Uporaba tehnologije za diagnosticiranje napak za 15kV zunanje vakuumsko avtomatsko preklopniko

Po statistiki so večina napak na zračnih električnih vodov prehodne, pri čemer stalne napake predstavljajo manj kot 10%. Trenutno se v srednje-napetostnih (MV) distribucijskih omrežjih pogosto uporabljajo zunanjepodne vakuumne samodejni preklopniki za avtomatsko ponovno vklopovanje z obsežnostmi 15 kV v kombinaciji z odsečevalci. Ta nastavitev omogoča hitro obnovitev oskrbe z električno energijo po prehodnih odklonih in izolira odseke vodov v primeru stalnih napak. Zato je ključnega pomena nadzirati delovanje kontrolerjev samodejnih preklopnikov, da se poveča njihova zanesljivost.

1.Pregled tehnoloških raziskav (domače in mednarodno)

1.1 Klasifikacija samodejnih preklopnikov
Samodejni preklopniki se delijo na dve glavni kategoriji: tokovne in napetostne. Tokovni preklopniki zaznavajo napake toka, ustrezno odprijo in samodejno znova vklopijo—običajno izvedejo eno do tri poskuse ponovnega vklopa. Delujejo tako kot zaščitni napravi kot tudi kot preklopniki. Izolacija napake poteka z postopnim eliminiranjem odsekov, ki se začne od najbolj oddaljenega odseka, dokler ni ugotovljen odsek s napako. Vendar ta metoda podvrži omrežje večkratnemu ponovnemu vklopu napake toka, kar povzroča veliko obremenitev. Število odsekov vodov pa je večje, večja je števila potrebnih ponovnih vklopov in daljša skupna čas obnove. Zaradi tega so takšni sistemi običajno omejeni na največ tri odseka in so najprimernejši za odvijne ali radijalne prenosne vode.

Napetostni preklopniki, na drugi strani, odprijo ob izgubi napetosti in se znova vklopijo po prednastavljenem zamiku, ko je napetost obnovljena. V tem shemi mora preklopnik prenosnega voda v pretvorilniku dva ponovna vklopa, da dokonča izolacijo napake in obnovitev storitve: prvi ponovni vklop identificira odsek s napako glede na število zaprtih odsečevalskih preklopnikov, nato pa se zaprete preklopniki ob napaki, da jo izolirajo; drugi ponovni vklop obnovi napajanje neodvisnih odsekov. Ker se zaščita proti prekomernemu toku opira na preklopnik prenosnega voda v pretvorilniku, ta pristop ni tako primeren za dolge prenosne vode. Vendar se s povečevanjem zmogljivosti sistema ta omejitev stopnjevalno zmanjšuje. Napetostni preklopniki so torej primerni za kratke radijalne ali zaprtokrožne omrežja in omogočajo osnovne funkcije avtomatizacije.

1.2 Težave pri konvencionalnih testnih metodah
Zaradi toleranc pri proizvodnji in mehanskega stara zaradi dolgotrajnega delovanja lahko samodejni preklopniki doživijo napake ali lažne operacije. Trenutne testne metode se glavno opirajo na ročno pregledovalno opremo, kar zahteva visoke investicijske stroške.

1.3 Trenutno stanje raziskav in razvojne trendi (domače in mednarodno)
Za 15 kV MV zunanjepodne vakuumne samodejne preklopnike za avtomatsko ponovno vklopovanje se v Kitajski predvsem uporabljajo off-line, periodični vzdrževalni pristopi, vključno s testi upornosti izolacije, testi upornosti izolacije nadzorne ceste in testi izdržljivosti AC napetosti. Ti konvencični metodi imajo nekaj pomanjkljivosti: testna oprema je obsežna in težko prenosa; testiranje pogosto zahteva visoko delo, kar predstavlja varnostne tveganja; in proces porablja veliko človeških virov in sredstev. Kompleksni, integrirani diagnostični sistemi ostajajo redki v dejanskih poljubnih operacijah.

Znaten napredek je bil dosežen v diagnostiki na ravni kontrolerja za 15 kV MV zunanjepodne vakuumne samodejne preklopnike za avtomatsko ponovno vklopovanje. Moderni avtomatski analizatorji so zdaj široko uporabljeni. Te naprave se povežejo preko preprostih, standardiziranih vmesnikov—podpirajo "plug-and-play" kompatibilnost med preklopniki različnih proizvajalcev. S vstavljanjem kontrolih signalov toka v kontroler preklopnika meri analizator ključne odgovore, kot so krivulje značilnosti časa-toka (TCC) in nadzorne sekvence. Nudi točno nadzor nad valovno obliko, časom in amplitudo vstavljenih tokov in točno beleži odgovor kontrolera—s časovno ločljivostjo do mikrosekundnega nivoja. Sistem lahko popolnoma avtomatizira celoten testni zaporedje in takoj prikaže besedilne rezultate, vključno z ukazi za odprijetje, dejanji ponovnega vklopa, ponastavitvami, dogodki zaklepanja in pripadajočimi časovno označenimi dnevnikami.

Trenutne raziskave inteligentne diagnostike napak se osredotočajo na tri glavne smeri:

• Integrirane inteligentne tehnologije za diagnostiko napak;

• Omrežne inteligentne diagnostične sisteme;

• Prilagodljive inteligentne diagnostične arhitekture.

2.Tehnologija diagnostike napak za 15 kV MV zunanjepodne vakuumne samodejne preklopnike za avtomatsko ponovno vklopovanje

Sistem diagnostike napak za 15 kV MV zunanjepodne vakuumne samodejne preklopnike za avtomatsko ponovno vklopovanje je posebno zasnovan za ocenjevanje zmogljivosti kontrolerjev preklopnikov, uporabljenih v srednje-napetostnih zračnih vodov. Po povezavi enote "preklopnika" s kontrolerjem preklopnika sistem z uporabo programske opreme vstavi različne simulirane toke napak v kontroler in sproži ustrezne operacije odprijetja/zaprijetja glede na logiko kontrolerja. Sistem beleži odgovor kontrolerja na te simulirane spremembe toka in analizira—preko programske opreme—ali kontroler pravilno zazna pogoje napak in izvede ustrezne nadzorne dejanja v skladu s specifikacijami.

Ta diagnostični sistem podpira širok spekter testov scenarijev napak, omogoča popolnoma avtomatizirano zaznavanje napak kontrolerja. Povezuje se z različnimi modeli preklopnikov preko univerzalnih ali prilagojenih vmesnikov, in vsa nadzorna in testna funkcija se izvajajo preko posvečene analitične programske opreme. Ključne značilnosti sistema vključujejo:

• Visoko natančen vir toka: Sistem uporablja visoko natančen, visoko ločljiv in zanesljiv vir toka, da zagotovi realistično simulacijo tokov napak. Programska oprema omogoča popolnoma prilagodljivo prilagajanje parametrov toka, vključno s valovno obliko, amplitudo, časom narastanja, trajanjem in časom pada, ter ponuja real-time vizualizacijo valovnih oblik in velikosti toka za izboljšano analitično zmogljivost.

• Univerzalni dizajn vmesnika: Standardiziran vmesnik omogoča resnično "plug-and-play" delovanje na terenu, olajša brezhibno prenos signalov in podatkov.

• Vgrajena baza TCC krivulj: Značilnost amper-sekund (tj. značilnost čas-tok ali TCC krivulja) določa obratno odvisnost med časom prekinitve in velikostjo tokovne napake, vključno s hitrmi in počasnimi TCC krivuljami. Programska oprema za analizo vključuje več standardnih knjižnic TCC krivulj, kot so Cooper, IEEE (ZDA) in IEC standardi, kar omogoča enostavno primerjavo in diagnostično sodovanje.

• Samodejna analiza podatkov preskusov: Sistem samodejno razlage povratne informacije od ponovnega zapirala in takoj prikaže analitične rezultate – vključno z grafičnimi prikazi in poročili – ki podrobno opisujejo dogodke, kot so prekinitev, ponovno zapiranje, zaklep in drugi operativni dogodki.

3.Zaključek

Tehnologija diagnostike napak za 15 kV MV zunanjega vakuumskga avtomatskega zapirala lahko učinkovito zazna različne anomalije, vključno z:

• Nedelovanjem trenutnega ponovnega zapiranja;

• Odkloni od standardnih TCC krivulj;

• Nedelovanjem zaščite pred pretokom;

• Nenormalnimi časovnimi intervali ponovnega zapiranja;

• Nedelovanjem mehanizmov zaklepa zapiranja.

Ta tehnologija predstavlja ključno spremembo od tradicionalnega načrtnega vzdrževanja proti naprednemu vzdrževanju glede na stanje za zapiralnike. S tem, da omogoča celovito analizo in diagnostiko enote nadzornika, bistveno izboljša tehnične zmogljivosti spremljanja stanja zapiralnikov in igra ključno vlogo pri preprečevanju odpadov distribucijske mreže in zagotavljanju zanesljivosti omrežja.