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

Le système de protection et d'automatisation des lignes de distribution PMU est un nouveau système d'automatisation de la distribution des 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 de l'ordre de la microseconde grâce au 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 grande échelle (WAMS)
• Les mesures PMU sont parfaitement synchronisées avec l'heure universelle (UTC)
• Synchronisation des mesures à grande 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 de réseau de distribution basée sur le PMU de réseau de distribution et la technologie de mesure synchrone de phasor à grande échelle.

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

• Synchronisation à grande échelle de 1μs
• Fréquence d'échantillonnage de 12,8 kHz
• Enregistrement et lecture de vagues pendant 60 minutes
• Précision de mesure de 0,5
• Courant minimum de fonctionnement 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 grande échelle de 1μs
• Fréquence d'échantillonnage de 12,8 kHz
• Précision de mesure de 0,5
• Lecture de données pendant 60 minutes
• Mesure de 3 courants
• Transmission à distance filaire ou sans fil

• Collecte du courant triphasé, selon le même principe que le type aérien, adapté aux unités de réseau en anneau, postes de sectionnement, postes électriques.
• Synchronisation à grande échelle, induction de puissance, ou alimentation DC 24V/48V
• Algorithme de décision de défaut local basé sur le courant :
a. Surintensité de court-circuit
b. Surintensité de séquence nulle
c. Courant de phase asymétrique
• Enregistrement de vagues appelé mesure, supporte la localisation de défaut distribuée
• Supporte le flux de puissance bidirectionnel ou le fonctionnement en réseau en anneau
• Communication 3G/4G/5G ou réseau

Unité de collecte de bus BDCU - PMU monocanal ou multicanaux de tension

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 grande échelle de 1μs
• Précision de mesure de 1,0
• Fréquence d'échantillonnage de 12,8 kHz
• Lecture de vagues pendant 60 minutes

Pour les défauts de mise à la terre monophasée avec un courant de terre supérieur à 1A, la détection et la localisation ont une précision de 100%, sans faux positifs
• Collecte de la tension de séquence nulle, déclenchement de l'enregistrement du défaut de mise à la terre
• Collecte et traitement de l'enregistrement de vagues, et détermination globale du défaut
• Accès sécurisé à la principale station de distribution d'énergie
a. Utilisé comme dispositif de surveillance d'isolement de mise à la terre de la station
b. Utilisé comme dispositif de surveillance d'isolement de mise à la terre dans la station
c. Ne dépend pas de la station principale pour compléter 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 de vagues distribué

Les données d'enregistrement de tous les points de surveillance sur la ligne et dans la station sont étiquetées avec un temps absolu au niveau de la microseconde. N'importe quel dispositif peut déclencher l'enregistrement lorsque les conditions de démarrage prédéfinies sont remplies. Fournit une "photo instantanée" de l'ensemble du réseau basée sur le rappel de temps de tout événement à n'importe quel endroit jusqu'aux données enregistrées de tous les capteurs. Il fournit des données globales pour une analyse détaillée des événements et facilite l'inversion du processus, la traçabilité et l'alerte 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 grande échelle, divers indices de qualité de l'énergie tels que l'asymétrie triphasée, la fréquence du réseau et le taux de changement de fréquence peuvent être calculés, et la source de pollution de charge peut être localisée en conséquence.

Utilisation typique du PMU - Anti-vol d'électricité

En fonction des données de charge du 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 final 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 du processus

Avertissement :
• 2017-10-30 12:15:39：081719, ligne 115, poteau 1# 64#, phase A vers la terre
• 2017-10-30 12:15:39：093125, ligne 117, poteau 29#, phase B court-circuitée 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 phases A et C, pic de courant au poteau 1# dépasse 5000A
Retour sur le terrain et inversion du processus de défaut :
• Un accident de collision de voiture s'est produit au poteau 52# de la ligne 115
• L'inspection a révélé une trace de brûlure dans le cabinet de câbles quelque part derrière le poteau 29# de la ligne 117
• On suppose que le conducteur de phase A de la ligne 115 est tombé de la traverse 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 un court-circuit entre les phases A et B de différentes lignes et générant un pic de courant de plus de 1000A
• Après quelques dizaines de millisecondes, le conducteur de phase C au poteau 52# de la ligne 115 est également tombé de la traverse, causant un court-circuit entre les phases A et C. Lorsque le pic de courant de court-circuit dépasse 5000A, la protection relais à la sortie de la ligne est activée. Après le déclenchement de l'interrupteur, 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 disjonction

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, première alarme, avis de répartition reçu.
“Avis de répartition : Phase A de la section 2 de 10kV mise à la terre à 15:29” “Avis de répartition : Mise à la terre de la phase A de la section 2 de 10kV disparue à 15:47”
• Patrouille pour confirmer la rupture de la branche 127-1-28# de la ligne 121
• Découverte opportune du contact du fil cassé, pour éviter que les passants ne soient électrocutés. On suppose que le tremblement de la terre du conducteur isolé cassé a causé plusieurs mises à la terre. Après que le noyau métallique se soit rétracté dans la couche d'isolation, l'opération de perte de phase a entraîné 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.

Processus complet d'identification et de confirmation du défaut :
• 2020.11.25 - 2021.2.5, 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 - Cause : 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 :

Nombre d'avertissements 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'avertissement à 30V à la fin. Le courant de séquence nulle augmente 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 un jour auparavant, la priorité du travail d'avertissement précoce et d'élimination a été reportée. Après 9 heures, cela a évolué en un court-circuit, entraînant une coupure de protection et une panne de courant.

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

À partir de 21h le 25 mai 2020, près de cent événements de perturbation faible ont été perçus, tous se produisant au même endroit.
La résistance d'amortissement 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'avertissement.
Après avoir dégagé les obstacles arboricoles et éliminé les défauts, l'isolation d'environ 14 points 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 : Dommages causés par les oiseaux à la mise à la terre neutre de la ligne

Nombre d'avertissements 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 permanents de mise à la terre monophasée. 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 l'énergie, le défaut a disparu.

Utilisation typique de l'UCMU : Avertissement de défaillance d'équipement - Cause : Dommages externes au câble

Mode de mise à la terre neutre de la ligne : mise à la terre neutre via la bobine d'extinction d'arc
Nombre d'avertissements 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'avertissement. Pour éviter les avertissements fréquents de SMS causés par des perturbations instantanées, le système fixe trois mises à la terre instantanées dans un intervalle de 20 minutes comme condition pour envoyer un message d'avertissement SMS. Cette condition peut être améliorée par l'accumulation et l'apprentissage de big data. À 17h46, cela est devenu une mise à la terre permanente et a duré 55 minutes.

Utilisation typique du PMU : Avertissement de défaillance d'équipement - Cause : Détérioration de l'isolation de l'appareillage

Nombre d'avertissements du système : 4
Processus d'évolution du défaut : Du 21 novembre 2020 au 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 d'arc de traction évidentes, jugés comme des défauts d'isolation au même endroit.