PMU Hochgenaues Verteilungsleitungs-Schutzautomatisierungssystem

Das PMU-Verteilungsleitungsschutzautomatisierungssystem ist ein neues Verteilungsautomatisierungssystem.

zur Lösung der aktuellen Probleme, insbesondere des Erdfehlers.

das auf einem Verteilnetz-Synchronphasenmessgerät-μPMU basiert.

PMU (Phasenmessgerät), ein eigenständiges Gerät oder Modul. Die Spannungs-/Stromproben werden alle mit einem BDS/GPS-Zeitstempel versehen, der auf Mikrosekunden genau ist.

Grundfunktionen: • Phasor: Amplitude, Phasenwinkel, • Frequenz (f) und Frequenzänderung (△f/△t)

μPMU Hardwarearchitektur-Blockdiagramm

Weitreichendes Messsystem (WAMS)
• PMU-Messungen sind absolut synchronisiert mit der Weltzeit (UTC)
• Weitreichende Messsynchronisation mehrerer PMUs, die an verschiedenen Standorten installiert sind
• Mathematische Darstellung des Spannungs-/Stromsignals:

Überlagerter Stromsensor i-WCS – Einzelkanal-Strom-PMU

Lösung für Verteilnetzprobleme, die auf dem Verteilnetz-PMU und der weitreichenden synchronen Phasenmessungstechnologie basiert.

• Hochpräzise und hochfrequente Stromaufnahme
• Weitreichend synchronisiert, Leistungsinduktion
• Live-Installation, IP67-Schutz
• Unterstützung bidirektionaler Leistungsschub oder Ringnetzbetrieb
• 3G/4G/5G-Kommunikation：
a. Regelmäßige Meldung jedes Oberschwingungssignals
b. Lokale Ereignisse lösen den Upload von Daten aus
c. Fernaufruf und Test spezifischer Momentdaten

• 1μs weitreichend synchronisiert
• 12,8kHz Abtastfrequenz
• 60 min Wellenaufzeichnung und Wiedergabe
• 0,5 Messgenauigkeit
• 3,5A Vollfunktionsmindestbetriebsstrom

Kabelgebundener Stromsensor RCMU – Mehrkanal-Strom-PMU

RCMU - Unterirdischer Kabelstromsensor

• 1μs weitreichend synchronisiert
• 12,8kHz Abtastfrequenz
• 0,5 Messgenauigkeit
• 60 min Datenwiedergabe
• 3 Strommessungen
• Drahtlos/verkabelte Fernübertragung

• Sammelt dreiphasigen Strom, wie beim Oberleitungsprinzip, geeignet für Ringverteiler, Schaltstationen, Umspannwerke.
• Weitreichend synchronisiert, Induktionsleistung oder 24V/48V Gleichspannungsversorgung
• Lokale Fehlerentscheidungsalgorithmus basierend auf Strom:
a. Kurzschlußüberstrom
b. Nullfolgeüberstrom
c. Asymmetrischer Phasenstrom
• Wellenaufzeichnung als Messung, unterstützt verteilte Fehlerortung
• Unterstützung bidirektionaler Leistungsschub oder Ringnetzbetrieb
• 3G/4G/5G oder Netzwerk-Kommunikation

Bussammelgerät BDCU – Einzel-/Mehrkanal-Spannungs-PMU

Innenraum- und Außentyp

• 220V Wechselspannung/24V Gleichspannungsversorgung • Glasfaser, verkabelt, drahtlos
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • 300 Stromsensoren können angebunden werden Spannungserfassung：
• 1μs weitreichend synchronisiert
• 1,0 Messgenauigkeit
• 12,8kHz Abtastfrequenz
• 60 min Wellenaufzeichnungswiedergabe

Für Einphasen-Erde-Fehler mit Erdschlussstrom größer als 1A beträgt die Detektions- und Ortungsgenauigkeit 100 %, ohne Fehlmeldungen
• Erfassung der Nullfolgespannung, Start der Aufzeichnung des Erdfehlers
• Erfassung und Verarbeitung der Aufzeichnungswelle und umfassende Fehlerbestimmung
• Sichere Anbindung an das Hauptverteilwerk
a. Als Erdschlussisolationsüberwachungsgerät im Werk
b. Als Instandhaltungsgerät für die Isolationsüberwachung im Werk
c. Keine Abhängigkeit vom Hauptwerk zur Fehlersuche

Aufbau des intelligenten Zustandsüberwachungssystems für Verteilnetze basierend auf PMU-Messungen

Anwendungsszenarien für Verteilnetze

Typische Verwendung des PMU - Leitungszustandsbewertung

Typische Verwendung des PMU - Verteilte Wellenaufzeichnung

Die Aufzeichnungsdaten aller Überwachungspunkte in der Leitung und im Werk sind mit absoluter Zeit auf Mikrosekunden-Niveau gekennzeichnet. Jedes Gerät kann die Aufzeichnung auslösen, wenn die voreingestellten Startbedingungen erfüllt sind. Es wird eine „Momentaufnahme“ des gesamten Netzes basierend auf der Zeit-Rückruf-Funktion eines beliebigen Ereignisses an jedem Ort bis hin zu den Aufzeichnungsdaten aller Sensoren bereitgestellt. Es bietet globale Daten für eine detaillierte Analyse von Ereignissen und erleichtert Prozessinvertierung, Rückverfolgbarkeit und frühzeitige Warnung bei abnormen Zuständen usw.

Typische Verwendung des PMU - Qualitätsüberwachung der Energieversorgung

Der Sensor kann Harmonische in Echtzeit berechnen und melden. Basierend auf den weitreichenden synchronen Daten können verschiedene Qualitätsindizes der Energieversorgung wie Drei-Phasen-Unausgewogenheit, Netzfrequenz und Frequenzänderungsrate berechnet und die Verschmutzungslast lokalisiert werden.

Typische Verwendung des PMU - Elektrizitäts-Diebstahlsicherung

Aufgrund der Lastendaten und Stromwellenformen der hohen Seite des Benutzers werden die Lastcharakteristiken analysiert und identifiziert, und das elektrische Verhalten des Endbenutzers überwacht, was für die ferne Überwachung und Diagnose des Zustands der elektrischen Ausrüstung verwendet werden kann.

Typische Verwendung des PMU: Fehlerwarnung, Rückverfolgbarkeit und Prozessinvertierung

Warnung：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, Leitung 115, Mast 1# 64#, Phase A zu Erde
• 2017-10-30 12:15:39：093125, Leitung 117, Mast 29#, Phase B geerdeter Kurzschluss, Spitzenfluss über 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468, Leitung 115, zwischen Mast 1# und 64#, Phase A und C Kurzschluss, Spitzenstrom am Mast 1# über 5000A Feldrückmeldung und Fehlerprozessinvertierung:
• Ein Autounfall ereignete sich am Mast 52# der Leitung 115
• Die Inspektion fand einen Verbrennungsfleck im Kabelschrank irgendwo hinter dem Mast 29# der Leitung 117
• Es wird vermutet, dass der Leiter der Phase A der Leitung 115 vom Querbalken fiel und einen Erdkontakt verursachte, und die Spannung der nicht defekten Phase stieg, was zu einer Durchschlagung des isolationschwachen Punktes der Phase B hinter dem Mast 29# der Leitung 117 führte, wodurch ein Kurzschluss der Phasen A und B verschiedener Leitungen entstand und der Spitzenstrom über 1000A erreichte
• Nach wenigen Millisekunden fiel auch der Leiter der Phase C am Mast 52# der Leitung 115 vom Querbalken, was zu einem Kurzschluss der Phasen A und C führte. Als der Spitzenkurzschlussstrom 5000A überschritt, wurde die Relais-Schutzvorrichtung am Ausgang der Leitung betätigt. Nach dem Ausschalten des Schalters lief das System normal, was darauf hindeutet, dass die Isolation des ursprünglichen Durchschlagspunkts des Mastes 29# der Leitung 117 wiederhergestellt wurde.

Typische Verwendung des PMU: Trennungserdfehlerortung

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, erste Warnung, Zuweisungsanweisung erhalten.
“Zuweisungsanweisung: 10kV Abschnitt 2 Phase A ist um 15:29 mit der Erde verbunden” “Zuweisungsanweisung: 10kV Abschnitt 2 Phase A Erdung verschwindet um 15:47”
• Patrouille bestätigte den Bruch von 127-1-28# der Linie 121 Zweig
• Frühzeitige Entdeckung des Kontakts des gebrochenen Drahtes, um Passanten vor elektrischem Schock zu schützen. Es wird vermutet, dass die Erdungsvibration des gebrochenen isolierten Leiters zu mehreren Erdungen führte. Nachdem der Metallkern in die Isolierschicht zurückgezogen wurde, führte der Betrieb mit Phasenverlust dazu, dass die Bus-Spannung in den Normalzustand zurückkehrte
• Während dieser Zeit zog der Taifun "Connie" durch, so dass vermutet wird, dass die getrennte Leitung durch den Taifun verursacht wurde.

Typische Verwendung des PMU: Big Data + AI-Identifikation zur Fehlerschalterfindung

Es ist ein kleiner Widerstands-Erdschluss-System, PMU-Sensor-Konfiguration.

Gesamter Prozess der Fehleridentifikation und -bestätigung:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, C28YC-Leitung hatte 5 Erdungswarnungen, und alle Warnungen hatten die gleichen Charakteristika, aber der Fehlerpunkt konnte während der Ortsinspektion nicht gefunden werden.
• Die KI identifizierte eine Übereinstimmung zwischen den Charakteristika der zweiten Halbwelle und einer Wellenform im historischen Datenbank, und leitete daraus ab, dass es sich um einen Schalterdefekt handelt.
• Am 5. Februar 2021 fand das Ortspersonal mit einem Ziel den Schalterfehler am Mast 84.

Typische Verwendung des PMU: Leitungsisolationswarnung - Grund: Meteorologische Katastrophe

Leitungsmittelspannungserdungsmodus: Bus 1 Bögenlöscher, Bus 2 ungeerdet PMU-Sensorkonfiguration:

Systemwarnzeiten: 13 Mal
Fehlerentwicklungsprozess: am Nachmittag des 13. August 2019 gab es 13 Störungen, alle zeigten, dass sie in demselben Leitungsbereich aufgetreten sind. Die Nullfolgespannung steigt kontinuierlich von 20V am Beginn der Warnung auf 30V am Ende. Der Nullfolgestrom erhöht sich von 3A auf 5A, und die Isolierung der Leitung verschlechtert sich. Aufgrund der Anhäufung von Notfallreparaturaufgaben, die durch den Taifun am Vortag verursacht wurden, wurde die Priorität der frühen Warnung und des Mangelbeseitigungsarbeiten verschoben. Nach 9 Stunden verschlechterte sich die Situation in einen Kurzschluss, und durch den Schutzschaltvorgang trat ein Stromausfall auf.

Typische Verwendung des PMU: Leitungsisolationswarnung - Ursache: Konflikt mit Bäumen

Ab 21 Uhr am 25. Mai 2020 wurden fast 100 schwache Störereignisse wahrgenommen, alle traten an der gleichen Stelle auf.
Der Dämpfungswiderstand des Bögenlöschers im Werk war stark erhitzt.
Das Wartungspersonal patrouillierte die Leitung gemäß den Warnhinweisen.
Nach dem Beseitigen der Baumhindernisse und dem Entfernen der Defekte wurde die Isolierung von etwa 14 Punkten der Leitung vollständig wiederhergestellt und das System kehrte in den Normalzustand zurück.

Typische Verwendung des PMU: Leitungsfehlerwarnung - Ursache: Vogelschaden an der Neutralleitung

Systemwarnzeiten: 10
Fehlerentwicklungsprozess: Von 19:57:41 bis 22:48:18 am 7. Juli 2018 wurden an der gleichen Stelle dutzende Alarme ausgelöst.
Die Zeit zwischen zwei Fehlern wurde kürzer und die Häufigkeit höher, was den Trend zu dauerhaften Einphasen-Erde-Fehlern zeigt. Um 10:50 Uhr zog das Wartungspersonal den Schalter manuell vor Ort, zerstörte das Vogelnest im defekten Bereich, schloss den Schalter, um die Energieversorgung wiederherzustellen, und der Fehler verschwand.

Typische Verwendung des UCMU: Gerätefehlerwarnung - Ursache: Externe Kraft beschädigt das Kabel

Leitungsmittelspannungserdungsmodus: Erdung durch Bögenlöscher SMS-Warnzeiten: 1

Fehlerentwicklungsprozess: Seit 15:22 Uhr am 24. April 2020 traten mehrere momentane Erdungen auf, und das System schickte mehrere Warnhinweise. Um häufige SMS-Warnungen durch momentane Störungen zu vermeiden, setzt das System drei momentane Erdungen innerhalb von 20 Minuten als Bedingung für die Versendung von Warn-SMS fest. Diese Bedingung kann durch die Akkumulation und Lernfähigkeit großer Datenmengen verbessert werden. Bis 17:46 wurde es zu einer dauerhaften Erdung, die 55 Minuten andauerte.

Typische Verwendung des PMU: Gerätefehlerwarnung - Ursache: Verschlechterung der Schaltgeräteisolierung

Systemwarnzeiten: 4
Fehlerentwicklungsprozess: Im Zeitraum vom 21. November 2020 bis 24. November 2020 gab es 4 momentane Erdungen und 1 dauerhafte Erdung, und es entwickelte sich schließlich zu einem Kurzschlussfehler. Das System protokollierte 5 Erdungsfehler mit dem gleichen Fehlerintervall, ähnlicher Wellenform und deutlichen Bogenziehcharakteristika, die als Isolationsfehler an der gleichen Stelle beurteilt wurden.