تحليل موجز لأعادت التوصيل التلقائية للدائرة في تأتمتة الخطوط التغذية
القاطع التلقائي للدائرة هو جهاز تبديل عالي الجهد مزود بتحكم داخلي (يحتوي بشكل أساسي على وظائف اكتشاف تيار العطل، وتحكم في تسلسل التشغيل، والتنفيذ دون الحاجة إلى أجهزة حماية أو تشغيل إضافية) وقدرات حماية. يمكنه الكشف تلقائيًا عن التيار والجهد في دائرة الخاص به، والانقطاع التلقائي لتيارات العطل وفقًا لخصائص الحماية المعكوسة عند حدوث أعطال، وإجراء عدة إعادة توصيلات وفقًا للتواقيت والتواليف المحددة مسبقًا.
1. المبدأ والخصائص للتشغيل الآلي للمغذيات باستخدام نظام القاطع التلقائي للدائرة
يعتمد التشغيل الآلي للخطوط الجوية لتوزيع الطاقة باستخدام نظام القاطع التلقائي للدائرة على قدرة القاطع على انقطاع تيارات القصر ووظائفه المتكاملة للحماية والمراقبة والتواصل. بدون الاعتماد على الإجراءات الحامية لأجهزة التبديل في المحطات، يقوم هذا النظام بتوقع الأعطال والعزل تلقائيًا من خلال التنسيق بين إعدادات الحماية والتواقيت بين القطعات التلقائية، مما يمدد فعالًا الخط الرئيسي للمحطة إلى خط التوزيع. على المغذي الرئيسي، تعمل القطعات التلقائية للدائرة كأجهزة حماية، مكّنة من تقسيم الأعطال بسرعة والعزل التلقائي للأعطال في الفروع الجانبية.
الوظيفة الرئيسية لنظام القاطع التلقائي للدائرة هي تحقيق التشغيل الآلي للمغذيات. يمكنه العزل التلقائي للأعطال حتى بدون نظام تشغيل آلي مستند إلى التواصل، مما يسمح بتنفيذ المشروع الشامل للتشغيل الآلي على مراحل. عندما تكون الظروف مواتية، يمكن تعزيز أنظمة التواصل والتشغيل الآلي لاحقًا لتحقيق الوظائف الكاملة للتشغيل الآلي.
يتناسب التشغيل الآلي للمغذيات المستند إلى القاطع التلقائي للدائرة مع الهياكل الشبكية نسبيًا البسيطة، مثل الشبكات الحلقة ذات مصدر طاقة مزدوج "يد في يد". في هذه التكوين، يتم ربط مغذيتين عبر مفتاح توصيل وسيط. في حالة التشغيل العادية، يبقى مفتاح التوصيل مفتوحًا، ويتم تشغيل النظام بطريقة حلقة مفتوحة. عند حدوث عطل في قسم واحد، يمكن إعادة تشكيل الشبكة لنقل الحمل للحفاظ على تزويد الأقسام غير المصابة بالطاقة، مما يحسن بشكل كبير موثوقية التزويد. عندما لا يتجاوز المسافة بين المصدرين أكثر من 10 كم، مع الأخذ في الاعتبار عدد المقاطع والتنسيق الآلي، يُنصح بتكوين ثلاث قطعات (قطعات تلقائية للدائرة) وأربع مقاطع، مع متوسط طول حوالي 2.5 كم لكل قسم.
كمثال على الرسم البياني في الشكل 1: B1 و B2 هما مفاتيح الدائرة الخارجة من المحطات؛ R0 إلى R2 هي مفاتيح تقسيم الخط (قطعات تلقائية للدائرة). في الظروف العادية، تكون B1، B2، R1، و R2 مغلقة، بينما يكون R0 مفتوحًا.
عطل في القسم ①: للأعطال المؤقتة، يتم استعادة الطاقة بواسطة عملية إعادة التوصيل الأولى أو الثانية لـ B1. للأعطال الدائمة، بعد أن يقوم B1 بإعادة التوصيل ثم يغلق (يفتح ويمنع إعادة التوصيل)، يقوم R1 باكتشاف فقدان الجهد المستمر في القسم ①. بعد فترة زمنية محددة مسبقًا t₁، يفتح R1. ثم يقوم R0 باكتشاف فقدان الجهد المستمر في القسم ② لمدة أطول t₂ (t₂ > t₁) ويغلق بنجاح تلقائيًا، مما يؤدي إلى عزل العطل داخل القسم ①.
عطل في القسم ②: يتم تصفية الأعطال المؤقتة بواسطة عملية إعادة التوصيل لـ R1 (التنسيق الحامي يمنع B1 من الانقطاع). للأعطال الدائمة، بعد أن يقوم R1 بإعادة التوصيل ثم يغلق، يقوم R0 باكتشاف فقدان الجهد المستمر في القسم ② لمدة t₂ ويغلق تلقائيًا. عند الغلق على الخط المعطوب، ينقطع فورًا ويغلق، مما يؤدي إلى عزل العطل داخل القسم ②. تتبع عملية عزل العطل واستعادة التغذية للقسمين على الجانب الآخر من مفتاح التوصيل نفس المنطق.
تشمل الاعتبارات الإضافية في التطبيق:
لتنفيذ عزل العطل باستخدام نظام القاطع التلقائي للدائرة، يجب تعطيل وظيفة الحماية من التيار الزائد الفوري (صفر الوقت) لمفتاح الدائرة الخارجة من المحطة واستبدالها بحماية تأخيرية فورية.
عند حدوث أعطال مؤقتة أو دائمة في الفروع الجانبية، يتم تصفية الأعطال بواسطة القطعات التلقائية للدائرة المثبتة على الفروع. يجب أن تكون إعدادات الحماية وأوقات التشغيل للقطعات الفرعية أقل وأقصر على التوالي من تلك الخاصة بالقطعات الرئيسية العلوية.
يمكن لنظام التشغيل الآلي للتوزيع باستخدام التحكم المحلي تحسين موثوقية التزويد بميزانية استثمارية منخفضة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، بما أن القطعات التلقائية للدائرة الحديثة قائمة على المعالج الدقيق وهي ذكية، توفر واجهات للتوسع في المراقبة عن بعد في المستقبل. عندما تصبح البنية التحتية للتواصل وأنظمة المحطة الرئيسية متاحة، يمكن للنظام الانتقال بسلاسة إلى نظام التشغيل الآلي للمغذيات تحت سيطرة المحطة الرئيسية.
2. كيفية تحسين موثوقية التزويد وتقليل مدة انقطاع الخدمة
استخدام PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة) عالية الأداء كمركز التحكم للقاطع التلقائي للدائرة.
تصفية الأعطال المؤقتة بسرعة لتقليل وقت الانقطاع. في أنظمة الطاقة، يمثل أكثر من 70% من أعطال الخطوط أعطالًا مؤقتة. إذا تم التعامل مع الأعطال المؤقتة بنفس الطريقة التي يتم التعامل بها مع الأعطال الدائمة، يؤدي ذلك إلى انقطاعات طويلة الأمد. لذلك، تم إضافة وظيفة إعادة التوصيل السريعة الأولية للقطعات التلقائية للدائرة، والتي يمكنها تصفية الأعطال المؤقتة في غضون 0.3-1.0 ثانية (تختلف الإعدادات حسب ظروف الخط)، مما يقلل بشكل كبير من مدة الانقطاع للأحداث المؤقتة.
الغلق التلقائي في كلا طرفي القسم المعطوب. يمكن للمقاطع التقليدية فقط الغلق في طرف واحد من الخط المعطوب عند حدوث العطل. على العكس، يمكن للقطعات التلقائية للدائرة عزل كلا طرفي القسم المعطوب بشكل دائم، مما يمنع انقطاعات الطاقة في المناطق غير المعطوبة، ويقلل من وقت الاستعادة، ويقلل من عدد محاولات إعادة التوصيل، ويقلل من الضغط على الشبكة.
3. مبادئ التطبيق للقطعات التلقائية للدائرة في شبكات التوزيع
شروط التشغيل: يجب منح جميع الأعطال فرصة للتعامل معها كأعطال مؤقتة، تجنبًا للاختلال الناجم عن التيار الدخلي. يجب أن يحدث القفل بعد الركض فقط في حالة الأعطال الدائمة.
اختر ونشر مفاتيح الدائرة الآلية بشكل اقتصادي ومنطقي بناءً على حجم الحمل وطول الخط.
اختر التيار المقنن، وسعة القطع، وتقييم التيار القصير، والقدرة على تحمل التيار الديناميكي/الحراري لمفتاح الدائرة الآلية وفقًا لموقع تركيبه. ينبغي أن يكون التقييم الأقصى للتقييم الحالي القصير عادة أعلى من 16 كا لتلبية القدرة المتزايدة باستمرار للشبكة.
تنسيق الإعدادات الحامية بشكل صحيح، بما في ذلك تيار الركض، وعدد محاولات إعادة الإغلاق، وخواص التأخير الزمني.
تنسيق بين مفاتيح الدائرة الآلية العلوية والسفلية: يجب أن يقل عدد العمليات التي يمكن أن يتم السماح بها للأعطال الكهربائية بشكل تدريجي، وأن يزيد التأخير الزمني لإعادة الإغلاق بشكل تدريجي (عادة ما يتم ضبطه على 8 ثوانٍ لكل مرحلة).
