En kort analyse av automatiske kretsslutere i distribusjonsledningsautomatisering

En automatiske sirkuitåpner er et høyspenningsbryterenhet med innebygget kontroll (den har i seg selv funksjoner for feilstrømoppdaging, operasjonssekvenskontroll og eksekvering uten å kreve ytterligere relébeskyttelse eller driftsapparater) og beskyttende egenskaper. Den kan automatisk oppdage strøm og spenning i sin sirkuit, avbryte feilstrømmer automatisk etter inverse tidsprinsipp under feil, og utføre flere lukninger etter forhåndsbestemte forsinkelser og sekvenser.

1. Prinsipp og egenskaper for forsyningsautomatisering implementert gjennom løsningen med automatiske sirkuitåpnere

Automatisering av overhengende distribusjonslinjer ved hjelp av løsningen med automatiske sirkuitåpnere utnytter enhetens evne til å avbryte kortslutningsstrømmer og dens integrerte funksjoner for beskyttelse, overvåking og kommunikasjon. Uten å stole på beskyttelsesfunksjonene hos brytere i stasjon, lokaliserer og isolerer denne løsningen feil automatisk gjennom samordning av beskyttelsesinnstillinger og tidsstyring mellom sirkuitåpnere, noe som effektivt utvider stasjonsbussen til distribusjonslinjen. På hovedforsyningsleden fungere automatiske sirkuitåpnere som beskyttende enheter, som gjør det mulig å raskt segmentere feil og automatisk isolare feil på grensleder.

Den primære funksjonen til løsningen med automatiske sirkuitåpnere er å oppnå forsyningsautomatisering. Den kan automatisk isolere feil selv uten en kommunikasjonsbasert automatiseringssystem, noe som lar det totale automatiseringsprosjektet gjenomføres trinvis. Når forholdene tillater, kan kommunikasjons- og automatiseringssystemer senere forbedres for å realisere full automatiseringsfunksjonalitet.

Forsyningsautomatisering basert på automatiske sirkuitåpnere er egnet for relativt enkle nettverkssammenstillinger, som dobbeltstrømforsyning “hand-in-hand” slangeløsninger. I denne konfigurasjonen er to forsyningsleder koblet sammen via en mellomliggende koblebryter. Under normal drift holdes koblingen åpen, og systemet fungerer i en åpen slangeløsning. Når det oppstår en feil på et segment, gjør nettoppbygging det mulig å overføre belastning for å opprettholde strømtilførsel til de ikke-feilede segmentene, noe som betydelig forbedrer strømtilførselens pålitelighet. Når avstanden mellom de to strømkildene ikke overstiger 10 km, anbefales, med tanke på antall segmenter og automatiseringskoordinering, en tre-sirkuitåpner (automatisk sirkuitåpner), fire-segmentkonfigurasjon, med hvert segment som gjennomsnittelig om lag 2,5 km langt.

Med referanse til kablingsdiagrammet i figur 1: B1 og B2 er utgående brytere fra stasjoner; R0 til R2 er linjesegmenteringsbrytere (automatiske sirkuitåpnere). Under normale forhold er B1, B2, R1 og R2 lukket, mens R0 er åpen.

• Feil i segment ①: For midlertidige feil gjenopprettes strømmen ved den første eller andre lukkingen av B1. For permanente feil, etter at B1 utfører en lukking og deretter låses (åpnes og blokkerer videre lukking), oppdager R1 en varig tap av spenning i segment ①. Etter en forhåndsbestemt dødtidsperiode t₁, åpner R1. Deretter oppdager R0 et varig tap av spenning i segment ② i en lengre periode t₂ (t₂ > t₁) og lukker suksessfullt automatisk, og isolerer feilen innenfor segment ①.

• Feil i segment ②: Midlertidige feil ryddes av R1s lukking (beskyttelseskoordinering hindrer B1 i å utløse). For permanente feil, etter at R1 lukker og deretter låses, oppdager R0 tap av spenning i segment ② i en periode t₂ og lukker automatisk. Ved lukking mot feilet ledning tripper den umiddelbart og låses, og isolerer feilen innenfor segment ②. Feilisolering og gjenoppretting for de to segmentene på motsatt side av koblebryteren følger samme logikk.

Ytterligere betraktninger i anvendelsen inkluderer:

• For å implementere feilisolering ved hjelp av løsningen med automatiske sirkuitåpnere, må øyeblikkelig overstrømsbeskyttelsesfunksjonen (nulltid) av stasjonens utgående bryter deaktivert og erstattet med forsinket øyeblikkelig beskyttelse.

• Når midlertidige eller permanente feil oppstår på grensleder, ryddes de av grensmonterte automatiske sirkuitåpnere. Beskyttelsesinnstillinger og driftstider for grensåpnere må være lavere og kortere, henholdsvis, enn de for oppstrøms hovedledåpnere.

Et distribusjonsautomatiseringssystem som bruker lokal kontroll, kan forbedre strømtilførselens pålitelighet med relativt lav investering. Videre, siden moderne automatiske sirkuitåpnere er mikroprosessorbaserede og intelligente, gir de grensesnitt for fremtidig ekspansjon av fjernovervåking. Når kommunikasjonsinfrastruktur og hovedstasjonssystem blir tilgjengelige, kan systemet naurløpende overgå til en hovedstasjon-kontrollert forsyningsautomatiseringsskjema.

2. Hvordan forbedre strømtilførselens pålitelighet og redusere uteståelsesvarighet

• Bruk en høyytelses PLC (programmerbar logikkstyring) som kontrollsentrum for automatiske sirkuitåpnere.

• Raskt rydde midlertidige feil for å minimere uteståelsesvarighet. I strømsystemer er mer enn 70% av linjeavvik midlertidige. Hvis midlertidige feil behandles likt permanente feil, resulterer dette i lange uteståelser. Derfor er en initial hurtig lukkingsfunksjon lagt til automatiske sirkuitåpnere, som kan rydde midlertidige feil innen 0,3–1,0 sekunder (innstillinger varierer avhengig av linjevilkår), noe som reduserer uteståelsesvarigheten for midlertidige hendelser betydelig.

• Samtidig låsing på begge ender av feilet segment. Tradisjonelle brytere kan bare låse en ende av en feilet linje ved feiloppståelse. Imidlertid kan automatiske sirkuitåpnere samtidig isolate begge ender av et permanent feilt segment, forebygger uteståelser i ikke-feilede områder, forkorter gjenopprettingsvarighet, reduserer antallet lukkingsforsøk og minimerer stress på nettet.

3. Anvendelsesprinsipper for automatiske sirkuitåpnere i distribusjonsnett

• • Driftsforhold: Alle feil skal gis muligheten til å bli behandlet som midlertidige feil, for å unngå feilaktig drift på grunn av startstrøm. Låsing etter uttak skal bare skje i tilfelle vedvarende feil.

  • Velg og distribuer Automatiske Kretsavbrytere økonomisk og fornuftig basert på belastningsstørrelse og linjelengde.

  • Velg den angitte strømmen, brytekapasiteten, kortslutningsstrømmens kapasitet, og dynamiske/termiske tålestrømmer for Automatiske Kretsavbrytere i henhold til deres installasjonssted. Den maksimale kortslutningsstrømmens kapasitet bør generelt være over 16 kA for å akkommodere den stadig økende nettettkapasiteten.

  • Koordiner beskyttelsesinnstillinger riktig, inkludert uttaksstrøm, antall forsøk på å lukke igjen, og forsinkelsesegenskaper.

  • Koordiner mellom oppstrøms- og nedstrøms Automatiske Kretsavbrytere: antallet tillatte feilstrømoperasjoner bør minkes trinvis, og forsinkelsen for å lukke igjen bør økes trinvis (vanligvis satt til 8 sekunder per trinn).