En kort analyse af automatisk kredsløbslukker i fordelingsledningsautomatisering

En automatisk kredsløbslukker er en højspændingskoblingsenhed med indbygget kontrol (den har i sig selv fejlstrømdetektion, driftssekvenskontrol og udførelsesfunktioner uden at kræve yderligere relæbeskyttelse eller driftsenheder) og beskyttelseskapacitet. Den kan automatisk detektere strøm og spænding i sin kredsløb, automatisk afbryde fejlstrømme i overensstemmelse med inverse tidsbeskyttelsesegenskaber under fejl, og udføre flere lukninger i overensstemmelse med forudbestemte forsinkelser og sekvenser.

1. Princippet og egenskaberne ved forsyningssystemautomatisering gennemført af Automatic Circuit Recloser-schemat

Automatiseringen af overhængende distributionslinjer ved hjælp af Automatic Circuit Recloser-schemat udnytter reclosers evne til at afbryde kortslutningsstrømme samt dens integrerede funktioner til beskyttelse, overvågning og kommunikation. Uden at stole på beskyttelsesaktioner fra installationsafbrydere, isolerer dette skema automatisk fejl gennem koordinering af beskyttelsesindstillinger og timing mellem reclosers, hvilket effektivt udvider installationsbusserne ind i distributionslinjen. På hovedforbrugeren fungerer Automatic Circuit Reclosers som beskyttelsesenheder, der gør det muligt at hurtigt segmentere fejl og automatisk isolere grenelinjefejl.

Den primære funktion af Automatic Circuit Recloser-schemat er at opnå forsyningssystemautomatisering. Det kan automatisk isolere fejl selv uden en kommunikationsbaseret automatiseringssystem, hvilket gør det muligt at implementere det samlede automatiseringsprojekt trinvis. Når omstændighederne tillader, kan kommunikation og automatiseringssystemer senere blive forbedret for at realisere fuld automatiseringsfunktionalitet.

Automatic Circuit Recloser-baseret forsyningssystemautomatisering er velegnet til relativt simple netværksstrukturer, såsom to-strømkilder "hand-in-hand" løbende netværk. I denne konfiguration er to forsyningslinjer forbundet via en midterled tilkoblingsbryder. Under normal drift forbliver tilkoblingsbryderen åben, og systemet fungerer i et åbent løb. Når en fejl forekommer i en sektion, gør netværksrekonfiguration det muligt at overføre belastning for at opretholde strømforsyningen til ikke-fejlsede sektioner, hvilket betydeligt forbedrer forsyningssikkerheden. Når afstanden mellem de to strømkilder ikke overstiger 10 km, anbefales en tre-recloser (Automatic Circuit Recloser), fire-sektionskonfiguration, med hver sektion gennemsnitligt ca. 2,5 km lang, når man tager højde for antallet af sektioner og automatiseringskoordinering.

Med styringen i figur 1 som eksempel: B1 og B2 er installationsafbrydere; R0 til R2 er linjesektionsbrydere (Automatic Circuit Reclosers). Under normale forhold er B1, B2, R1 og R2 lukket, mens R0 er åben.

• Fejl i sektion ①: For kortvarige fejl genoprettes strømmen ved den første eller anden lukning af B1. For permanent fejl lukker B1 efter en lukning og blokerer yderligere lukninger, R1 registrerer en vedvarende spændingsnedgang i sektion ①. Efter en forudindstillet dødtid t₁ lukker R1. Herefter registrerer R0 en vedvarende spændingsnedgang i sektion ② i en længere periode t₂ (t₂ > t₁) og lukker automatisk succesfuldt, hvilket isolerer fejlen i sektion ①.

• Fejl i sektion ②: Kortvarige fejl fjernes af R1's lukning (beskyttelseskoordinering forhindrer B1 i at springe). For permanente fejl lukker R1 efter en lukning og blokerer, R0 registrerer den vedvarende spændingsnedgang i sektion ② i perioden t₂ og lukker automatisk. Ved lukning på den defekte ledning springer den øjeblikkeligt og blokerer, hvilket isolerer fejlen i sektion ②. Fejlisoleringens og genoprettelsesprocessen for de to sektioner på den modsatte side af tilkoblingsbryderen følger samme logik.

Yderligere overvejelser i anvendelsen inkluderer:

• For at implementere fejlisolering ved hjælp af Automatic Circuit Recloser-schemat skal den øjeblikkelige overstrømsbeskyttelse (nultids) af installationsafbryderen være deaktiveret og erstattet med forsinket øjeblikkelig beskyttelse.

• Når kortvarige eller permanente fejl forekommer på grenelinjer, fjernes de af grenemonterede Automatic Circuit Reclosers. Beskyttelsesindstillinger og driftstider for grenereclosers skal være lavere og kortere, henholdsvis, end dem for de upstream hovedlinje reclosers.

Et distributionsautomatiseringssystem, der bruger lokal kontrol, kan forbedre forsyningssikkerheden med relativt lav investering. Desuden er moderne Automatic Circuit Reclosers mikroprocesorbaserede og intelligente, hvilket giver grænseflader til fremtidig fjernovervågningsexpansion. Når kommunikationsinfrastruktur og masterstationsystemer bliver tilgængelige, kan systemet problemfrit overgå til en masterstationkontrolleret forsyningssystemautomatisering.

2. Hvordan forbedre forsyningssikkerheden og reducere varigheden af linjeafbrydelser

• Brug en højytende PLC (Programmerbar Logikkontroller) som kontrolcenter for Automatic Circuit Recloser.

• Fjern kortvarige fejl hurtigt for at minimere afbrydelsesvarigheden. I strømsystemer er mere end 70% af linjeafbrydelser kortvarige. Hvis kortvarige fejl behandles som permanente fejl, resulterer dette i forlængede afbrydelser. Derfor er en initial hurtig lukningsfunktion blevet tilføjet Automatic Circuit Reclosers, som kan fjerne kortvarige fejl inden for 0,3–1,0 sekunder (indstillinger varierer afhængigt af linjebetingelser), hvilket betydeligt reducerer afbrydelsesvarigheden for kortvarige hændelser.

• Samtidig låsning på begge ender af den defekte sektion. Traditionelle afbrydere kan kun låse en ende af en defekt ledning ved fejl. I modsætning hertil kan Automatic Circuit Reclosers samtidig isolere begge ender af en permanent defekt sektion, hvilket forhindrer afbrydelser i ikke-defekte områder, forkorter genvindingstiden, reducerer antallet af lukningsforsøg og minimaliserer stress på nettet.

3.Anvendelsesprincipper for Automatic Circuit Reclosers i distributionsnetværk

• Driftsbetingelser: Alle fejl skal have mulighed for at blive behandlet som midlertidige fejl for at undgå forkert drift pga. indstrømning. Låsning efter aftrækning skal kun finde sted i tilfælde af permanente fejl.

• Vælg og udrul Automatiske Kredsløbsafbrydere økonomisk og fornuftigt baseret på belastningsstørrelse og linjelængde.

• Vælg den nominerede strøm, afbrydelseskapacitet, kortsirkuitstrømkapacitet og dynamiske/termiske tilsynsstrøm for Automatiske Kredsløbsafbrydere i overensstemmelse med deres installationssted. Den maksimale kortsirkuitstrømkapacitet bør generelt være over 16 kA for at imødekomme den kontinuerlige stigning i netværkskapacitet.

• Koordinér beskyttelsesindstillinger korrekt, herunder afbrydelsesstrøm, antal genafbrydelsesforsøg og forsinkelsesegenskaber.

• Koordinér mellem Automatiske Kredsløbsafbrydere op- og nedstrøms: antallet af tilladte fejlstrømoperationer bør formindskes trin for trin, og forsinkelsen for genafbrydelse bør øges trin for trin (typisk sat til 8 sekunder per trin).