Високоточна система за защита и автоматизация на разпределителната мрежа PMU

PMU дистрибутивната система за защита и автоматизация на линиите е нова система за автоматизация на разпределението на линиите.

за решаване на настоящите проблеми, особено на земно замърсяване.

която е основана на синхронна фазова измервателна мрежа за разпределена мрежа - μPMU.

PMU (фазово измервателно устройство), самостоятелно устройство или модул. Данните за пробиране на напрежение/ток са всички с отметка BDS/GPS, точни до микросекунди.

Основни функции:• Фазор: амплитуда, фазов ъгъл,• Честота (f) и вариация на честотата (△f/△t)

μPMU Архитектурна блок-схема на хардуера

Система за широкомасштабни измервания (WAMS)
• Измерванията на PMU са абсолютно синхронизирани с Мировото стандартно време (UTC)
• Широкомасштабна синхронизация на меренето на множество PMU, инсталирани на различни места
• Математическо изразяване на сигнала за напрежение/ток:

Надводен токов сензор i-WCS – Едноканален токов PMU

Решение на проблеми в разпределената мрежа, което е основано на PMU на разпределената мрежа и технологията за широкомасштабни синхронни фазови измервания.

• Висока прецизност и висока честота на придобиване на тока
• Широкомасштабна синхронизация, индукция на мощност
• Инсталация при живо, защита IP67
• Поддържане на двупосочен поток на мощност или работа в пръстенова мрежа
• Комуникация 3G/4G/5G：
a. Редовно съобщаване на всяка хармоника
b. Локални събития активират качването на данни
c. Удален извиква и тест на конкретни моментни данни

• 1μs Широкомасштабна синхронизация
• 12.8kHz Честота на пробиране
• 60 мин Запис и възпроизвеждане на вълнови данни
• 0.5 Точност на измерване
• 3.5A Минимален оперативен ток с пълна функционалност

Кабелен тип токов сензор RCMU – Многоканален токов PMU

RCMU - Токов сензор за подземен кабел

• 1μs Широкомасштабна синхронизация
• 12.8kHz Честота на пробиране
• 0.5 Точност на измерване
• 60 мин Възпроизвеждане на данни
• 3 измервания на ток
• Бездроводна/древна удалена предаване

• Събиране на трифазен ток, същия като принципа на надводния тип, подходящ за главна единица, комутационна станция, подстанция.
• Широкомасштабна синхронизация, индукция на мощност, или 24V/48V DC захранване
• Локален алгоритъм за решение на грешката, основан на тока:
a. Краткосрочно прекомерно натоварване
b. Нулева последователност на прекомерен ток
c. Асиметричен фазов ток
• Възпроизвеждане на запис на вълна, поддържане на разпределено местоположение на грешката
• Поддържане на двупосочен поток на мощност или работа в пръстенова мрежа
• 3G/4G/5G или мрежова комуникация

Единица за събиране на шина BDCU – Едноканален/Многоканален напряжение PMU

Вътрешен тип и Външен тип

• 220V AC/24V DC захранване • Оптически влак, древна, бездревна
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • Могат да бъдат достъпни 300 токови сензори Измерване на напрежение：
• 1μs Широкомасштабна синхронизация
• 1.0 Точност на измерване
• 12.8kHz Честота на пробиране
• 60 мин Възпроизвеждане на запис на вълна

За еднофазно заземяване на грешка с ток на земята по-голям от 1A, точността на детектиране и локализация е 100%, с 0 лъжливи положителни резултати
• Събиране на нулева последователност на напрежение, стартиране на запис на грешка на земята
• Събиране и обработка на записаната вълна, и комплексно определяне на грешката
• Безопасен достъп до главната станция за разпределение на електроенергия 
a. Извършване като устройство за наблюдение на изолацията на земята на станцията
b. Извършване като устройство за наблюдение на изолацията на земята в станцията
c. Не се полага на главната станция за завършване на грешката

Съставът на интелигентната система за наблюдение на състоянието на разпределената мрежа, базираща се на измерванията на PMU

Сценарии за използване на разпределената мрежа

Типично използване на PMU - Оценка на състоянието на линията

Типично използване на PMU - Разпределено записване на вълна 

Записаните данни от всички точки за наблюдение в линията и станцията са маркирани с абсолютно време на ниво микросекунди. Всеки уред може да активира запис, когато са изпълнени зададени условия за стартиране. Предоставя "снимка" на цялата мрежа, основана на обратно извикване на времето на всяко събитие на всяко място до записаните данни на всички сензори. Предоставя глобални данни за подробен анализ на събитията и облекчава процеса на инверсия, проследяване и ранно предупреждение на аномално състояние и т.н.

Типично използване на PMU - Наблюдение на качеството на електроенергията

Сензорът може да изчислява и докладва хармоники в реално време. На основата на широкомасштабни синхронни данни, могат да бъдат изчислени различни показатели за качеството на електроенергията, като несъответствие на три фази, честота на мрежата и скорост на изменение на честотата, и може да бъде локализирана загрязняващата сила на зареждане.

Типично използване на PMU - Предотвратяване на кражбата на електроенергия

Според данните за зареждане на високото напрежение на потребителите и формата на тока, характеристиките на зареждането се анализират и идентифицират, и се наблюдава електрическото поведение на крайния потребител, което може да се използва за удален мониторинг и диагностика на състоянието на електрическото оборудване.

Типично използване на PMU: Предупреждение за грешка, проследяване и инверсия на процеса

Предупреждение：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, линия 115, колона 1# 64#, фаза A към земята
• 2017-10-30 12:15:39：093125 , линия 117, колона 29#, фаза B заземена краткосрочна връзка, пиков ток надхвърля 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468 , Линия 115, между колони 1# и 64#, фаза A и C краткосрочна връзка, Пиков ток при колона 1# надхвърля 5000A Отговор на местоположението и инверсия на процеса на грешката:
• Случил се е автомобилен сблъсък при колона 52# на линия 115
• Прегледът установи ознака на горене в кабелния шкаф някъде зад колона 29# на линия 117
• Предполага се, че проводник на фаза A на линия 115 паднал от кръстовината и причинил заземяване, и напрежението на небитката фаза се увеличило, което довело до разрушаване на слабата точка на изолацията на фаза B зад колона 29# на линия 117, формирайки краткосрочна връзка на фазите A и B на различни линии, генерирайки пиков ток над 1000A
• След десетки милисекунди, проводникът на фаза C при колона 52# на Линия 115 също паднал от кръстовината, причинявайки краткосрочна връзка на Фаза A и C. Когато пиковото ниво на краткосрочния ток надхвърли 5000A, релейната защита при изхода на линията е извършена. След като ключът се изключи, системата работи нормално, което показва, че изолацията на оригиналната точка на разрушаване на колона 29# на линия 117 е възстановена.

Типично използване на PMU: Локализация на грешка при отключване и заземяване

• 2018-10-05，15:27:45:395312， Първо предупреждение, получено известие за задача.
“Известие за задача: 10kV Секция 2 Фаза A е свързана с земята в 15:29”  “Известие за задача: 10kV Секция 2 Фаза A заземяването изчезва в 15:47 ”
• Обход за потвърждение на прекъсването на 127-1-28# на клон 121 линия
• Времево откритие на контакт на прекъснат проводник, за да се избегне удар на минувачи. Предполага се, че трептенето на земята на прекъснатия изолиран проводник причинява многократно заземяване. След като металната жица се върне в изолиращия слой, операцията с недостиг на фаза ще доведе до възстановяване на нормалното напрежение на шината
• По време на този период, тайфун "Connie" премина през областта, затова се предполага, че прекъснатата линия е била причинена от тайфуна.

Типично използване на PMU: Голями данни + AI идентификация за насочване към откриване на грешки в ключовете

Това е малко съпротивление на заземяване, конфигурация на PMU сензор.

Цялостният процес на идентификация и потвърждение на грешката:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, линия C28YC имаше 5 предупреждения за заземяване, и всички предупреждения имаха същите характеристики, но точката на грешката не можеше да бъде намерена по време на обход на място.
• AI идентифицира съвпадение между характеристиките на втората половина на цикъла и вид вълна в историческата база данни, и извежда, че е дефект на ключа.
• На 5 февруари 2021 г., персоналът на място имаше цел и намери грешката на ключа при колона 84.

Типично използване на PMU: Предупреждение за изолация на линията - Причина: Метеорологична катастрофа

Режим на заземяване на линията: шина 1 дугов изчезващ спирал, шина 2 незаземена Подробности за разположението на PMU сензори:

Брой предупреждения на системата: 13
Процес на развитие на грешката: през следобеда на 13 август 2019 г., имаше 13 разтърсения, всички указващи, че са се случили в същата секция на линията. Нулевата последователност на напрежението непрекъснато се увеличава от 20V в началото на предупреждението до 30V в края. Нулевата последователност на тока се увеличава от 3A до 5A, и изолацията на линията се влошава. Заради натрупаните задачи за спешен ремонт, причинени от тайфуна преди един ден, приоритетът на ранното предупреждение и изчистването на дефицитите е било отложено. След 9 часа влошаване в краткосрочна връзка, защитната акция на линията е извършена. След изключването на ключа, системата работи нормално, което показва, че изолацията на оригиналната точка на разрушаване на колона 29# на линия 117 е възстановена.

Типично използване на PMU: Предупреждение за изолация на линията - Причина: Конфликт с дървета

От 21 часа на 2020.5.25, бяха регистрирани почти сто слаби разтърсения, всички се случиха на същото място.
Демпферното съпротивление на дуговия изчезващ спирал в станцията е сериозно загряло.
Персоналът за поддръжка направи обход на линията според информацията за предупреждение.
След изчистване на дървесните бариери и премахване на дефектите, изолацията на около 14 точки на линията е напълно възстановена и системата се възстанови до нормално състояние.

Типично използване на PMU: Предупреждение за грешка на линията - Причина: Птиче повреда на нейтралната линия

Брой предупреждения на системата: 10
Процес на развитие на грешката: От 19:57:41 до 22:48:18 на 7 юли 2018 г., десетки предупреждения бяха издадени на същото място.
Времето между две грешки става все по-кратко и честотата се увеличава, което показва тенденцията да се развива в постоянна еднофазна грешка на заземяване. Около 10:50, персоналът за поддръжка ръчно изключи ключа на място, разруши птичия гнездо в секцията на грешката, затвори ключа, за да възстанови предаването на енергия, грешката изчезна.

Типично използване на UCMU : Предупреждение за повреда на оборудването - Причина: Външна сила повреди кабела

Режим на заземяване на линията: нейтрално заземяване чрез дугов изчезващ спирал Брой предупреждения чрез SMS: 1

Процес на развитие на грешката: Множество мигновени заземявания се случиха от 15:22 на 24 април 2020 г., и системата изпрати множество информации за предупреждение. За да се избегне честото предупреждение чрез кратки съобщения, причинени от мигновени разтърсения, системата задава три мигновени заземявания в рамките на 20 минути като условие за изпращане на предупреждение чрез SMS. Това условие може да бъде подобрено чрез натрупване и учене на големи данни, задавайки честота. До 17:46, то стана постоянно заземяване и продължи 55 минути.

Типично използване на PMU: Предупреждение за повреда на оборудването - Причина: Влошаване на изолацията на комутационната апаратура

Брой предупреждения на системата: 4
Процес на развитие на грешката: През периода от 2020.11.21 до 2020.11.24, имаше 4 мигновени заземявания и 1 постоянно заземяване, и в крайна сметка се развиха в краткосрочна връзка. Системата записа 5 заземявания с еднакъв интервал на грешката, подобна форма на вълна и явни характеристики на дъга, които бяха преценени като грешки на изолацията на същото място.