Système d'automatisation de protection de ligne de distribution à haute précision PMU

Le système d'automatisation de protection des lignes de distribution PMU est un nouveau système d'automatisation de distribution de lignes.

Pour résoudre les problèmes actuels, en particulier les défauts à la terre.

Il est basé sur une mesure synchrone de phasor du réseau de distribution - μPMU.

PMU (unité de mesure de phasor), un dispositif ou module autonome. Les données d'échantillonnage de tension/courant sont toutes horodatées avec une précision au niveau des microsecondes grâce à BDS/GPS.

Fonctions de base : • Phasor : amplitude, angle de phase, • Fréquence (f) et Variation de fréquence (△f/△t)

Diagramme de bloc de l'architecture matérielle μPMU

Système de mesure à large échelle (WAMS)
• Les mesures PMU sont parfaitement synchronisées avec le Temps Universel Coordonné (UTC)
• Synchronisation de mesure à large échelle de plusieurs PMU installés à différents endroits
• Expression mathématique du signal de tension/courant :

Capteur de courant aérien i-WCS – PMU monocanal de courant

Solution pour les problèmes du réseau de distribution basée sur le PMU du réseau de distribution et la technologie de mesure synchrone de phasor à large échelle.

• Acquisition de courant haute précision et haute fréquence
• Synchronisation à large échelle, induction de puissance
• Installation sous tension, protection IP67
• Support du flux de puissance bidirectionnel ou du fonctionnement en réseau en anneau
• Communication 3G/4G/5G :
a. Rapport périodique de chaque harmonique
b. Déclenchement local des événements pour le téléversement des données
c. Appel et test à distance des données à un moment spécifique

• Synchronisation à large échelle de 1μs
• Fréquence d'échantillonnage de 12,8 kHz
• Enregistrement et lecture de 60 minutes
• Précision de mesure de 0,5
• Courant de fonctionnement minimum complet de 3,5 A

Capteur de courant de type câble RCMU – PMU multicanal de courant

RCMU - Capteur de courant de câble souterrain

• Synchronisation à large échelle de 1μs
• Fréquence d'échantillonnage de 12,8 kHz
• Précision de mesure de 0,5
• Lecture de données de 60 minutes
• Mesure de trois courants
• Transmission à distance filaire ou sans fil

• Collecte du courant triphasé, selon le même principe que le type aérien, adapté aux unités de raccordement en anneau, postes de transformation, postes de commutation.
• Synchronisation à large échelle, induction de puissance, ou alimentation DC 24V/48V
• Algorithme de décision locale des défauts basé sur le courant :
a. Surintensité de court-circuit
b. Surintensité de séquence nulle
c. Courant de phase asymétrique
• Enregistrement d'onde appelé mesure, support de localisation de défaut distribué
• Support du flux de puissance bidirectionnel ou du fonctionnement en réseau en anneau
• Communication 3G/4G/5G ou réseau

Unité de collecte de bus BDCU – PMU de tension simple/multiple

Type intérieur et extérieur

• Alimentation 220V AC/24V DC • Fibre optique, filaire, sans fil
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • 300 capteurs de courant peuvent être connectés Acquisition de tension :
• Synchronisation à large échelle de 1μs
• Précision de mesure de 1,0
• Fréquence d'échantillonnage de 12,8 kHz
• Lecture d'enregistrement d'ondes de 60 minutes

Pour les défauts de mise à la terre monophasée avec un courant de terre supérieur à 1A, la détection et la localisation sont de 100%, sans faux positifs
• Collecte de la tension de séquence nulle, démarrage de l'enregistrement du défaut de mise à la terre
• Collecte et traitement de l'enregistrement d'ondes, et détermination globale du défaut
• Accès sécurisé au poste principal de distribution de puissance
a. Utilisé comme dispositif de surveillance de l'isolement de mise à la terre de la station
b. Utilisé comme dispositif de surveillance de l'isolement de mise à la terre dans la station
c. Ne dépend pas de la station principale pour terminer le défaut

La composition du système intelligent de surveillance de l'état du réseau de distribution basé sur la mesure PMU

Scénarios d'utilisation du réseau de distribution

Utilisation typique du PMU - Évaluation de l'état de la ligne

Utilisation typique du PMU - Enregistrement d'ondes distribué

Les données d'enregistrement de tous les points de surveillance de la ligne et de la station sont étiquetées avec un temps absolu au niveau de la microseconde. N'importe quel appareil peut déclencher l'enregistrement lorsque les conditions de démarrage prédéfinies sont remplies. Fournit un "instantané" de l'ensemble du réseau basé sur le rappel temporel de tout événement à n'importe quel emplacement jusqu'aux données enregistrées de tous les capteurs. Il fournit des données globales pour une analyse détaillée des événements et facilite l'inversion de processus, la traçabilité et l'avertissement précoce de l'état anormal, etc.

Utilisation typique du PMU - Surveillance de la qualité de l'énergie

Le capteur peut calculer et rapporter les harmoniques en temps réel. Basé sur les données synchrones à large échelle, divers indicateurs de qualité de l'énergie tels que l'imbalance triphasée, la fréquence du réseau et le taux de variation de la fréquence peuvent être calculés, et la source de pollution de charge peut être localisée en conséquence.

Utilisation typique du PMU - Anti-vol d'électricité

Sur la base des données de charge côté haute tension de l'utilisateur et de la forme d'onde du courant, les caractéristiques de la charge sont analysées et identifiées, et le comportement électrique de l'utilisateur terminal est surveillé, ce qui peut être utilisé pour la surveillance et le diagnostic à distance de l'état des équipements électriques.

Utilisation typique du PMU : Avertissement de défaut, traçabilité et inversion de processus

Avertissement :
• 2017-10-30 12:15:39：081719, ligne 115, poteau 1# 64#, phase A à la terre
• 2017-10-30 12:15:39：093125, ligne 117, poteau 29#, phase B en court-circuit à la terre, pic de courant dépasse 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468, Ligne 115, entre les poteaux 1# et 64#, court-circuit entre les phases A et C, courant de pointe au poteau 1# dépasse 5000A
Rétroaction sur le terrain et inversion du processus de défaut :
• Un accident de collision automobile s'est produit au poteau 52# de la ligne 115
• L'inspection a révélé une trace de brûlure dans un armoire de câbles quelque part derrière le poteau 29# de la ligne 117
• On suppose que le conducteur de la phase A de la ligne 115 est tombé du porte-à-faux et a causé la mise à la terre, et la tension électrique de la phase non défectueuse a augmenté, ce qui a conduit à la rupture du point faible d'isolation de la phase B derrière le poteau 29# de la ligne 117, formant ainsi le court-circuit des phases A et B de différentes lignes et générant un courant de pointe de plus de 1000A
• Après quelques dizaines de millisecondes, le conducteur de la phase C au poteau 52# de la ligne 115 est également tombé du porte-à-faux, causant un court-circuit entre les phases A et C. Lorsque le pic du courant de court-circuit dépasse 5000A, la protection relais à la sortie de la ligne est activée. Après le disjoncteur, le système fonctionne normalement, indiquant que l'isolation du point de rupture initial du poteau 29# de la ligne 117 est restaurée.

Utilisation typique du PMU : Localisation de défaut de mise à la terre par déconnexion

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, premier avertissement, avis de mission reçu.
"Avis de mission : Phase A de la section 10kV 2 est connectée à la terre à 15:29" "Avis de mission : La mise à la terre de la phase A de la section 10kV 2 disparaît à 15:47"
• Patrouille pour confirmer la rupture de la branche 127-1-28# de la ligne 121
• Découverte opportune du contact de fil cassé, pour éviter que les passants ne soient exposés à un choc électrique. On suppose que le tremblement de la terre du conducteur isolé cassé a causé plusieurs mises à la terre. Après que le noyau métallique a été rétracté dans la couche d'isolation, l'opération en phase manquante entraînera le retour de la tension de bus à la normale
• Pendant cette période, le typhon "Connie" est passé, on suppose donc que la ligne déconnectée a été causée par le typhon.

Utilisation typique du PMU : Big Data + Identification guidée par IA pour trouver les interrupteurs défectueux

Il s'agit d'un système de mise à la terre à petite résistance, configuration des capteurs PMU.

Tout le processus d'identification et de confirmation du défaut :
• Du 25 novembre 2020 au 5 février 2021, la ligne C28YC a eu 5 alarmes de mise à la terre, et toutes les alarmes avaient les mêmes caractéristiques, mais le point de défaut n'a pas pu être trouvé lors de l'inspection sur site.
• L'IA a identifié une correspondance entre les caractéristiques de la deuxième moitié du cycle et un type de forme d'onde dans la base de données historique, et a déduit qu'il s'agissait d'un défaut d'interrupteur.
• Le 5 février 2021, le personnel sur site avait une cible en tête et a trouvé le défaut d'interrupteur au poteau 84.

Utilisation typique du PMU : Avertissement d'isolation de ligne - Raison : Catastrophe météorologique

Mode de mise à la terre neutre de la ligne : bobine d'extinction d'arc de bus 1, bus 2 non mis à la terre
Détails de la disposition des capteurs PMU :

Nombres d'alertes du système : 13 fois
Processus d'évolution du défaut : l'après-midi du 13 août 2019, il y a eu 13 perturbations, toutes indiquant qu'elles se sont produites dans la même section de ligne. La tension de séquence nulle augmente continuellement de 20V au début de l'alerte à 30V à la fin. Le courant de séquence nulle passe de 3A à 5A, et l'isolation de la ligne se détériore. En raison de l'accumulation des tâches de réparation d'urgence causées par le typhon la veille, la priorité du travail d'alerte précoce et d'élimination a été reportée. Après 9 heures de détérioration en court-circuit, l'action de protection a provoqué un saut, entraînant une coupure de courant.

Utilisation typique du PMU : Avertissement d'isolation de ligne - Cause : Conflit avec les arbres

À partir de 21h00 le 25 mai 2020, près d'une centaine d'événements de perturbation faible ont été perçus, tous survenus au même endroit.
La résistance de frein de la bobine d'extinction d'arc dans la station est fortement chauffée.
Le personnel de maintenance a patrouillé la ligne en fonction des informations d'alerte.
Après avoir nettoyé les barrières d'arbres et supprimé les défauts, l'isolation de 14 points environ de la ligne a été complètement restaurée et le système est revenu à la normale.

Utilisation typique du PMU : Avertissement de défaut de ligne - Cause : Dommage causé par les oiseaux à la neutralité de la ligne

Nombres d'alertes du système : 10
Processus d'évolution du défaut : De 19:57:41 à 22:48:18 le 7 juillet 2018, des dizaines d'alarmes ont été déclenchées au même endroit.
L'intervalle entre deux défauts devient de plus en plus court et la fréquence de plus en plus élevée, ce qui montre une tendance à se développer en défauts de mise à la terre monophasée permanents. Vers 10h50, le personnel de maintenance a tiré manuellement l'interrupteur sur le site, a détruit le nid d'oiseau dans la section de défaut, a fermé l'interrupteur pour restaurer la transmission de puissance, le défaut a disparu.

Utilisation typique de l'UCMU : Avertissement de panne d'équipement - Cause : Dommage externe au câble

Mode de mise à la terre neutre de la ligne : mise à la terre neutre via la bobine d'extinction d'arc
Nombres d'alertes SMS : 1

Processus d'évolution du défaut : Plusieurs mises à la terre instantanées se sont produites depuis 15h22 le 24 avril 2020, et le système a envoyé de nombreuses informations d'alerte. Pour éviter une alerte fréquente de SMS causée par des perturbations instantanées, le système a défini trois mises à la terre instantanées dans les 20 minutes comme condition pour envoyer un SMS d'alerte. Cette condition peut être améliorée par l'accumulation et l'apprentissage de big data. À 17h46, elle est devenue une mise à la terre permanente et a duré 55 minutes.

Utilisation typique du PMU : Avertissement de panne d'équipement - Cause : Détérioration de l'isolation de l'armoire de distribution

Nombres d'alertes du système : 4
Processus d'évolution du défaut : Entre le 21 novembre 2020 et le 24 novembre 2020, il y a eu 4 mises à la terre instantanées et 1 mise à la terre permanente, et cela a finalement évolué en un défaut de court-circuit. Le système a enregistré 5 défauts de mise à la terre avec le même intervalle de défaut, des formes d'onde similaires et des caractéristiques de traction d'arc évidentes, jugés comme étant des défauts d'isolation au même endroit.