Застосування технології діагностики вад для автоматичних вакуумних реклозерів на відкритому повітрі напруги 15 кВ
Згідно зі статистикою, переважна більшість пошкоджень на повітряних лініях електропередач є тимчасовими, а постійні пошкодження становлять менше 10%. У даний час мережі розподілення середньої напруги (СН) зазвичай використовують 15 кВ зовнішні вакуумні автоматичні вимикачі-автомати спільно з секціонерами. Така конфігурація дозволяє швидко відновити електропостачання після тимчасових пошкоджень і ізолювати пошкоджені ділянки лінії у разі постійних пошкоджень. Тому важливо контролювати робочий стан контролерів автоматичних вимикачів-автоматів для підвищення їх надійності.
1. Огляд технічних досліджень (внутрішніх та міжнародних)
1.1 Класифікація автоматичних вимикачів-автоматів
Автоматичні вимикачі-автомати поділяються на два основні типи: струмові та напругові. Струмові вимикачі-автомати виявляють струми пошкодження, відключаються відповідним чином і автоматично повторно замикаються — зазвичай виконуючи одну до трьох спроб повторного замикання. Вони виконують функції як захисних пристроїв, так і вимикачів-автоматів. Ізоляція пошкодження відбувається шляхом поступового виключення ділянок, починаючи з найвіддаленішої нижньої ділянки, доки не буде визначено пошкоджену ділянку. Однак цей метод призводить до багаторазового виникнення струмів пошкодження в мережі, що створює значне навантаження. Більше того, чим більше ділянок лінії, тим більше потрібно операцій повторного замикання і тим довший загальний час відновлення. Отже, такі системи зазвичай обмежені не більше ніж трьома ділянками і найкраще підходять для гілкових або радіальних ліній.
Напругові вимикачі-автомати, навпаки, відключаються при втраті напруги і повторно замикаються після заданої затримки, коли напруга відновлюється. У цій схемі вимикач фідера підстанції має виконати два повторних замикання для завершення ізоляції пошкодження та відновлення живлення: перше повторне замикання визначає пошкоджену ділянку на основі кількості замкнених вимикачів-секціонерів, після чого вимикачі, суміжні до пошкодження, блокуються для його ізоляції; друге повторне замикання відновлює живлення на непошкоджених ділянках. Оскільки миттєвий захист за струмом залежить від вимикача фідера підстанції, цей підхід менш підходить для довгих ліній. Проте зі зростанням потужності системи це обмеження поступово зменшується. Напругові вимикачі-автомати, таким чином, підходять для коротких радіальних або кільцевих мереж і забезпечують базову функціональність автоматизації.
1.2 Проблеми традиційних методів тестування
Через технологічні допуски та механічний знос під час тривалої роботи автоматичні вимикачі-автомати можуть мати несправності або помилкові операції. Поточні методи тестування в основному ґрунтуються на ручному обладнанні для огляду, що потребує високих інвестиційних витрат.
1.3 Поточний стан досліджень та тенденції розвитку (внутрішні та міжнародні)
Щодо 15 кВ зовнішніх вакуумних автоматичних вимикачів-автоматів середньої напруги, внутрішня практика в Китаї переважно застосовує позалінійні періодичні методи технічного обслуговування, включаючи випробування опору ізоляції, випробування опору ізоляції керуючого кола та випробування на змінну напругу. Ці традиційні методи мають кілька недоліків: випробувальне обладнання громіздке і важке для транспортування; випробування часто вимагають роботи на висоті, що створює ризики для безпеки; процес вимагає значних людських і матеріальних ресурсів. Комплексні інтегровані діагностичні системи досі рідко застосовуються у реальних польових умовах.
Досягнуто значного прогресу у діагностиці на рівні контролерів для 15 кВ зовнішніх вакуумних автоматичних вимикачів-автоматів середньої напруги. У сучасних умовах широко використовуються автоматичні аналізатори. Ці пристрої підключаються через прості стандартизовані інтерфейси — забезпечуючи сумісність «plug-and-play» для вимикачів-автоматів різних виробників. Шляхом подачі контрольованих струмових сигналів у контролер вимикача-автомата аналізатор вимірює ключові реакції, такі як криві час-струм (TCC) та керуючі послідовності. Він забезпечує точний контроль форми хвилі, часу та амплітуди вхідних струмів і точно реєструє реакцію контролера — з роздільною здатністю часу до рівня мікросекунд. Система може повністю автоматизувати повний цикл тестування та негайно відображати текстові результати, включаючи команди відключення, дії повторного замикання, скидання, події блокування та відповідні журнали з часовими позначками.
Поточні дослідження в галузі інтелектуальної діагностики пошкоджень зосереджені на трьох основних напрямках:
Інтегровані технології інтелектуальної діагностики пошкоджень;
Мережеві інтелектуальні діагностичні системи;
Адаптивні інтелектуальні архітектури діагностики.
2. Технологія діагностики пошкоджень для 15 кВ зовнішніх вакуумних автоматичних вимикачів-автоматів середньої напруги
Система діагностики пошкоджень для 15 кВ зовнішніх вакуумних автоматичних вимикачів-автоматів середньої напруги розроблена спеціально для оцінки продуктивності контролерів вимикачів-автоматів, що використовуються на середньовольтних повітряних лініях. Після підключення "блоку вимикача" до контролера вимикача-автомата система за допомогою програмного забезпечення подає різні моделювані струми пошкодження в контролер і активує відповідні операції відкриття/закриття згідно з логікою контролера. Система реєструє реакцію контролера на ці моделювані зміни струму і аналізує за допомогою програмного забезпечення, чи правильно контролер визначає умови пошкодження та виконує відповідні керуючі дії відповідно до специфікацій.
Ця діагностична система підтримує широкий спектр сценаріїв тестування пошкоджень, забезпечуючи повністю автоматичне виявлення несправностей контролера. Вона підключається до різних моделей вимикачів-автоматів через універсальні або спеціальні інтерфейси, а всі функції керування та тестування виконуються через спеціальне програмне забезпечення для аналізу. Основні характеристики системи включають:
Високоточне джерело струму: система використовує високоточне, високороздільне та надійне джерело струму для забезпечення реалістичного моделювання струмів пошкодження. Керування через програмне забезпечення дозволяє комплексну регулювання параметрів струму — включаючи форму хвилі, амплітуду, час наростання, тривалість та час спадання — і забезпечує візуалізацію форм хвиль струму та їх величин у реальному часі для підвищення аналітичних можливостей.
Універсальний дизайн інтерфейсу: стандартизований інтерфейс забезпечує справжню роботу за принципом «plug-and-play» на місці, сприяючи безперешкодній передачі сигналів і даних.
Вбудована база даних кривих ТСХ: ампер-секундна характеристика (тобто характеристика час-стрім або крива ТСХ) визначає зворотній зв'язок між часом відключення та величиною аварійного струму, включаючи як швидкі, так і повільні криві ТСХ. Програмне забезпечення для аналізу включає багато стандартних бібліотек кривих ТСХ, таких як Cooper, IEEE (США) та IEC, що дозволяє зручне порівняння та діагностичне визначення.
Автоматичний аналіз даних випробувань: система автоматично інтерпретує відгуки від повторювача та негайно відображає аналітичні результати — включаючи графічні представлення та звіти, деталізація відключення, повторного замикання, блокування та інших операційних подій.
3. Висновок
Технологія діагностики несправностей для 15 кВ середнього напруги зовнішніх вакуумних автоматичних повторювачів може ефективно виявляти різні аномалії, включаючи:
Неправильну роботу моментального повторного замикання;
Відхилення від стандартних кривих ТСХ;
Невдалість захисту від перенапруження струму;
Аномальні інтервали повторного замикання;
Неисправность механизмов блокировки закрытия.
Ця технологія представляє важливий перехід від традиційного планового обслуговування до передового обслуговування на основі стану для повторювачів. Дозволяючи комплексний аналіз та діагностику блоку контролю, вона значно підвищує технічні можливості моніторингу стану повторювачів та відіграє ключову роль у запобіганні відключенням мереж розподілу та забезпеченні надійності електромережі.
