Sistema de protección y automatización de línea 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 de 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 todos 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 Mundial Estándar (UTC)
• Sincronización de mediciones de área amplia de múltiples PMU instalados en diferentes ubicaciones
• Expresión matemática de la señal de voltaje/corriente:

Sensor de Corriente Aérea 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 de flujo de potencia bidireccional o operación en red anillo
• Comunicación 3G/4G/5G：
a. Reporte periódico de cada armónico
b. Eventos locales que desencadenan la carga de datos
c. Llamada y prueba remota de datos específicos del 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 de funcionamiento mínima completa

Sensor de Corriente Tipo 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/física

• Recolección de corriente trifásica, según el principio tipo aéreo, adecuado para unidad de anillo principal, estación de conmutación, subestación.
• Sincronización de área amplia, inducción de potencia, o suministro de energía DC 24V/48V
• Algoritmo de decisión de fallo local basado en corriente:
a. Sobrecorriente por cortocircuito
b. Sobrecorriente de secuencia cero
c. Corriente de fase asimétrica
• Registro de ondas llamado medición, soporte de localización de fallos distribuidos
• Soporte de flujo de potencia bidireccional o operación en red anillo
• Comunicación 3G/4G/5G o de red

Unidad de Colección de Barras BDCU – PMU de Voltaje Único/Múltiple

Tipo interior y exterior

• Suministro de energía AC 220V/DC 24V • Fibra óptica, física, inalámbrica
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • Se pueden acceder 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 registro 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
• Recolección de voltaje de secuencia cero, inicio de grabación de la falla a tierra
• Recolección 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 a tierra de la estación
b. Usado como dispositivo de monitoreo de aislamiento a tierra dentro de la estación
c. No depende de la estación principal para completar la falla

La Composición del Sistema de Monitoreo de Condiciones de Red de Distribución Inteligente Basado en la Medición PMU

Escenarios de Uso de la Red de Distribución

Uso Típico de PMU - Evaluación de Condiciones de 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 activar la grabación cuando se cumplen las condiciones de inicio predefinidas. Proporciona una "instantánea" de toda la red basada en la llamada 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 alerta temprana de estado anormal, etc.

Uso Típico de PMU - Monitoreo de Calidad de Energía

El sensor puede calcular e informar armónicos en tiempo real. Basado en los datos sincronizados de área amplia, se pueden calcular varios índices de calidad de energía, como desequilibrio trifásico, frecuencia de la red y tasa de cambio de frecuencia, y se puede localizar la carga fuente de contaminación.

Uso Típico de PMU - Antirrobo 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 cual se puede utilizar para el monitoreo y diagnóstico remotos del estado del equipo eléctrico.

Uso Típico de PMU: Alerta de Fallos, Rastreabilidad e Inversión de Proceso

Alerta：
• 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#, cortocircuito a tierra de la fase B, corriente pico 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 e inversión de proceso de fallo:
• Se produjo un accidente de colisión de automóvil 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 la 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. Después de que el interruptor salta, el sistema funciona 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

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, primera alarma, se recibe la notificación de asignación.
“Notificación de asignación: 10kV Sección 2 Fase A conectada a tierra a las 15:29”  “Notificación de asignación: 10kV Sección 2 Fase A desaparece la conexión a tierra a las 15:47 ”
• Patrulla para confirmar la ruptura de 127-1-28# de la rama de la línea 121
• Descubrimiento oportuno de contacto de alambre 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 lo que se especula que la línea desconectada fue causada por el tifón.

Uso Típico de PMU: Big Data + Identificación Guiada por IA para Encontrar Interruptores de Fallos

Es un sistema de tierra de resistencia pequeña, configuración de sensores PMU.

todo el proceso de identificación y confirmación de fallos:
• 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 fallo 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 el fallo del interruptor en el poste 84.

Uso Típico de PMU: Advertencia de Aislamiento de Línea - Motivo: Desastre Meteorológico

Modo de Conexión a Tierra Neutro de Línea: bobina de supresión de arco de la barra 1, barra 2 no conectada a tierra Detalles de la Disposición de Sensores PMU:

Horas de advertencia del sistema: 13 veces
Proceso de evolución del fallo: 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 comienzo 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 deficiencias se pospuso. Después de 9 horas de deterioro en un cortocircuito, se activó la protección, resultando en 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 ocurriendo en el mismo lugar.
La resistencia de amortiguación de la bobina de supresión de arco en la estación está calentándose seriamente.
El personal de mantenimiento patrulló la línea según la información de advertencia.
Después de despejar 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 Fallos de Línea - Causa: Daño por Aves Neutral de Línea

Hora de advertencia del sistema: 10
Proceso de evolución del fallo: de 19:57:41 a 22:48:18 del 7 de julio de 2018, se levantaron docenas de alarmas en el mismo lugar.
El tiempo entre dos fallos se hace más corto y la frecuencia se hace más alta, lo que muestra la tendencia de desarrollarse en fallos 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 la sección de fallo, cerró el interruptor para restaurar la transmisión de energía, el fallo desapareció.

Uso Típico de UCMU : Advertencia de Fallos de Equipo - Causa: Daño Externo al Cable

Modo de Conexión a Tierra Neutro de Línea: conexión a tierra neutro a través de bobina de supresión de arco Veces de advertencia por SMS: 1

Proceso de Evolución del Fallo: múltiples conexiones a tierra instantáneas ocurrieron 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 la perturbación instantánea, el sistema establece tres veces de conexión a tierra instantánea dentro de 20 minutos como condición para empujar mensajes cortos de advertencia. Esta condición se puede mejorar mediante la acumulación y aprendizaje de big data al establecer la frecuencia. A las 17:46, se convirtió en una conexión a tierra permanente y duró 55 minutos.

Uso Típico de PMU: Advertencia de Fallos de Equipo - Causa: Deterioro del Aislamiento de Equipos de Conmutación

Veces de Advertencia del Sistema: 4
Proceso de Evolución del Fallo: 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 a un fallo de cortocircuito. El sistema registró 5 fallos de conexión a tierra con el mismo intervalo de fallo, forma de onda similar y características obvias de arrastre de arco, lo que se juzgó como fallos de aislamiento en la misma ubicación.