Krótka analiza automatycznego zamykacza obwodów w automatyce dystrybucji

Automatyczny Przełącznik Ochronny to urządzenie przełączające o wysokim napięciu z wbudowanym systemem sterowania (wewnętrznie posiada funkcje wykrywania prądu uszkodzeniowego, sterowania sekwencją pracy i wykonawcze, bez konieczności użycia dodatkowych relé ochronnych lub urządzeń sterujących) oraz możliwościach ochronnych. Może on automatycznie wykrywać prąd i napięcie w swoim obwodzie, automatycznie przerywać prądy uszkodzeniowe zgodnie z charakterystyką ochrony odwrotnej czasowej podczas uszkodzeń oraz wykonywać wiele ponownych zamknięć zgodnie z uprzednio ustawionymi opóźnieniami i sekwencjami.

1.Zasada działania i cechy automatyzacji linii za pomocą Schematu Automatycznego Przełącznika Ochronnego

Automatyzacja lini powietrznych dystrybucji przy użyciu Schematu Automatycznego Przełącznika Ochronnego korzysta z zdolności przełącznika do przerywania prądów krótkiego spięcia oraz jego zintegrowanych funkcji ochrony, monitoringu i komunikacji. Bez konieczności polegania na działaniach ochronnych sprzętu stacjonarnego, ten schemat automatycznie lokalizuje i izoluje uszkodzenia poprzez koordynację ustawień ochronnych i czasowania między przełącznikami, efektywnie rozszerzając szynę stacyjną na linię dystrybucyjną. Na głównej linii, Automatyczne Przełączniki Ochronne działają jako urządzenia ochronne, umożliwiając szybkie segmentowanie uszkodzeń i automatyczną izolację uszkodzeń na liniach odgałęźnych.

Główną funkcją Schematu Automatycznego Przełącznika Ochronnego jest osiągnięcie automatyzacji linii. Może on automatycznie izolować uszkodzenia nawet bez systemu automatyzacji opartego na komunikacji, co pozwala na stopniowe wdrażanie całego projektu automatyzacji. Gdy warunki na to pozwalają, można później zwiększyć możliwości komunikacji i automatyzacji, aby osiągnąć pełną funkcjonalność automatyzacji.

Automatyzacja linii oparta na Automatycznym Przełączniku Ochronnym jest odpowiednia dla stosunkowo prostych struktur sieci, takich jak podwójne zasilanie „ręka w rękę” w sieci pętlowej. W tej konfiguracji, dwie linie są połączone przez przełącznik połączeniowy. W normalnym trybie pracy, przełącznik połączeniowy pozostaje otwarty, a system działa w trybie otwartego pierścienia. Gdy wystąpi uszkodzenie na jednym odcinku, rekonfiguracja sieci umożliwia przeniesienie obciążenia, aby utrzymać zasilanie w nieuszkodzonych odcinkach, znacznie zwiększając niezawodność dostawy. Gdy odległość między dwoma źródłami zasilania nie przekracza 10 km, biorąc pod uwagę liczbę odcinków i koordynację automatyzacji, zaleca się konfigurację trzech przełączników (Automatycznych Przełączników Ochronnych) i czterech odcinków, z każdym odcinkiem mającym średnią długość około 2,5 km.

Na przykład, na podstawie schematu kablowego na Rysunku 1: B1 i B2 to wyprowadzenia z węzłów; R0 do R2 to przełączniki sekcji liniowej (Automatyczne Przełączniki Ochronne). W normalnych warunkach, B1, B2, R1 i R2 są zamknięte, podczas gdy R0 jest otwarty.

• Uszkodzenie w odcinku ①: Dla przejściowych uszkodzeń, energia jest przywrócona przez pierwsze lub drugie ponowne zamknięcie B1. Dla trwałych uszkodzeń, po wykonaniu przez B1 ponownego zamknięcia i zablokowaniu (otwarciu i zablokowaniu dalszych ponownych zamknięć), R1 wykrywa utratę napięcia w odcinku ①. Po uprzednio ustawionym czasie martwym t₁, R1 otwiera. Następnie, R0 wykrywa utratę napięcia w odcinku ② przez dłuższy czas t₂ (t₂ > t₁) i automatycznie zamyka, izolując uszkodzenie w odcinku ①.

• Uszkodzenie w odcinku ②: Przejściowe uszkodzenia są usuwane przez ponowne zamknięcie R1 (koordynacja ochronna zapobiega wyłączeniu B1). Dla trwałych uszkodzeń, po ponownym zamknięciu i zablokowaniu R1, R0 wykrywa utratę napięcia w odcinku ② przez czas t₂ i automatycznie zamyka. Po zamknięciu na uszkodzonej linii natychmiast otwiera i zablokuje, izolując uszkodzenie w odcinku ②. Proces izolacji uszkodzenia i przywracania energii dla dwóch odcinków po przeciwnej stronie przełącznika połączeniowego następuje zgodnie z tą samą logiką.

Dodatkowe kwestie do uwzględnienia w zastosowaniu obejmują:

• Aby zrealizować izolację uszkodzeń przy użyciu Schematu Automatycznego Przełącznika Ochronnego, należy wyłączyć funkcję natychmiastowej ochrony przeciwprądowej (o zerowym czasie) wyjściowego przełącznika stacjonarnego i zastąpić ją ochroną przeciwprądową z opóźnieniem.

• Gdy na liniach odgałęźnych wystąpią przejściowe lub stałe uszkodzenia, są one usuwane przez Automatyczne Przełączniki Ochronne zamontowane na gałęzi. Ustawienia ochronne i czasy działania przełączników odgałęźnych muszą być niższe i krótsze, odpowiednio, niż te ustawione dla głównych przełączników liniowych.

System automatyzacji dystrybucji oparty na lokalnym sterowaniu może poprawić niezawodność dostawy przy stosunkowo niskich kosztach inwestycyjnych. Ponadto, ponieważ nowoczesne Automatyczne Przełączniki Ochronne są oparte na mikroprocesorach i inteligentne, zapewniają one interfejsy do przyszłego rozszerzenia zdalnego monitorowania. Gdy infrastruktura komunikacyjna i systemy centralne stają się dostępne, system może bezproblemowo przejść do schematu automatyzacji linii sterowanego przez centralę.

2.Jak poprawić niezawodność dostawy energii elektrycznej i zmniejszyć czas awarii linii

• Użyj wysoce wydajnego PLC (Programowalnego Sterownika Logicznego) jako centrum sterowania Automatycznym Przełącznikiem Ochronnym.

• Szybko usuń przejściowe uszkodzenia, aby zminimalizować czas awarii. W systemach energetycznych więcej niż 70% uszkodzeń linii jest przejściowych. Jeśli przejściowe uszkodzenia będą traktowane tak samo jak stałe, skutkiem będzie długotrwała awaria. Dlatego dodano do Automatycznych Przełączników Ochronnych funkcję początkowego szybkiego ponownego zamknięcia, która może usunąć przejściowe uszkodzenia w ciągu 0,3–1,0 sekundy (ustawienia mogą się różnić w zależności od warunków linii), znacznie zmniejszając czas awarii dla przejściowych zdarzeń.

• Jednoczesne zablokowanie obu końców uszkodzonego odcinka. Tradycyjne przełączniki mogą zablokować tylko jeden koniec uszkodzonej linii w momencie wystąpienia uszkodzenia. Natomiast Automatyczne Przełączniki Ochronne mogą jednocześnie izolować oba końce permanentnie uszkodzonego odcinka, zapobiegając awariom w nieuszkodzonych obszarach, skracając czas przywracania, zmniejszając liczbę prób ponownego zamknięcia i minimalizując obciążenie sieci.

3.Zasady zastosowania Automatycznych Przełączników Ochronnych w sieciach dystrybucyjnych

• Warunki pracy: Wszystkie awarie powinny mieć możliwość traktowania jako przejściowe, unikając błędnych operacji z powodu prądu wprawczego. Zabлокировка po wykryciu awarii powinna nastąpić tylko w przypadku trwałych uszkodzeń.

• Wybierz i wdroż Autozamkniki obwodowe ekonomicznie i rozsądnie, biorąc pod uwagę wielkość obciążenia i długość linii.

• Wybierz nominalne natężenie prądu, zdolność przerywania, wartość prądu zwarciowego oraz dynamiczną/termiczną wytrzymałość prądu dla Autozamknika obwodowego w zależności od miejsca jego instalacji. Maksymalna wartość prądu zwarciowego powinna ogólnie wynosić ponad 16 kA, aby sprostać ciągle rosnącej pojemności sieci.

• Prawidłowo skoordynuj ustawienia ochrony, w tym natężenie prądu wyłączającego, liczbę prób zamknięcia i charakterystykę opóźnienia czasowego.

• Skoordynuj działanie między Autozamknikami obwodowymi upstream i downstream: liczba dozwolonych operacji prądem zwarciowym powinna maleć stopniowo, a opóźnienie czasowe przed zamknięciem zwiększać się stopniowo (zazwyczaj ustawiane na 8 sekund na etap).