Sistema de automatización de protección de líneas de distribución de alta precisión PMU
El sistema de protección y automatización de líneas PMU es un nuevo sistema de automatización de distribución de líneas.
para resolver el problema actual, especialmente la falla a tierra.
que se basa en una Medición Fásica Sincronizada de Red de Distribución - μPMU.
PMU (unidad de medición fásica), un dispositivo o módulo independiente. Los datos de muestreo de voltaje/corriente tienen una marca de tiempo BDS/GPS precisa a nivel de microsegundos.
Funciones básicas: • Fasores: amplitud, ángulo de fase, • Frecuencia (f) y Variación de Frecuencia (△f/△t)
Diagrama de Bloques de la Arquitectura de Hardware μPMU
Sistema de Medición de Área Amplia (WAMS)
• Las mediciones PMU están absolutamente sincronizadas con la Hora Universal Coordinada (UTC)
• Sincronización de mediciones de área amplia de múltiples PMU instalados en diferentes ubicaciones
• Expresión matemática de la señal de voltaje/corriente:
Sensores de Corriente Aéreos i-WCS – PMU de Corriente de Un solo Canal
Solución para el problema de la red de distribución que se basa en el PMU de la red de distribución y la tecnología de medición fásica sincronizada de área amplia.
• Adquisición de corriente de alta precisión y alta frecuencia
• Sincronización de área amplia, inducción de potencia
• Instalación en vivo, protección IP67
• Soporte para flujo de potencia bidireccional o operación en red anillo
• Comunicación 3G/4G/5G：
a. Reporte periódico de cada armónico
b. Eventos locales desencadenan la carga de datos
c. Llamada y prueba remota de datos específicos de momento
• 1μs Sincronización de área amplia
• 12.8kHz Frecuencia de muestreo
• 60 min Grabación y reproducción de ondas
• 0.5 Precisión de medición
• 3.5A Corriente mínima de funcionamiento completa
Sensores de Corriente de Cable RCMU – PMU de Corriente Multicanal
RCMU - Sensor de corriente de cable subterráneo
• 1μs Sincronización de área amplia
• 12.8kHz Frecuencia de muestreo
• 0.5 Precisión de medición
• 60 min Reproducción de Datos
• 3 mediciones de corriente
• Transmisión remota inalámbrica/con cable
• Recopila corriente trifásica, siguiendo el mismo principio del tipo aéreo, adecuado para unidad de anillo principal, estación de conmutación, subestación.
• Sincronización de área amplia, inducción de potencia, o suministro de energía DC de 24V/48V
• Algoritmo de decisión de fallas local basado en corriente:
a. Sobrecorriente de cortocircuito
b. Sobrecorriente de secuencia cero
c. Corriente de fase asimétrica
• Grabación de ondas llamada medición, Soporte para localización de fallas distribuidas
• Soporte para flujo de potencia bidireccional o operación en red anillo
• 3G/4G/5G o comunicación de red
Unidad de Recolección de Barras BDCU – PMU de Voltaje Único/Múltiple
Tipo interior y exterior
• Suministro de energía 220V AC/24V DC • Fibra óptica, cable, inalámbrico
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • Se pueden acceder hasta 300 sensores de corriente Adquisición de Voltaje：
• 1μs Sincronización de área amplia
• 1.0 Precisión de medición
• 12.8kHz Frecuencia de muestreo
• 60 min Reproducción de grabación de ondas
Para la falla de tierra monofásica con corriente de tierra mayor a 1A, la detección y precisión de localización es del 100%, sin falsos positivos
• Recopilación de voltaje de secuencia cero, inicio de grabación de falla a tierra
• Recopilación y procesamiento de la onda grabada, y determinación integral de la falla
• Acceso seguro a la estación principal de distribución de energía
a. Usado como dispositivo de monitoreo de aislamiento de tierra de la estación
b. Usado como dispositivo de monitoreo de aislamiento de tiera dentro de la estación
c. No depende de la estación maestra para completar la falla
La Composición del Sistema de Monitoreo de Estado de Red de Distribución Inteligente Basado en Mediciones PMU
Escenarios de Uso de la Red de Distribución
Uso Típico de PMU - Evaluación del Estado de la Línea
Uso Típico de PMU - Grabación de Ondas Distribuida
Los datos de grabación de todos los puntos de monitoreo en la línea y la estación están marcados con tiempo absoluto a nivel de microsegundo. Cualquier dispositivo puede desencadenar la grabación cuando se cumplen las condiciones de inicio predefinidas. Proporciona una "instantánea" de toda la red basada en la devolución de tiempo de cualquier evento en cualquier ubicación hasta los datos de grabación de todos los sensores. Proporciona datos globales para un análisis detallado de eventos y facilita la inversión de proceso, rastreabilidad y advertencia temprana de estado anormal, etc.
Uso Típico de PMU - Monitoreo de Calidad de Energía
El sensor puede calcular y reportar armónicos en tiempo real. Basado en los datos sincronizados de área amplia, se pueden calcular diversos índices de calidad de energía como desequilibrio trifásico, frecuencia de la red y tasa de cambio de frecuencia, y se puede localizar la carga de fuente de contaminación.
Uso Típico de PMU - Anti-robo de Electricidad
Según los datos de carga del lado de alta tensión del usuario y la forma de onda de corriente, se analizan e identifican las características de la carga, y se monitorea el comportamiento eléctrico del usuario final, lo que se puede utilizar para el monitoreo y diagnóstico remoto del estado del equipo eléctrico.
Uso Típico de PMU: Advertencia de Fallas, Rastreabilidad e Inversión de Proceso
Advertencia：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, línea 115, poste 1# 64#, fase A a tierra
• 2017-10-30 12:15:39：093125, línea 117, poste 29#, fase B cortocircuitada a tierra, pico de flujo supera 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468, línea 115, entre postes 1# y 64#, cortocircuito de fases A y C, corriente pico en poste 1# supera 5000A Retroalimentación de campo y inversión de proceso de falla:
• Se produjo un accidente de colisión de automóviles en el poste 52# de la línea 115
• La inspección encontró una marca de quemadura en el gabinete de cables en algún lugar detrás del poste 29# de la línea 117
• Se especula que el conductor de la fase A de la línea 115 cae del brazo cruzado y causa la conexión a tierra, y el voltaje eléctrico de la fase no defectuosa aumenta, lo que lleva al rompimiento del punto débil de aislamiento de la fase B detrás del poste 29# de la línea 117, formando el cortocircuito de las fases A y B de diferentes líneas y generando una corriente pico superior a 1000A
• Después de decenas de milisegundos, el conductor de la fase C en el poste 52# de la línea 115 también cae del brazo cruzado, causando el cortocircuito de las fases A y C. Cuando el pico de la corriente de cortocircuito supera 5000A, se opera la protección relé en la salida de la línea. Tras el salto del interruptor, el sistema vuelve a funcionar normalmente, indicando que el aislamiento del punto de ruptura original del poste 29# de la línea 117 se ha restaurado.
Uso Típico de PMU: Localización de Fallas de Conexión a Tierra Desconectada
• 2018-10-05，15:27:45:395312， Primera alarma, se recibe la notificación de asignación.
“Notificación de asignación: 10kV Sección 2 Fase A está conectada a tierra a las 15:29” “Notificación de asignación: 10kV Sección 2 Fase A la conexión a tierra desaparece a las 15:47 ”
• Patrulla para confirmar la ruptura de 127-1-28# de la rama 121
• Detección oportuna del contacto de cable roto, para evitar que los transeúntes se acerquen a la descarga eléctrica. Se especula que el jitter de tierra del conductor aislado roto causa múltiples conexiones a tierra. Después de que el núcleo metálico se retrae en la capa de aislamiento, la operación de pérdida de fase resultará en que el voltaje de la barra vuelva a la normalidad
• Durante este tiempo, el tifón "Connie" pasó por, por lo que se especula que la línea desconectada fue causada por el tifón.
Uso Típico de PMU: Big Data + Identificación de IA para Encontrar Interruptores de Falla
Es un sistema de conexión a tierra de resistencia pequeña, configuración de sensores PMU.
proceso completo de identificación y confirmación de fallas:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, la línea C28YC tuvo 5 alarmas de conexión a tierra, y todas las alarmas tenían las mismas características, pero no se pudo encontrar el punto de falla durante la inspección en el sitio.
• La IA identificó una coincidencia entre las características de la segunda mitad del ciclo y un tipo de forma de onda en la base de datos histórica, y dedujo que era un defecto de interruptor.
• El 5 de febrero de 2021, el personal en el sitio tenía un objetivo en mente y encontró la falla del interruptor en el poste 84.
Uso Típico de PMU: Advertencia de Aislamiento de Línea - Razón: Desastre Meteorológico
Modo de Conexión a Tierra Neutro de Línea: bobina de supresión de arco en la barra 1, barra 2 sin conexión a tierra Detalles de la Disposición de Sensores PMU:
Tiempos de advertencia del sistema: 13 veces
Proceso de evolución de la falla: por la tarde del 13 de agosto de 2019, hubo 13 perturbaciones, todas indicando que ocurrieron en el mismo tramo de línea. El voltaje de secuencia cero aumenta continuamente desde 20V al inicio de la advertencia hasta 30V al final. La corriente de secuencia cero aumenta de 3A a 5A, y el aislamiento de la línea se deteriora. Debido a la acumulación de tareas de reparación de emergencia causadas por el tifón un día antes, la prioridad del trabajo de advertencia y eliminación de problemas se pospuso. Después de 9 horas de deterioro, se convirtió en un cortocircuito, se activó la protección, provocando un corte de energía.
Uso Típico de PMU: Advertencia de Aislamiento de Línea - Causa: Conflicto con Árboles
A partir de las 21:00 del 25.05.2020, se percibieron casi cien eventos de perturbación débil, todos los cuales ocurrieron en el mismo lugar.
La resistencia de amortiguación de la bobina de supresión de arco en la estación se calienta seriamente.
El personal de mantenimiento patrulló la línea según la información de advertencia.
Después de limpiar las barreras de árboles y eliminar los defectos, el aislamiento de aproximadamente 14 puntos de la línea se restauró completamente y el sistema volvió a la normalidad.
Uso Típico de PMU: Advertencia de Falla de Línea - Causa: Daño por Aves Neutro de Línea
Tiempos de advertencia del sistema: 10
Proceso de evolución de la falla: Desde las 19:57:41 hasta las 22:48:18 del 7 de julio de 2018, se levantaron docenas de alarmas en el mismo lugar.
El tiempo entre dos fallas se hace más corto y la frecuencia se hace más alta, lo que muestra la tendencia de desarrollarse en fallas permanentes de conexión a tierra monofásica. Alrededor de las 10:50, el personal de mantenimiento tiró manualmente el interruptor en el sitio, destruyó el nido de aves en el tramo de falla, cerró el interruptor para restaurar la transmisión de energía, la falla desapareció.
Uso Típico de UCMU : Advertencia de Falla de Equipo - Causa: Daño Externo al Cable
Modo de conexión a tierra neutro de línea: conexión a tierra a través de bobina de supresión de arco Tiempos de advertencia por SMS: 1
Proceso de Evolución de la Falla: Se produjeron múltiples conexiones a tierra instantáneas desde las 15:22 del 24 de abril de 2020, y el sistema empujó múltiples informaciones de advertencia. Para evitar la advertencia frecuente de mensajes cortos causada por disturbios instantáneos, el sistema establece tres tiempos de conexión a tierra instantánea dentro de 20 minutos como condición para empujar los mensajes de advertencia cortos. Esta condición se puede mejorar a través de la acumulación y aprendizaje de big data ajustando la frecuencia. A las 17:46, se convirtió en una conexión a tierra permanente y duró 55 minutos.
Uso Típico de PMU: Advertencia de Falla de Equipo - Causa: Deterioro del Aislamiento del Armario de Interruptores
Tiempos de advertencia del sistema: 4
Proceso de Evolución de la Falla: Durante el período del 21.11.2020 al 24.11.2020, hubo 4 conexiones a tierra instantáneas y 1 conexión a tierra permanente, y finalmente evolucionó en una falla de cortocircuito. El sistema registró 5 fallas de conexión a tierra con el mismo intervalo de falla, formas de onda similares y características obvias de arrastre de arco, lo que se juzgó como fallas de aislamiento en la misma ubicación.
