Система высокоточной защиты и автоматизации распределительных линий PMU

Система автоматической защиты распределительных линий PMU - это новая система автоматизации распределения.

для решения текущих проблем, особенно заземления.

которая основана на синхронной фазор-измерительной системе распределительной сети - μPMU.

PMU (устройство измерения фазоров), автономное устройство или модуль. Данные о выборке напряжения/тока имеют метку времени BDS/GPS с точностью до микросекунд.

Основные функции: • Фазор: амплитуда, фазовый угол, • Частота (f) и изменение частоты (△f/△t)

Блок-схема аппаратной архитектуры μPMU

Система широкозонных измерений (WAMS)
• Измерения PMU абсолютно синхронизированы со Всемирным
стандартным временем (UTC)
• Синхронизация измерений в широкой зоне нескольких PMU,
установленных в разных местах
• Математическое выражение сигнала напряжения/тока:

Навесной датчик тока i-WCS – одноканальный токовый PMU

Решение для проблем распределительной сети, основанное на PMU распределительной сети и технологии синхронного фазор-измерения в широкой зоне.

• Высокоточное и высокочастотное измерение тока
• Синхронизация в широкой зоне, индукция мощности
• Установка под напряжением, защита IP67
• Поддержка двунаправленного потока мощности или работы в кольцевой сети
• 3G/4G/5G связь：
a. Периодический отчет по каждому гармоническому составляющему
b. Локальные события вызывают загрузку данных
c. Удаленный вызов и тестирование данных на определенный момент

• 1μs синхронизация в широкой зоне
• 12.8kHz частота дискретизации
• 60 мин запись и воспроизведение волн
• 0.5 точность измерения
• 3.5A минимальный рабочий ток для полной функциональности

Датчик тока кабельного типа RCMU – многоканальный токовый PMU

RCMU - датчик тока подземного кабеля

• 1μs синхронизация в широкой зоне
• 12.8kHz частота дискретизации
• 0.5 точность измерения
• 60 мин воспроизведение данных
• 3 измерения тока
• Беспроводная/проводная удаленная передача

• Сбор трехфазного тока, такой же принцип, как у навесного типа, подходит для кольцевых шкафов, коммутационных станций, подстанций.
• Широкозонная синхронизация, индукция мощности, или питание постоянным током 24В/48В
• Локальный алгоритм принятия решений по току:
a. Перегрузка короткого замыкания
b. Нулевая последовательность перегрузки
c. Асимметричный фазовый ток
• Запись волн, поддержка распределенного обнаружения неисправностей
• Поддержка двунаправленного потока мощности или работы в кольцевой сети
• 3G/4G/5G или сетевая связь

Устройство сбора данных шины BDCU – одиночный/множественный вольт-PMU

Внутренний тип и внешний тип

• Питание 220В переменного тока/24В постоянного тока • Оптоволокно, проводное, беспроводное
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • Может быть подключено 300 датчиков тока Измерение напряжения：
• 1μs синхронизация в широкой зоне
• 1.0 точность измерения
• 12.8kHz частота дискретизации
• 60 мин запись и воспроизведение волн

Для однофазного заземления с током заземления больше 1А, точность обнаружения и локализации составляет 100%, без ложных срабатываний
• Сбор нулевой последовательности напряжения, начало записи заземления
• Сбор и обработка записанных волн, и комплексное определение неисправности
• Безопасный доступ к основной распределительной станции
a. Используется как устройство мониторинга изоляции заземления станции
b. Используется как устройство мониторинга изоляции заземления внутри станции
c. Не зависит от главной станции для завершения неисправности

Структура интеллектуальной системы мониторинга состояния распределительной сети на основе измерений PMU

Сценарии использования распределительной сети

Типичное использование PMU - оценка состояния линии

Типичное использование PMU - распределенная запись волн

Записанные данные всех контрольных точек на линии и станции помечаются абсолютным временем с точностью до микросекунды. Любое устройство может запускать запись при выполнении предустановленных условий. Предоставляет "снимок" всей сети на основе временного вызова любого события в любом месте до записанных данных всех датчиков. Это предоставляет глобальные данные для детального анализа событий и облегчает обратное прохождение процесса, прослеживаемость и раннее предупреждение аномального состояния и т.д.

Типичное использование PMU - мониторинг качества электроэнергии

Датчик может вычислять и сообщать гармоники в реальном времени. На основе синхронных данных в широкой зоне можно вычислить различные показатели качества электроэнергии, такие как трехфазное несоответствие, частота сети и скорость изменения частоты, а также определить источник загрязняющей нагрузки.

Типичное использование PMU - предотвращение хищения электроэнергии

На основе данных нагрузки на высоковольтной стороне пользователя и формы тока анализируются и идентифицируются характеристики нагрузки, что позволяет контролировать электрическое поведение конечного пользователя, что может использоваться для удаленного мониторинга и диагностики состояния электрического оборудования.

Типичное использование PMU: предупреждение о неисправностях, прослеживаемость и обратное прохождение процесса

Предупреждение：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, линия 115, опора 1# 64#, фаза A к земле
• 2017-10-30 12:15:39：093125, линия 117, опора 29#, фаза B заземленное короткое замыкание, пиковый поток превышает 1000А
• 2017-10-30 12:15:39：115468, линия 115, между опорами 1# и 64#, фаза A и C короткое замыкание, пиковый ток на опоре 1# превышает 5000А
Обратная связь на месте и обратное прохождение процесса неисправности:
• Произошло столкновение автомобиля на опоре 52# линии 115
• Обследование выявило следы горения в кабельном шкафу где-то за опорой 29# линии 117
• Предполагается, что провод фазы A линии 115 упал с траверсы и вызвал заземление, а напряжение неисправной фазы увеличилось, что привело к пробою слабого места изоляции фазы B за опорой 29# линии 117, образуя короткое замыкание фаз A и B разных линий с пиковым током более 1000А
• Через несколько десятков миллисекунд провод фазы C на опоре 52# линии 115 также упал с траверсы, вызвав короткое замыкание фаз A и C. Когда пиковый ток короткого замыкания превысил 5000А, сработала релейная защита на выходе линии. После отключения выключателя система работала нормально, что указывает на восстановление изоляции исходного места пробоя на опоре 29# линии 117.

Типичное использование PMU: локализация разрывов заземления

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, первое предупреждение, получено уведомление о назначении.
“Уведомление о назначении: 10кВ секция 2 фаза A заземлена в 15:29”  “Уведомление о назначении: 10кВ секция 2 фаза A заземление исчезло в 15:47 ”
• Обход для подтверждения разрыва 127-1-28# ветки линии 121
• Вовремя обнаружен контакт разорванного провода, чтобы избежать поражения электрическим током прохожих. Предполагается, что колебания заземления разорванного изолированного провода вызвали множественное заземление. После втягивания металлического сердечника в изоляционный слой, работа с потерей фазы привела к возврату напряжения шины к нормальному
• В это время через район прошел тайфун "Конни", поэтому предполагается, что разрыв линии был вызван тайфуном.

Типичное использование PMU: Большие данные + AI-идентификация для поиска неисправных выключателей

Это малосопротивленная система заземления, конфигурация датчиков PMU.

Процесс идентификации и подтверждения неисправности:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, линия C28YC имела 5 предупреждений о заземлении, все предупреждения имели одинаковые характеристики, но место неисправности не было найдено во время осмотра на месте.
• AI идентифицировал соответствие характеристик второй половины цикла и одного типа волны в исторической базе данных, и вывел, что это дефект выключателя.
• 5 февраля 2021 года, персонал на месте, имея цель, нашел неисправность выключателя на опоре 84.

Типичное использование PMU: Предупреждение о изоляции линии - Причина: Метеорологическая катастрофа

Режим заземления нейтрали линии: шина 1 дугогасящая катушка, шина 2 незаземленная
Подробности расположения датчиков PMU:

Число предупреждений системы: 13 раз
Процесс развития неисправности: 13 августа 2019 года после обеда произошло 13 возмущений, все они указывали на то, что они произошли в одном и том же участке линии. Нулевое последовательное напряжение непрерывно возрастало с 20В в начале предупреждения до 30В в конце. Нулевое последовательное напряжение увеличивалось с 3А до 5А, и изоляция линии ухудшалась. Из-за задержки в экстренных ремонтных работах, вызванных тайфуном за день до этого, приоритет раннего предупреждения и устранения недостатков был отложен. После 9 часов ухудшения до короткого замыкания, сработала защита, вызвавшая отключение выключателя, что привело к отключению питания.

Типичное использование PMU: Предупреждение о изоляции линии - Причина: Конфликт с деревьями

Начиная с 21:00 25.05.2020, было зарегистрировано почти сто слабых возмущений, все они происходили в одном и том же месте.
Демпферное сопротивление дугогасящей катушки на станции сильно нагревалось.
Персонал по обслуживанию обследовал линию в соответствии с предупреждающей информацией.
После очистки деревьев и устранения дефектов, изоляция около 14 точек линии была полностью восстановлена, и система вернулась к нормальному состоянию.

Типичное использование PMU: Предупреждение о неисправности линии - Причина: Повреждение птицами

Число предупреждений системы: 10
Процесс развития неисправности: с 19:57:41 до 22:48:18 7 июля 2018 года, в одном и том же месте было зарегистрировано несколько десятков тревог.
Время между двумя неисправностями становилось короче, а частота увеличивалась, что указывало на тенденцию к развитию постоянных однофазных заземлений. Примерно в 10:50, персонал на месте вручную отключил выключатель, уничтожил гнездо птицы в участке неисправности, закрыл выключатель для восстановления передачи энергии, и неисправность исчезла.

Типичное использование UCMU: Предупреждение о неисправности оборудования - Причина: Внешнее повреждение кабеля

Режим заземления нейтрали линии: заземление через дугогасящую катушку
Число SMS-предупреждений: 1

Процесс развития неисправности: с 15:22 24 апреля 2020 года произошло несколько мгновенных заземлений, и система отправила несколько предупреждающих сообщений. Чтобы избежать частых предупреждений SMS из-за мгновенных возмущений, система установила три мгновенных заземления в течение 20 минут в качестве условия для отправки предупреждающего SMS. Это условие может быть улучшено путем накопления и обучения больших данных, установкой частоты. К 17:46 стало постоянным заземлением и продолжалось 55 минут.

Типичное использование PMU: Предупреждение о неисправности оборудования - Причина: Ухудшение изоляции комплектного распределительного устройства

Число предупреждений системы: 4
Процесс развития неисправности: в период с 21 ноября 2020 года по 24 ноября 2020 года произошло 4 мгновенных заземления и 1 постоянное заземление, и в конечном итоге развилось в короткое замыкание. Система зарегистрировала 5 заземлений с одинаковым интервалом неисправности, похожей формой волны и явными характеристиками дугового отключения, которые были признаны неисправностями изоляции в одном и том же месте.