PMU Hochgenaues Verteilungsleitungs-Schutzautomatisierungssystem

Das PMU-Verteilungsleitungsschutzautomatisierungssystem ist ein neues Verteilungsautomatisierungssystem.

um aktuelle Probleme, insbesondere Erdfehler, zu lösen.

das auf einem Synchronphasenmesssystem für Verteilungsnetze -μPMU basiert.

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

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

μPMU Hardwarearchitekturblockdiagramm

Weitreichendes Messsystem (WAMS)
• PMU-Messungen sind absolut synchronisiert mit der Welt
Standardzeit (UTC)
• Weitreichende Messsynchronisation mehrerer PMUs
die an verschiedenen Orten installiert sind
• Mathematische Ausdrucksform der Spannungs-/Stromsignale:

Aufgehängter Stromsensor i-WCS – Einzelkanal-Strom-PMU

Lösung für Verteilungsnetzprobleme, die auf dem Verteilungsnetz-PMU und der weitreichenden synchronen Phasenmessungstechnologie basiert.

• Hochpräzise und hochfrequente Stromerfassung
• Weitreichend synchronisiert, Leistungsaufnahme
• Installation unter Spannung, IP67-Schutz
• Unterstützung bidirektionaler Stromfluss oder Ringnetzbetrieb
• 3G/4G/ 5G-Kommunikation：
a. Regelmäßige Berichterstattung über jedes harmonische
b. Lokale Ereignisse lösen den Datenupload aus
c. Fernzugriff und Test spezifischer Momentdaten

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

Kabeltyp-Stromsensor RCMU – Mehrkanal-Strom-PMU

RCMU - Unterirdischer Kabelstromsensor

• 1μs Weitreichend synchronisiert
• 12,8kHz Abtastfrequenz
• 0,5 Messgenauigkeit
• 60 min Datenaufzeichnung und Wiedergabe
• 3 Strommessungen
• Drahtlos/drahtgebundene Ferübertragung

• Erfassung des Drehstroms, gleicher Prinzip wie Aufgehängter Typ, geeignet für Ringverteiler, Schaltanlagen, Umspannwerke.
• Weitreichend synchronisiert, Induktionsleistung, oder 24V/48V Gleichspannungsversorgung
• Lokale Fehlerschlussalgorithmus basierend auf Strom:
a. Kurzschlussüberstrom
b. Nullfolgeüberstrom
c. Asymmetrischer Phasenstrom
• Wellenaufzeichnung als Messung, Unterstützung verteilter Fehlerortung
• Unterstützung bidirektionaler Stromfluss oder Ringnetzbetrieb
• 3G/4G/5G oder Netzwerk-Kommunikation

Bussammelgerät BDCU – Einzel-/Mehrkanal-Spannungs-PMU

Innen- und Außentyp

• 220V Wechselspannung/24V Gleichspannungsversorgung • Glasfaser, drahtgebunden, drahtlos
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • 300 Stromsensoren können angeschlossen werden Spannungserfassung：
• 1μs Weitreichend synchronisiert
• 1,0 Messgenauigkeit
• 12,8kHz Abtastfrequenz
• 60 min Wellenaufzeichnung und Wiedergabe

Für Einphasen-Erdfehler mit Erdstrom größer als 1A beträgt die Erkennungs- und Positionsbestimmungsgenauigkeit 100%, ohne falsch-positive Ergebnisse
• Erfassung der Nullfolgespannung, Start der Erdfehleraufzeichnung
• Erfassung und Verarbeitung der Aufzeichnungswelle, um den Fehler umfassend zu bestimmen
• Sichere Anbindung an das Hauptverteilwerk
a. Als Erdungsisolationsüberwachungsgerät im Werk
b. Als Erdungsisolationsüberwachungsgerät im Werk
c. Nicht abhängig vom Hauptwerk zur Fehlerschlussfindung

Die Zusammensetzung des intelligenten Verteilungsnetzzustandsüberwachungssystems basierend auf PMU-Messungen

Anwendungsszenarien für Verteilungsnetze

Typische Verwendung von PMU - Leitungszustandsbewertung

Typische Verwendung von PMU - Verteilte Wellenaufzeichnung

Die Aufzeichnungsdaten aller Überwachungspunkte in der Leitung und im Werk sind mit absoluter Zeit auf Mikrosekundenbasis gekennzeichnet. Jedes Gerät kann eine Aufzeichnung auslösen, wenn die voreingestellten Startbedingungen erfüllt sind. Es wird ein "Momentaufnahme" des gesamten Netzes basierend auf der Zeit-Rückabfrage eines beliebigen Ereignisses an jedem Ort bis hin zu den Aufzeichnungsdaten aller Sensoren bereitgestellt. Es bietet globale Daten für eine detaillierte Ereignisanalyse und erleichtert Prozessumkehr, Rückverfolgbarkeit und Frühwarnung von abnormalen Zuständen usw.

Typische Verwendung von 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 Dreiphasenungleichgewicht, Netzfrequenz und Frequenzänderungsrate berechnet werden, und die Verschmutzungsquelle kann entsprechend geortet werden.

Typische Verwendung von PMU - Elektrizitätsdiebstahlschutz

Auf Basis der Lastdaten und Stromwellenformen auf der Hochspannungsseite des Nutzers werden die Lastcharakteristiken analysiert und identifiziert, und das elektrische Verhalten des Endnutzers wird überwacht, was für die ferne Überwachung und Diagnose des Zustands der elektrischen Ausrüstung verwendet werden kann.

Typische Verwendung von PMU: Fehlalarm, Rückverfolgung und Prozessumkehr

Warnung：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, Leitung 115, Mast 1# 64#, Phase A zu Erdung
• 2017-10-30 12:15:39：093125 , Leitung 117, Mast 29#, Phase B erdgeschlossen, Spitzenstrom über 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468 , Leitung 115, zwischen Mast 1# und 64#, Phase A und C kurzgeschlossen, Spitzenstrom am Mast 1# über 5000A
Feldrückmeldung und Fehlprozessumkehr:
• Ein Autounfall ereignete sich am Mast 52# der Leitung 115
• Bei der Inspektion wurde eine Verbrennungsspuren im Kabelschrank hinter dem Mast 29# der Leitung 117 festgestellt
• Vermutung, dass der Leiter der Phase A der Leitung 115 vom Querbalken fällt und eine Erdung verursacht, und die Spannung der nicht defekten Phase erhöht, was zum Durchschlag der Isolationschwachstelle Phase B hinter dem Mast 29# der Leitung 117 führt, wodurch eine Kurzschlussbildung der Phasen A und B verschiedener Leitungen entsteht und einen Spitzenstrom über 1000A erzeugt
• Nach wenigen Millisekunden fällt auch der Leiter der Phase C am Mast 52# der Leitung 115 vom Querbalken, was zu einer Kurzschlussbildung der Phasen A und C führt. Wenn der Spitzenwert des Kurzschlussstroms 5000A überschreitet, wird die Relaisschutzvorrichtung am Ausgang der Leitung betätigt. Nach dem Schalterauslösen läuft das System normal, was darauf hindeutet, dass die Isolation des ursprünglichen Durchschlagspunkts am Mast 29# der Leitung 117 wiederhergestellt ist.

Typische Verwendung von PMU: Trennungserdungsfehlerortung

• 2018-10-05，15:27:45:395312， Erster Alarm, Zuweisungshinweis erhalten.
“Zuweisungshinweis: 10kV Abschnitt 2 Phase A ist um 15:29 mit der Erde verbunden”  “Zuweisungshinweis: 10kV Abschnitt 2 Phase A Erdung verschwindet um 15:47 ”
• Patrouille zur Bestätigung des Bruchs 127-1-28# des Zweigs 121
• Zeitzige Entdeckung des Kontakts des abgerissenen Drahtes, um Passanten vor elektrischem Schock zu schützen. Es wird vermutet, dass das Erdzittern des isolierten abgerissenen Leiters zu mehreren Erdungen führt. Nachdem der Metallkern in die Isolierungsschicht zurückgezogen wird, führt der Phasenverlustbetrieb dazu, dass die Busspannung wieder normal wird
• Während dieser Zeit zog der Taifun "Connie" durch, daher wird vermutet, dass die getrennte Leitung durch den Taifun verursacht wurde.

Typische Verwendung von PMU: Big Data + AI Identifikation zur Fehlerschalterfindung

Es handelt sich um ein kleiner Widerstand Erdungssystem, PMU-Sensor-Ausstattung.

Gesamtablauf der Fehlersuche und -bestätigung:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, C28YC-Leitung hatte 5 Erdungsalarmanlagen, und alle Alarme hatten die gleichen Charakteristika, aber der Fehlerpunkt konnte während der Stelleninspektion nicht gefunden werden.
• Die KI identifizierte eine Übereinstimmung zwischen den Charakteristika des zweiten Halbkreises und einer Art von Wellenform in der historischen Datenbank und schlussfolgerte, dass es sich um einen Schalterdefekt handelt.
• Am 5. Februar 2021 fand das Vor-Ort-Personal gezielt den Schalterfehler am Mast 84.

Typische Verwendung von PMU: Leitungsisolationswarnung - Grund: Meteorologische Katastrophe

Leitungsnullelement Erdungsmodus: Bus 1 Bogenlöschspule, Bus 2 unerdennt
PMU-Sensor-Anordnungsdetails:

Systemwarnzeiten: 13 Mal
Fehlerentwicklungsprozess: Am Nachmittag des 13. August 2019 gab es 13 Störungen, die alle in demselben Leitungsbereich auftraten. Die Nullfolgespannung stieg kontinuierlich von 20V am Beginn der Warnung auf 30V am Ende. Der Nullfolgestrom stieg von 3A auf 5A, und die Isolierung der Leitung verschlechterte sich. Aufgrund der Akkumulation von Notfallreparaturaufgaben, die durch den Taifun am Vortag verursacht wurden, wurde die Priorität der frühen Warnung und der Beseitigung der Mängel verschoben. Nach 9 Stunden verschlechterte sich die Situation in einen Kurzschluss, und es kam zum Schutzschalterauslösen, was zu einem Stromausfall führte.

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

Ab 21 Uhr am 25. Mai 2020 wurden fast hundert schwache Störereignisse wahrgenommen, die alle an derselben Stelle auftraten.
Die Dämpfungswiderstände der Bogenlöschspule im Werk waren stark erhitzt.
Das Wartungspersonal patroullierte die Leitung gemäß den Warninformationen.
Nach dem Beseitigen der Baumbarrieren und der Beseitigung der Mängel wurde die Isolierung von etwa 14 Punkten der Leitung vollständig wiederhergestellt, und das System kehrte in den Normalzustand zurück.

Typische Verwendung von PMU: Leitungsfehlerwarnung - Ursache: Vogelschaden an der Neutralen Leitung

Systemwarnzeiten: 10
Fehlerentwicklungsprozess: Von 19:57:41 bis 22:48:18 am 7. Juli 2018 wurden Dutzende von Alarmsignalen an derselben Stelle ausgelöst.
Die Zeit zwischen zwei Fehlern wurde kürzer und die Häufigkeit höher, was auf eine Entwicklung zu permanenten Einphasen-Erdungsfehlern hindeutet. Um 10:50 zog das Wartungspersonal manuell den Schalter am Standort, zerstörte das Vogelnest im Fehlerabschnitt, schloss den Schalter, um die Energieversorgung wiederherzustellen, und der Fehler verschwand.

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

Leitungsnullelement Erdungsmodus: Erdung durch Bogenlöschspule
SMSE-Warnzeiten: 1

Fehlerentwicklungsprozess: Seit 15:22 am 24. April 2020 traten mehrere kurze Erdungen auf, und das System sendete mehrere Warnmeldungen. Um häufige SMS-Warnungen durch kurze Störungen zu vermeiden, setzt das System drei kurze Erdungen innerhalb von 20 Minuten als Bedingung für die Sendung von Warn-SMS. Diese Bedingung kann durch die Anhäufung und Lernfähigkeit von Big Data verbessert werden. Bis 17:46 wurde es zu einer permanenten Erdung, die 55 Minuten andauerte.

Typische Verwendung von PMU: Gerätefehlerwarnung - Ursache: Verschlechterung der Schaltanlagenisolierung

Systemwarnzeiten: 4
Fehlerentwicklungsprozess: In der Zeit vom 21. November 2020 bis 24. November 2020 gab es 4 kurze Erdungen und 1 permanente Erdung, die letztendlich in einen Kurzschlussfehler überging. Das System zeichnete 5 Erdungsfehler mit dem gleichen Fehlerintervall, ähnlicher Wellenform und deutlichen Bogenziehcharakteristika auf, die als Isolierungsfehler an derselben Stelle eingestuft wurden.