Високоточна система за защита и автоматизация на разпределителните линии PMU

PMU системата за автоматизирана защита на разпределителните линии е нова система за автоматизация на разпределението.

за решаване на съществуващите проблеми, особено на земна връзка.

която е основана на Синхронна фазорова измервателна система за разпределителна мрежа - μPMU.

PMU (фазорова измервателна единица), самостоятелно устройство или модул. Измерените данни за напрежение/ток са маркирани с времеви печат BDS/GPS с точност до микросекунди.

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

μPMU Архитектурна блок-схема на хардуера

Система за широкообхватни измервания (WAMS)
• Измерванията на PMU са абсолютна синхронизация с Мировото стандартно време (UTC)
• Широкообхватна синхронизация на измерванията на многобройни PMU, инсталирани на различни места
• Математическо изразяване на сигнала за напрежение/ток:

Надводен токов датчик i-WCS – Единичен канал токов PMU

Решение на проблемите в разпределителната мрежа, основано на PMU за разпределителната мрежа и технологията за широкообхватни синхронни фазорови измервания.

• Висока точност и висока честота на придобиване на тока
• Широкообхватна синхронизация, индукция на мощност
• Инсталация без прекъсване на работата, защита IP67
• Поддържане на двупосочен поток на мощност или работа в кръгова мрежа
• Комunikация 3G/4G/5G：
a. Редовно докладване на всеки хармоник
b. Локални събития активират качването на данни
c. Удалено повикване и тест на конкретни моментни данни

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

Кабелен тип токов датчик RCMU – Многоканален токов PMU

RCMU - Датчик за ток в подземен кабел

• 1μs Широкообхватна синхронизация
• 12.8kHz Честота на пробиране
• 0.5 Точност на измерване
• 60 мин Възпроизвеждане на данни
• 3 канала за измерване на тока
• Бездроводен/проводен удален пренос

• Събиране на трифазен ток, със същия принцип като надводния тип, подходящ за кръгови главни единици, комутационни станции, подстанции.
• Широкообхватна синхронизация, индукция на мощност, или 24V/48V DC захранване
• Локален алгоритъм за решение на дефектите, основан на тока:
a. Късо замыкание с прехлопване на тока
b. Нулева последователност с прехлопване на тока
c. Асиметричен фазов ток
• Запис на вълнови данни, поддържане на разпределено местоположение на дефектите
• Поддържане на двупосочен поток на мощност или работа в кръгова мрежа
• 3G/4G/5G или мрежова комуникация

Единица за събиране на шина BDCU – Единичен/Множествен волтажен PMU

Вътрешен тип и Външен тип

• 220V AC/24V DC захранване • Оптически влак, проводен, бездротов
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • Може да бъдат достъпни 300 токови датчици За придобиване на напрежение：
• 1μs Широкообхватна синхронизация
• 1.0 Точност на измерване
• 12.8kHz Честота на пробиране
• 60 мин Запис и възпроизвеждане на вълнови данни

За еднофазен дефект на земна връзка с ток на земна връзка по-голям от 1A, точността на детектиране и локализация е 100%, с 0 лъжливи положителни резултати
• Събиране на нулева последователност на напрежението, стартиране на запис на дефект на земна връзка
• Събиране и обработка на записаните вълнови данни, и комплексно определяне на дефекта
• Безопасен достъп до главната разпределителна станция
a. Използване като устройство за мониторинг на изолацията на земна връзка на станцията
b. Използване като устройство за мониторинг на изолацията на земна връзка в станцията
c. Не зависи от главната станция за завършване на дефекта

Съставът на интелигентната система за мониторинг на състоянието на разпределителната мрежа, основана на измерванията на PMU

Сценарии за използване на разпределителната мрежа

Типично използване на PMU - Оценка на състоянието на линията

Типично използване на PMU - Разпределена запис на вълнови данни

Записаните данни от всички точки на наблюдение в линията и станцията са маркирани с абсолютна времева отметка на ниво микросекунди. Всяко устройство може да активира запис, когато са изпълнени предварително зададени условия за стартиране. Предоставя "снимка" на цялата мрежа, базирана на времевия повик на всяко събитие на всяко място до записаните данни на всички сензори. Предоставя глобални данни за детайлна анализа на събитията и облекчава процеса на инверсия, проследяване и ранно предупреждение на аномално състояние и т.н.

Типично използване на PMU - Мониторинг на качеството на електроенергията

Сензорът може да изчислява и докладва хармоники в реално време. На базата на широкообхватните синхронни данни, могат да бъдат изчислени различни показатели за качеството на електроенергията, като трифазен дисбаланс, честота на мрежата и скорост на промяна на честотата, и да се локализира източникът на замърсяване.

Типично използване на PMU - Борба с кражбите на електроенергия

На базата на данните за натоварване на потребителя на високоволтната страна и вълновата форма на тока, се анализират и идентифицират характеристиките на натоварването, и се наблюдава електрическото поведение на крайния потребител, което може да се използва за отдалечен мониторинг и диагностика на състоянието на електрическото оборудване.

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

Предупреждение：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, линия 115, стълб 1# 64#, фаза A към земя
• 2017-10-30 12:15:39：093125 , линия 117, стълб 29#, фаза B с къса замыка към земя, връхният поток надхвърля 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468 , Линия 115, между стълб 1# и 64#, фаза A и C къса замыка, Връхният ток в стълб 1# надхвърля 5000A Отговор и инверсия на процеса на дефекта:
• Случил се е автомобилен сблъсък на стълб 52# на линия 115
• Прегледът установи огнена следа в кабелния шкаф някъде зад стълб 29# на линия 117
• Предполага се, че проводникът на фаза A на линия 115 паднал от кръстовината и причинил земна връзка, и електрическото напрежение на неповредената фаза се увеличило, което довело до пробив на слабата изолация на фаза B зад стълб 29# на линия 117, формирайки къса замыка между фази A и B на различни линии и генерирайки връхен ток над 1000A
• След няколко десетки милисекунди, проводникът на фаза C на стълб 52# на линия 115 също паднал от кръстовината, причинявайки къса замыка между фази A и C. Когато връхният ток на късата замиска надхвърли 5000A, релейната защита на изхода на линията се активира. След като ключът се отключи, системата работи нормално, показвайки, че изолацията на оригиналния пробивен пункт на стълб 29# на линия 117 се възстановила.

Типично използване на PMU: Локализация на дефект на земна връзка след отключване

• 2018-10-05，15:27:45:395312， Първо предупреждение, получено известие за разпределение.
“Известие за разпределение: Фаза A на секция 2 на 10kV е свързана с земята в 15:29” “Известие за разпределение: Фаза A на секция 2 на 10kV земна връзка изчезва в 15:47 ”
• Обход за потвърждение на прекъсване на 127-1-28# на клон 121
• Времево откритие на контакт на прекъснат проводник, за да се избегне удар с електричество на прохождащи. Предполага се, че трептенето на земята на прекъснатия изолиран проводник причинява многократна земна връзка. След като металното ядро се върне в изолационния слой, операцията с недостиг на фаза ще доведе до връщане на напрежението на шината към нормално
• По време на този период, тайфун "Connie" мина през района, затова се предполага, че прекъснатата линия е причинена от тайфуна.

Типично използване на PMU: Голяма данна + AI идентификация за водеща към откриване на ключовете с дефект

Това е система с малко съпротивление на земна връзка, конфигурация на сензорите на PMU.

Цялостният процес на идентификация и потвърждение на дефекта:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, линия C28YC имаше 5 предупреждения за земна връзка, и всички предупреждения имаха същите характеристики, но дефектната точка не можеше да бъде намерена по време на обхода на място.
• AI идентифицира съответствие между характеристиките на втората половина на цикъла и вид вълнова форма в историческата база данни, и извежда, че това е дефект на ключа.
• На 5 февруари 2021 г., персоналът на място имаше цел и намери дефекта на ключа на стълб 84.

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

Режим на земна връзка на линията: шина 1 с дугови загасители, шина 2 незаземена Подробности за разположението на сензорите на PMU:

Брой системни предупреждения: 13
Процес на развитието на дефекта: през следобеда на 13 август 2019 г. имаше 13 смущения, всички указващи, че са се случили в една и съща секция на линията. Нулевата последователност на напрежението се увеличава непрекъснато 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. Задълженията за спешен ремонт, причинени от тайфуна преди ден, доведоха до отлагане на приоритета на ранното предупреждение и устраняване на дефектите. След 9 часа влошаване в къса замиска, защитата действа, ключът се отключва, водейки до прекъсване на тока.

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 смущения, всички случили се на едно и също място.
Демпферното съпротивление на дуговия загасител в станцията е сериозно нагрято.
Персоналът за поддръжка обходи линията според предупредителната информация.
След изчистване на дървесните прегради и премахване на дефектите, изолацията на около 14 точки на линията е напълно възстановена и системата се връща към нормално състояние.

Типично използване на PMU: Предупреждение за дефект на линията - Причина: Повреда от птици на нейтралната линия

Брой системни предупреждения: 10
Процес на развитието на дефекта: От 19:57:41 до 22:48:18 на 7 юли 2018 г. бяха издадени десетки предупреждения на едно и също място.
Времето между две дефектни събития се съкращава, а честотата се увеличава, което показва тенденцията да се развива в постоянен единофазен дефект на земна връзка. Около 10:50, персоналът за поддръжка ръчно извърши изключване на ключа на място, унищожи гнездото на птицата в дефектната секция, затвори ключа, възстанови преноса на енергия, дефектът изчезна.

Типично използване на UCMU : Предупреждение за дефект на оборудването - Причина: Внешна сила повреди кабела

Режим на земна връзка на линията: земна връзка чрез дугов загасител Брой SMS предупреждения: 1

Процес на развитието на дефекта: От 15:22 на 24 април 2020 г. се състояха множество мгновени земни връзки, и системата изпрати множество предупредителни съобщения. За да се избегне честото предупреждение с кратки съобщения, причинено от мгновени смущения, системата задава условие за изпращане на предупредителни кратки съобщения, ако има три мгновени земни връзки в рамките на 20 минути. Това условие може да бъде подобрено чрез натрупване и обучение на големи данни. До 17:46, дефектът стана постоянен и продължи 55 минути.

Типично използване на PMU: Предупреждение за дефект на оборудването - Причина: Влошаване на изолацията на комутационното устройство

Брой системни предупреждения: 4
Процес на развитието на дефекта: През периода 2020.11.21 до 2020.11.24, имаше 4 мгновени земни връзки и 1 постоянна земна връзка, и в крайна сметка се развиха в дефект на къса замиска. Системата записа 5 дефекта на земна връзка с едно и също интервал, подобна вълнова форма и очевидни характеристики на дъга, които бяха преценени като дефект на изолацията на едно и също място.