Vysokopřesný systém ochrany a automatizace distribučních linek PMU

Systém pro automatizovanou ochranu distribučních veden PMU je nový systém pro automatizaci distribuční sítě.

pro řešení současných problémů, zejména zemního zkratu.

který je založen na synchronizovaném fázovém měření distribuční sítě -μPMU.

PMU (fázová měřidlo), samostatné zařízení nebo modul. Ukazatele napětí/proud jsou všechny opatřeny časovou značkou BDS/GPS přesnou do úrovni mikrosekund.

Základní funkce: • Fázor: amplituda, fázový úhel, • Frekvence (f) a změna frekvence (△f/△t)

Blokový diagram hardwarové architektury μPMU

Širokoúhlý měřicí systém (WAMS)
• Měření PMU jsou absolutně synchronizována se světovým časem (UTC)
• Širokoúhlá synchronizace měření více PMU nainstalovaných na různých místech
• Matematický výraz pro signál napětí/proud:

Přetínací proudový snímač i-WCS – jednokanálové fázové měřidlo PMU

Řešení pro problémy distribuční sítě, které je založeno na distribučním PMU a širokoúhlé synchronizované fázové měření.

• Vysokopřesné a vysokofrekvenční sběr proudu
• Širokoúhlá synchronizace, indukce energie
• Instalace při provozu, ochrana IP67
• Podpora obousměrného toku energie nebo operačního okruhu
• Komunikace 3G/4G/5G:
a. Pravidelné hlášení každé harmonické složky
b. Lokální události spouští odeslání dat
c. Vzdálené volání a test specifických momentálních dat

• 1μs širokoúhlá synchronizace
• 12,8kHz frekvence vzorkování
• 60 min záznam a přehrávání vlny
• 0,5 přesnost měření
• 3,5A minimální pracovní proud plné funkcionality

Kabelový typ proudového snímače RCMU – vícekanaálové fázové měřidlo PMU

RCMU - podzemní kabelový proudový snímač

• 1μs širokoúhlá synchronizace
• 12,8kHz frekvence vzorkování
• 0,5 přesnost měření
• 60 min přehrávání dat
• 3 kanály měření proudu
• Bezdrátová/drátková vzdálená přenosová technologie

• Sběr třífázového proudu, stejný princip jako u nadzemního typu, vhodný pro okruhovou jednotku, přepážkovou stanici, elektrárnu.
• Širokoúhlá synchronizace, indukce energie, nebo 24V/48V DC zdroj napájení
• Lokální algoritmus rozhodování o chybách na základě proudu:
a. Přetok krátkého spojení
b. Nulový posloupnostní přetok
c. Asymetrický fázový proud
• Záznam vlny volaný měření, podpora lokalizace rozptýlených chyb
• Podpora obousměrného toku energie nebo operačního okruhu
• 3G/4G/5G nebo síťová komunikace

Shromažďovací jednotka sběrnice BDCU – jedno/vícekanaálové fázové měřidlo PMU

Vnitřní a venkovní typ

• 220V AC/24V DC zdroj napájení • Optické vlákno, drát, bezdrátové
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • Lze připojit 300 proudových snímačů
Sběr napětí: • 1μs širokoúhlá synchronizace
• 1,0 přesnost měření
• 12,8kHz frekvence vzorkování
• 60 min přehrávání záznamu vlny

Pro jednofázové zemní zkrut s zemním proudem větším než 1A je přesnost detekce a lokace 100 %, s 0 falešně pozitivními výsledky
• Sběr nulového posloupnostního napětí, spuštění záznamu zemního zkrutu
• Sběr a zpracování záznamu vlny a komplexní určení chyby
• Bezpečný přístup k hlavní distribuční stanici
a. Použití jako zařízení pro monitorování izolace stanice
b. Použití jako zařízení pro monitorování izolace v rámci stanice
c. Nezávisí na hlavní stanici pro dokončení chyby

Složení inteligentního systému pro monitorování stavu distribuční sítě založeného na měření PMU

Použití distribuční sítě

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU - hodnocení stavu vedení

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU - distribuované záznamy vln

Záznamová data ze všech monitorovacích bodů v lince a stanicích jsou označena absolutním časem na mikrosekundové úrovni. Jakékoli zařízení může spustit záznam, pokud jsou splněny přednastavené podmínky spuštění. Poskytuje "snímek" celé sítě na základě časového vyvolání jakékoli události na jakémkoli místě až po záznamová data všech senzorů. Poskytuje globální data pro detailní analýzu událostí a usnadňuje proces inverze, stopovatelnosti a varování před neobvyklým stavem atd.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU - monitorování kvality napájení

Senzor může v reálném čase vypočítat a ohlásit harmonické složky. Na základě širokoúhlých synchronizovaných dat lze vypočítat různé ukazatele kvality napájení, jako je třífázová nerovnováha, síťová frekvence a míra změny frekvence, a také umístění zdroje znečištění.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU - ochrana proti krádeži elektřiny

Na základě dat o zatížení na vysokotlačné straně uživatele a průběhu proudu se analyzují a identifikují charakteristiky zatížení a sleduje se elektrické chování koncového uživatele, což lze použít pro vzdálené monitorování a diagnostiku stavu elektrického zařízení.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Varování, stopovatelnost a proces inverze

Varování: • 2017-10-30 12:15:39:081719, linka 115, stožár 1# 64#, fáze A k zemi • 2017-10-30 12:15:39:093125, linka 117, stožár 29#, fáze B zemní krátké spojení, vrcholový proud přesahuje 1000A • 2017-10-30 12:15:39:115468, linka 115, mezi stožáry 1# a 64#, fáze A a C krátké spojení, vrcholový proud u stožáru 1# přesahuje 5000A Pole feedback a inverze procesu chyby: • Došlo k dopravní nehodě u stožáru 52# na lince 115 • Při inspekci byla nalezena spálenina v kabelové skříňi někde za stožárem 29# na lince 117 • Spekulace, že vodič fáze A na lince 115 spadl z křížového ramene a způsobil zemní krátké spojení, a elektrické napětí nechybné fáze se zvýšilo, což vedlo k prolomení izolačního slabého bodu fáze B za stožárem 29# na lince 117, tvořící krátké spojení fází A a B různých linek a generování vrcholového proudu přesahujícího 1000A • Po desítkách milisekund vodič fáze C u stožáru 52# na lince 115 také spadl z křížového ramene, způsobující krátké spojení fází A a C. Když vrchol krátkozaměrného proudu přesáhl 5000A, započala operace relé ochrany na výstupu linky. Po vypnutí spínače systém běžel normálně, což naznačuje, že izolace původního bodu prolomu u stožáru 29# na lince 117 byla obnovena.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Lokalizace zemního zkrutu při odpojení

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, první poplach, přijato oznámení o přidělení. “Oznámení o přidělení: 10kV sekce 2 fáze A je připojena k zemi v 15:29” “Oznámení o přidělení: 10kV sekce 2 fáze A zemní spojení zmizelo v 15:47 ” • Prohlídka pro potvrzení přerušení 127-1-28# v odbočce linky 121 • Včasná identifikace kontaktu přerušeného vedení, aby se zabránilo elektrickému šoku přechodců. Spekulace, že kolísání zemního vedení přerušeného izolovaného vodiče způsobilo několik zemních spojení. Po stažení kovového jádra do izolační vrstvy došlo k provozu s chybějící fází, což vedlo k návratu napětí sběrnice do normálu • Během tohoto období prošla taifun Connie, takže se spekuluje, že přerušené vedení bylo způsobeno taifunem.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Big Data + AI Identifikace pro nalezení chybového spínače

Je malý odporový zemní systém, konfigurace senzorů PMU.

Celý proces identifikace a potvrzení chyby: • 2020.11.25 - 2021.2.5, linka C28YC měla 5 zemních poplachů, a všechny poplachy měly stejné charakteristiky, ale během místní kontroly se nepodařilo najít místo chyby. • AI identifikovala shodu mezi charakteristikami druhé poloviny cyklu a typem vlnové formy v historické databázi a dedukovala, že jde o vadu spínače. • 5. února 2021 měli místní pracovníci cíl a našli vadu spínače u stožáru 84.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Varování před izolačním selháním vedení - Důvod: Meteorologická pohroma

Režim zemního spojení vedení: sběrnice 1 s duhovým cívkem, sběrnice 2 nezemně spojená Podrobnosti o rozložení senzorů PMU:

Počet varování systému: 13 Evoluce poruchy: odpoledne 13. srpna 2019 došlo k 13 poruchám, všechny ukazující na stejnou sekci vedení. Nulové posloupnostní napětí se postupně zvýšilo z 20V na začátku varování na 30V na konci. Nulový posloupnostní proud se zvýšil z 3A na 5A a izolace vedení se zhoršila. Kvůli zálohám nouzových oprav způsobených taifunem předchozí den byla prioritou varování a odstranění nedostatků odložena. Po 9 hodinách se zhoršení přeměnilo v krátké spojení, spustila se ochranná akce a spínač vypnul, což vedlo k výpadku proudu.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Varování před izolačním selháním vedení - Důvod: Konflikt s stromy

Od 21 hodin 25. května 2020 bylo zachyceno téměř sto slabých poruch, všechny se odehrály na stejném místě. Tlumič odpornosti duhového cívku v stanici byl vážně zahřát. Údržbáři prohlíželi vedení podle informací o varování. Po vyčištění stromových bariér a odstranění vad byla izolace asi 14 bodů vedení úplně obnovena a systém se vrátil do normálu.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Varování před poruchou vedení - Důvod: Poškození ptáky

Počet varování systému: 10 Evoluce poruchy: Od 19:57:41 do 22:48:18 7. července 2018 bylo vyvoláno několik desítek poplachů na stejném místě. Čas mezi dvěma poruchami se zkracoval a frekvence se zvyšovala, což naznačovalo trend k vývoji trvalého jednofázového zemního spojení. Okolo 10:50 ručně otevřeli spínač na místě, zničili hnízdo ptáků v poruchové sekci, zavřeli spínač a obnovili přenos energie, porucha zmizela.

TYPICKÉ POOUŽITÍ UCMU: Varování před selháním zařízení - Důvod: Externí síla poškození kabelu

Režim zemního spojení vedení: zemní spojení prostřednictvím duhového cívku Počet SMS varování: 1

Evoluce poruchy: Od 15:22 24. dubna 2020 došlo k několika okamžitým zemním spojením a systém vygeneroval několik informací o varování. Aby se zabránilo častému varování krátkých zpráv způsobenému okamžitým poruchám, systém nastavil tři okamžité zemní spojení během 20 minut jako podmínku pro odeslání varovných SMS. Tuto podmínku lze zlepšit prostřednictvím akumulace a učení big data nastavením frekvence. Do 17:46 se stal trvale zemně spojen a trval 55 minut.

TYPICKÉ POOUŽITÍ PMU: Varování před selháním zařízení - Důvod: Zhoršení izolace spínače

Počet varování systému: 4 Evoluce poruchy: Během období 2020.11.21 až 2020.11.24 došlo k 4 okamžitým zemním spojením a 1 trvalému zemnímu spojení, a nakonec se vyvinulo v krátké spojení. Systém zaznamenal 5 zemních poruch s týmž intervalom poruchy, podobnou vlnovou formou a zřetelnými charakteristikami táhnutí oblouku, které byly zhodnoceny jako izolační poruchy na stejném místě.