Visoko precizni PMU sistem zaštite i automatizacije raspodelnih linija

Sistem za automatsku zaštitu distribucijske linije PMU je novi sistem automatizacije distribucije linija.

za rešavanje trenutnih problema, posebno zemljanih kvarova.

koji se temelji na mrežnom sinhronom fazonomernom merenju -μPMU u distribucijskoj mreži.

PMU (fazonomer), samostojeći uređaj ili modul. Podaci o uzorkovanju napona/struje su sa BDS/GPS vremenskom oznakom tačnim do mikrosekundi.

Osnovne funkcije:• Fazna: amplituda, fazni ugao,• Frekvencija (f) i promena frekvencije (△f/△t)

Blok dijagram hardvera μPMU

Širokog područja merni sistem (WAMS)
• Merenja PMU su apsolutno sinhronizovana sa svjetskim standardnim vremenom (UTC)
• Sinhronizacija merenja širokog područja više PMU instaliranih na različitim lokacijama
• Matematički izraz za signal napon/struja:

Nadzemni senzor struje i-WCS – Jednokanalni PMU struje

Rešenje za probleme distribucijske mreže temeljeno na distribucijskom PMU i tehnologiji širokog područja sinhronog fazonomernog merenja.

• Visoka preciznost i visoka frekvencija prihvatanja struje
• Sinhronizacija širokog područja, indukcija snage
• Instalacija pod napajanjem, zaštita IP67
• Podrška dvosmernom toku snage ili radu prstenačne mreže
• Komunikacija 3G/4G/5G：
a. Periodično izveštavanje o svakoj harmonici
b. Lokalni događaji pokreću slanje podataka
c. Daljinsko pozivanje i testiranje specifičnih podataka u određenom trenutku

• 1μs sinhronizacija širokog područja
• 12.8kHz frekvencija uzorkovanja
• 60 min zapise talasa i reprodukcija
• 0.5 tačnost merenja
• 3.5A minimalna radna struja za sve funkcije

Kabelski tip senzora struje RCMU – Višekanalni PMU struje

RCMU - Senzor struje podzemnog kabela

• 1μs sinhronizacija širokog područja
• 12.8kHz frekvencija uzorkovanja
• 0.5 tačnost merenja
• 60 min reprodukcija podataka
• 3 mjerenja struje
• Bežična/žična daljinska prenos

• Prijava tri-fazne struje, isto kao i princip nadzemnog tipa, pogodan za glavnu jedinicu prstena, prekidničku stanicu, transformatornu stanicu.
• Sinhronizacija širokog područja, indukcija snage, ili 24V/48V DC napajanje
• Lokalni algoritam odlučivanja o grešci temeljen na strujama:
a. Prekorna struja kratkog spoja
b. Nula-sekvencijska prekorna struja
c. Asimetrična faza struje
• Zapis talasa za merenje, podrška distribuiranoj lokaciji kvara
• Podrška dvosmernom toku snage ili radu prstenačne mreže
• 3G/4G/5G ili mrežna komunikacija

Jedinica za prikupljanje podataka busa BDCU – Jednokanalni/višekanalni PMU napona

Unutarnji i vanjski tip

• 220V AC/24V DC napajanje • Optički vlak, žično, bežično
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • Moguće pristupiti 300 senzora struje
• Prikupljanje napona：
• 1μs sinhronizacija širokog područja
• 1.0 tačnost merenja
• 12.8kHz frekvencija uzorkovanja
• 60 min reprodukcija zapisa talasa

Za jednofazni zemljani kvar s strujom većom od 1A, tačnost detekcije i lokacije je 100%, bez lažnih pozitiva
• Prikupljanje nula-sekvencijskog napona, početak snimanja zemljanskog kvara
• Prikupljanje i obrada zapisa talasa, i kompleksna ocena kvara
• Siguran pristup glavnoj distribucijskoj stanici
a. Korišćenje kao uredjaj za monitoring izolacije stanice
b. Korišćenje kao uredjaj za monitoring izolacije unutar stanice
c. Ne zavisi od glavne stanice za završetak kvara

Sastav inteligentnog sistema za monitoring stanja distribucijske mreže temeljen na merenju PMU

Scenariji korišćenja distribucijske mreže

Tipična upotreba PMU - Procena stanja linije

Tipična upotreba PMU - Distribuirano snimanje talasa

Podaci o snimanju svih tačaka monitoringa na liniji i stanici su označeni apsolutnim vremenom na mikrosekundskom nivou. Bilo koji uređaj može pokrenuti snimanje kada su ispunjeni predpostavljeni uvjeti pokretanja. Pruža "snapshot" cijele mreže baziran na povratkom vremena bilo kojeg događaja na bilo kojoj lokaciji do zapisa podataka svih senzora. Pruža globalne podatke za detaljnu analizu događaja i omogućava invertiranje procesa, praćenje i rane upozorenje na anormalno stanje itd.

Tipična upotreba PMU - Monitoring kvaliteta energije

Senzor može računati i izvještavati o harmonikama u stvarnom vremenu. Na osnovu širokog područja sinhronih podataka, mogu se izračunati različiti indeksi kvaliteta energije poput nebalansiranosti tri faze, frekvencije mreže i brzine promjene frekvencije, te može se lokalizirati izvor opterećenja kontaminacije.

Tipična upotreba PMU - Sprječavanje krađe električne energije

Na osnovu podataka o opterećenju korisnika na visokonaponskoj strani i talasu struje, analiziraju se i identificiraju karakteristike opterećenja, a nadgleda se električno ponašanje krajnjeg korisnika, što se može koristiti za daljinski monitoring i dijagnozu stanja električnog opreme.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje, praćenje i invertiranje procesa kvara

Upozorenje：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, linija 115, stub 1# 64#, faza A do zemlje
• 2017-10-30 12:15:39：093125, linija 117, stub 29#, faza B zemljani kratki spoj, vrhunski protok premašio 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468, Linija 115, između stubova 1# i 64#, faza A i C kratki spoj, vrhunski protok na stubu 1# premašio 5000A
Povratne informacije s terena i invertiranje procesa kvara:
• Došlo je do nesreće s automobilom na stubu 52# na liniji 115
• Inspekcija je otkrila ožeglinu u ormaru kabela negdje iza stuba 29# na liniji 117
• Pretpostavlja se da je vodnik faze A linije 115 pao s poprečnice i došlo je do zemljanja, a napon niskofazne faze se povećao, što je dovelo do proboja izolacije slabe tačke faze B iza stuba 29# na liniji 117, formirajući kratak spoj faza A i B različitih linija i generirajući vrhunski protok preko 1000A
• Nakon desetina milisekundi, vodnik faze C na stubu 52# linije 115 također je pao s poprečnice, dovedući do kratkog spoja faza A i C. Kada je vrhunski kratak-spojni protok premašio 5000A, reljefna zaštita na izlazu linije je djelovala. Nakon prekidanja prekidača, sistem je radio normalno, što ukazuje na to da je izolacija originalne tačke proboja na stubu 29# linije 117 obnovljena.

Tipična upotreba PMU: Lokacija kvara zemljanja odvojenja

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, Prvo upozorenje, primljena je notifikacija o dodeli.
"Notifikacija o dodeli: 10kV Sekcija 2 Faza A povezana sa zemljom u 15:29" "Notifikacija o dodeli: 10kV Sekcija 2 Faza A zemljani kontakt nestao u 15:47"
• Patrovanje potvrđuje prekid 127-1-28# grane linije 121
• Vremensko otkrivanje dodira odsječenog vodnika, kako bi se spriječilo blago prolaznika elektrošokom. Pretpostavlja se da su titranja zemljanog izolovanog vodnika doveli do višestrukih zemljanja. Nakon što se metalni jezgra povukla natrag u sloj izolacije, gubitak faze će rezultirati povratkom napona busa na normalnu vrijednost
• Tijekom ovog vremena, tropski uragan "Connie" je prošao, pa se pretpostavlja da je odsječeni vodnik bio posljedica tropskog uragana.

Tipična upotreba PMU: Veliki podaci + AI identifikacija vodiča za pronalaženje prekidaca kvara

To je mali otporni sustav zemljanja, konfiguracija senzora PMU.

Cijeli proces identifikacije i potvrde kvara:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, linija C28YC imala je 5 upozorenja o zemljanju, a sva upozorenja imala su iste karakteristike, ali točka kvara nije se mogla pronaći tijekom inspekcije na terenu.
• AI je identificirao podudaranje između karakteristika drugog poluvremena i tipa talasa u povijesnoj bazi podataka, i dedukcija da je to defekt prekidaca.
• 5. veljače 2021. godine, ljudi na terenu su imali cilj i pronašli su kvar prekidaca na stubu 84.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje o izolaciji linije - Razlog: Meteorološka katastrofa

Neutralni način zemljanja linije: bus 1 zagasnica lukovi, bus 2 nezemljeni
Detalji rasporede senzora PMU:

Vremena upozorenja sistema: 13 puta
Evolucija kvara: popodne 13. kolovoza 2019. godine, bilo je 13 perturbacija, sve su pokazivale da su se dogodile u istom odjeljku linije. Nula-sekvencijski napon se neprekidno povećavao od 20V na početku upozorenja do 30V na kraju. Nula-sekvencijska struja se povećala od 3A do 5A, a izolacija linije se pogoršala. Zbog nakupljanja hitnih popravaka uzrokovanih uraganim jutros, prioritet rada na upozorenju i eliminaciji nedostataka je odgođen. Nakon 9 sati pogoršanja došlo je do kraćeg spoja, zaštitni rad je aktiviran, došlo je do prekidanja prekidača, što je rezultiralo ometanjem snabdijevanja energijom.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje o izolaciji linije - Razlog: Konflikt s drvećem

Od 21 sata 25. maja 2020. godine, skoro sto slabih događaja perturbacija su bili osetljivi, svi su se dogodili na istom mjestu.
Demping otpor zagasnice lukova u postaji je ozbiljno zagrijan.
Održavajući osoblje patroliralo je liniju prema upozorenjima.
Nakon čišćenja barikade drveća i uklanjanja nedostataka, izolacija oko 14 tačaka linije potpuno je obnovljena i sistem se vratil na normalu.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje o kvaru linije - Razlog: Štetnica ptica neutralne linije

Vremena upozorenja sistema: 10
Evolucija kvara: Od 19:57:41 do 22:48:18 7. srpnja 2018. godine, desetke upozorenja su bila podignuta na istom mjestu.
Vrijeme između dva kvara postaje sve kraće, a frekvencija sve veća, što pokazuje trend pretvaranja u trajne jednofazne zemljanske kvarove. Oko 10:50, održavajuće osoblje ručno je povuklo prekidač na terenu, uništilo gnezdo ptica u odsječku kvara, zatvorilo prekidač za obnovu prenosa energije, kvar je nestao.

Tipična upotreba UCMU : Upozorenje o kvaru opreme - Razlog: Vanjska sila oštetila kabel

Neutralni način zemljanja linije: zemljenje kroz zagasnici lukova
Broj SMS upozorenja: 1

Evolucija kvara: Od 15:22 24. travnja 2020. godine, dogodilo se više trenutnih zemljanja, a sistem je emitirao mnogo upozorenja. Da bi se izbjegao često ponavljajuće upozorenje putem SMS-a zbog trenutnih perturbacija, sistem je postavio uvjet da tri trenutna zemljanja unutar 20 minuta budu uslov za slanje upozorenja putem SMS-a. Taj uvjet može biti poboljšan kroz akumulaciju i učenje velikih podataka postavljanjem frekvencije. Do 17:46, postalo je trajno zemljenje i trajalo je 55 minuta.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje o kvaru opreme - Razlog: Deterioracija izolacije prekidnog uređaja

Broj upozorenja sistema: 4
Evolucija kvara: Tijekom perioda 2020.11.21 do 2020.11.24, bilo je 4 trenutna zemljanja i 1 trajno zemljenje, i konačno se evolviralo u kvar kraćeg spoja. Sistem je snimio 5 zemljanskih kvara s istim intervalima kvara, sličnim talasnim oblicima i očitim karakteristikama povlačenja lukova, koje su procijenjene kao kvarovi izolacije na istom mjestu.