zapewnić realistyczną symulację prądów awaryjnych. Sterowanie oprogramowaniem pozwala na kompleksową regulację parametrów prądu, w tym formy fali, amplitudy, czasu narastania, czasu trwania i czasu spadku, oraz zapewnia wizualizację w czasie rzeczywistym form fal i wartości prądów, co zwiększa możliwości analityczne.
Uniwersalny projekt interfejsu: Standaryzowany interfejs umożliwia prawdziwe działanie „plug-and-play” w terenie, ułatwiając płynną transmisję sygnałów i danych.
Wbudowana baza danych krzywych TCC: Charakterystyka amperosekundowa (tj. charakterystyka czasowo-prądowa lub krzywa TCC) definiuje odwrotną zależność między czasem wyłączania a wartością prądu uszkodzenia, obejmując zarówno szybkie, jak i wolne krzywe TCC. Oprogramowanie analityczne zawiera wiele standardowych bibliotek krzywych TCC, takich jak Cooper, IEEE (USA) i normy IEC, umożliwiając wygodne porównanie i diagnostykę.
Automatyczna analiza danych testowych: System automatycznie interpretuje informacje zwrotne z automatu zamykającego i natychmiast wyświetla wyniki analizy, w tym reprezentacje graficzne i raporty, szczegółowo opisujące zdarzenia takie jak wyłączenie, ponowne zamknięcie, blokada i inne operacyjne zdarzenia.
3.Podsumowanie
Technologia diagnostyki uszkodzeń dla 15 kV MV zewnętrznych próżniowych automatów zamykających może efektywnie identyfikować różne anomalie, w tym:
Awarię natychmiastowego ponownego zamykania;
Odchylenia od standardowych krzywych TCC;
Awarię ochrony przeciwprądowej;
Nieprawidłowe interwały czasowe ponownego zamykania;
Awaryjne mechanizmy blokady zamykania.
Ta technologia reprezentuje kluczową zmianę od tradycyjnej zaplanowanej konserwacji do zaawansowanej konserwacji opartej na stanie dla automatów zamykających. Umożliwia ona kompleksową analizę i diagnozę jednostki kontrolującej, znacząco zwiększając techniczne możliwości monitorowania stanu automatów zamykających i odgrywając kluczową rolę w zapobieganiu awariom sieci dystrybucyjnej oraz zapewnianiu niezawodności sieci.
