Vysokopřesný systém ochrany a automatizace distribučních linek PMU

Systém automatizované ochrany distribučních vedení PMU je nový systém distribuční automatizace.

pro řešení současných problémů, zejména zemního zkratu.

který je založen na síťovém synchronním fázovém měření - μPMU.

PMU (fázová měřicí jednotka), samostatné zařízení nebo modul. Ukazatele napětí/proud jsou všechny označeny časovou značkou BDS/GPS přesnou do úrovni mikrosekundy.

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

Blokové schéma hardwarové architektury μPMU

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

Přetížený proudový snímač i-WCS – Jedno kanálový proudový PMU

Řešení pro problémy distribuční sítě založené na distribučním PMU a širokoúhlé synchronní fázové měřicí technologii.

• Vysokopřesné a vysokofrekvenční sběr proudu
• Širokoúhlá synchronizace, indukce energie
• Instalace pod napětím, ochrana IP67
• Podpora obousměrného toku energie nebo provozu v kruhové síti
• Komunikace 3G/4G/5G:
a. Pravidelné hlášení každé harmonické složky
b. Lokální události aktivují odeslání dat
c. Vzdálené volání a test specifických okamžikových dat

• 1μs širokoúhlá synchronizace
• 12,8kHz vzorkovací frekvence
• 60 minut záznam a přehrávání vln
• 0,5 přesnost měření
• 3,5A plná funkce minimální pracovní proud

Typ kabelu proudový snímač RCMU – Vícekanaálový proudový PMU

RCMU - podzemní kabelový proudový snímač

• 1μs širokoúhlá synchronizace
• 12,8kHz vzorkovací frekvence
• 0,5 přesnost měření
• 60 minut přehrávání dat
• 3 měření proudu
• Bezdrátový/drátkový vzdálený přenos

• Sběr třífázového proudu, stejný princip jako u povrchového typu, vhodný pro kruhové hlavní jednotky, přepínací stanice, transformační stanice.
• Širokoúhlá synchronizace, indukce energie, nebo 24V/48V DC zdroj napájení
• Lokální rozhodovací algoritmus založený na proudu:
a. Přetížení krátkého spojení
b. Nulová sekvence přetížení
c. Asymetrický fázový proud
• Záznam vln nazývaný měření, podpora lokalizace rozptýlených poruch
• Podpora obousměrného toku energie nebo provozu v kruhové síti
• 3G/4G/5G nebo síťová komunikace

Jednotka shromažďování sběru BDCU – Jedno/vícekanaálový PMU napětí

Vnitřní a venkovní typ

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

Pro jednofázový zemní zkrat s zemním proudem větším než 1A je přesnost detekce a lokace 100 %, s 0 chybnými pozitivami
• Sběr nulové sekvence napětí, spuštění záznamu zemního zkratu
• Sběr a zpracování záznamu vln a komplexní určení poruchy
• Bezpečný přístup k hlavní distribuční stanici
a. Použití jako stanice kontroly izolace při zemnící
b. Použití jako zařízení kontroly izolace v rámci stanice
c. Nezávislost na hlavní stanici pro dokončení poruchy

Sestava inteligentního systému sledování stavu distribuční sítě založeného na měření PMU

Scénáře použití distribuční sítě

Typické použití PMU - Hodnocení stavu vedení

Typické použití PMU - Rozptýlený záznam vln

Záznam dat ze všech monitorovacích bodů na vedení a v stanici jsou označeny absolutním časem na mikrosekundové úrovni. Jakékoliv zařízení může spustit záznam, když jsou splněny přednastavené podmínky spuštění. Poskytuje "snímek" celé sítě založený na časovém callback jakékoli události na jakémkoli místě až po zaznamenaná data všech snímačů. Poskytuje globální data pro detailní analýzu událostí a usnadňuje proces inverze, stopování a varování před neobvyklým stavem atd.

Typické použití PMU - Sledování kvality energie

Snímač může v reálném čase vypočítat a hlásit harmonické složky. Na základě širokoúhlých synchronních dat lze vypočítat různé indexy kvality energie, jako je třífázová nerovnováha, síťová frekvence a rychlost změny frekvence, a také umístit zdroj znečištění zatížení.

Typické použití PMU - Prevence krádeží elektrické energie

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

Typické použití PMU: Varování, stopování a proces inverze

Varování：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, vedení 115, stožár 1# 64#, fáze A k zemi
• 2017-10-30 12:15:39：093125, vedení 117, stožár 29#, fáze B zemní krátké spojení, vrcholový proud překračuje 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468, vedení 115, mezi stožary 1# a 64#, fáze A a C krátké spojení, vrcholový proud na stožáru 1# překračuje 5000A
Terénní zpětná vazba a inverze procesu poruchy:
• Došlo k dopravní nehodě na stožáru 52# vedení 115
• Při inspekci byla nalezena opařenina v kabelovém skříňku někde za stožárem 29# vedení 117
• Spekulace, že vodič fáze A vedení 115 spadl ze střechy a způsobil zemní spojení, a elektrické napětí nevadné fáze se zvýšilo, což vedlo k probití izolačního slabého místa fáze B za stožárem 29# vedení 117, vytvářející krátké spojení fází A a B různých vedení a generování vrcholového proudu přes 1000A
• Po desítkách milisekund spadl vodič fáze C na stožáru 52# vedení 115 také ze střechy, způsobující krátké spojení fází A a C. Když vrchol krátkozavodného proudu překročil 5000A, započala relé ochrana na výstupu vedení. Po vyhození spínače běžela systém normálně, což ukazuje, že izolace původního místa probití stožáru 29# vedení 117 byla obnovena.

Typické použití PMU: Lokalizace zemního zkratu 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# větve vedení 121
• Včasná objevení kontaktu přetrženého vedení, aby se zabránilo blízkému elektřinovému šoku. Spekuluje se, že kmitání přetrženého izolovaného vodiče způsobilo několik zemních spojení. Po stažení kovového jádra do izolační vrstvy operace s chybějící fází vedla k tomu, že napětí sběrnice se vrátilo k normálu
• Během této doby prošel tajfun "Connie", takže se spekuluje, že přerušení vedení bylo způsobeno tajfunem.

Typické použití PMU: Big Data + AI Identifikace a vedení k nalezení poruchových spínačů

Je to malý rezistivní zemnící systém, konfigurace snímačů PMU.

Celý proces identifikace a potvrzení poruchy:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, vedení C28YC mělo 5 zemních poplachů, a všechny poplachy měly stejné charakteristiky, ale místo poruchy se nepodařilo najít během terénní prohlídky.
• AI identifikovala shodu mezi charakteristikami druhé poloviny cyklu a typem vlny v historické databázi a dedukovala, že jde o vadu spínače.
• 5. února 2021, terénní personál měl cíl a našel vadu spínače na stožáru 84.

Typické použití PMU: Varování před izolací vedení - Důvod: Meteorologická katastrofa

Režim zemnící neutrálního vedení: sběrnice 1 hrozňový článek, sběrnice 2 nezemnící
Podrobnosti rozložení snímačů PMU:

Časy varování systému: 13x
Proces evoluce poruchy: odpoledne 13. srpna 2019 došlo k 13 rušivým událostem, všechny naznačovaly, že se odehrály ve stejném úseku vedení. Nulové sekvence napětí se postupně zvýšily od 20V na začátku varování na 30V na konci. Nulový proud se zvýšil z 3A na 5A a izolace vedení se zhoršila. Kvůli zpoždění opravných prací způsobených tajfunem předchozí den byla prioritou varování a likvidace nedostatků posunuta. Po 9 hodinách se zhoršení přeměnilo v krátké spojení, chráněcí mechanismus provedl vypnutí, což vedlo ke ztrátě napájení.

Typické použití PMU: Varování před izolací vedení - Důvod: Konflikt s stromy

Od 21 hodin 25. května 2020 bylo zachyceno téměř sto slabých rušivých událostí, všechny se odehrály na stejném místě.
Dampingový odpor hrozňového článku v stanici byl vážně zahřát.
Údržbáři prohlédli vedení podle informací o varování.
Po vyčištění stromových překážek a odstranění vad byla izolace přibližně 14 bodů vedení úplně obnovena a systém se vrátil do normálu.

Typické použití PMU: Varování před poruchou vedení - Důvod: Poškození ptáky

Časy varování systému: 10
Proces 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 naznačuje tendenci k vývoji trvalého jednofázového zemního spojení. Okolo 10:50 ručně vytáhli údržbáři spínač na místě, zničili hnízdo ptáků v poruchovém úseku, zavřeli spínač a obnovili přenos energie, porucha zmizela.

Typické použití UCMU: Varování před selháním zařízení - Důvod: Poškození kabelu vnější silou

Režim zemnící neutrálního vedení: zemnící prostřednictvím hrozňového článku
Časy SMS varování: 1

Proces evoluce poruchy: Od 15:22 24. dubna 2020 došlo k několika okamžitým zemním spojením a systém vygeneroval několik varovných informací. Aby se zabránilo častému varování SMS způsobenému okamžitými rušivými událostmi, systém nastavil tři okamžité zemní spojení během 20 minut jako podmínku pro odeslání varovných SMS. Tuto podmínku lze zlepšit prostřednictvím akumulace a učení velkých dat nastavením frekvence. Do 17:46 se stalo trvale zemnící a trvalo 55 minut.

Typické použití PMU: Varování před selháním zařízení - Důvod: Zhoršení izolace spínače

Časy varování systému: 4
Proces evoluce poruchy: Během období 2020.11.21 až 2020.11.24 došlo k 4 okamžitým zemním spojením a 1 trvalému zemnímu spojení, nakonec se vyvinulo do krátkého spojení. Systém zaznamenal 5 zemních poruch s týmž intervalem poruchy, podobným vlnovým tvarom a zřetelnými charakteristikami tažení oblouku, které byly posuzovány jako izolační poruchy na stejném místě.