Sistema di automazione e protezione a precisione elevata per linee di distribuzione PMU

Il sistema di automazione e protezione della linea di distribuzione PMU è un nuovo sistema di automazione della distribuzione lineare.

per risolvere i problemi attuali, in particolare quelli relativi ai guasti a terra.

che si basa su una misurazione sincronizzata di fasori di rete di distribuzione - μPMU.

PMU (unità di misura di fasori), un dispositivo o modulo autonomo. I dati di campionamento di tensione/corrente sono tutti con un timestamp BDS/GPS preciso al livello di microsecondi.

Funzioni di base: • Fasore: ampiezza, angolo di fase, • Frequenza (f) e variazione di frequenza (△f/△t)

Diagramma a blocchi dell'architettura hardware μPMU

Sistema di misurazione a vasta area (WAMS)
• Le misurazioni PMU sono assolutamente sincronizzate con l'Ora Standard Mondiale (UTC)
• Sincronizzazione delle misurazioni a vasta area di più PMU installati in posizioni diverse
• Espressione matematica del segnale di tensione/corrente:

Sensore di corrente aerea i-WCS – Corrente PMU a canale singolo

Soluzione per i problemi della rete di distribuzione basata sulla tecnologia PMU di rete di distribuzione e sulla misurazione sincronizzata di fasori a vasta area.

• Acquisizione di corrente ad alta precisione e alta frequenza
• Sincronizzazione a vasta area, induzione di potenza
• Installazione in servizio, protezione IP67
• Supporto a flusso di potenza bidirezionale o operazione in rete anulare
• Comunicazione 3G/4G/5G:
a. Rapporto periodico di ogni armonica
b. Eventi locali che attivano l'invio dei dati
c. Chiamata e test remoto di dati specifici al momento

• Sincronizzazione a vasta area di 1μs
• Frequenza di campionamento di 12,8kHz
• Registrazione e riproduzione di onde per 60 minuti
• Precisione di misurazione di 0,5
• Corrente minima operativa completa di 3,5A

Sensore di corrente a cavo RCMU – Corrente PMU multicanale

RCMU - Sensore di corrente per cavi sotterranei

• Sincronizzazione a vasta area di 1μs
• Frequenza di campionamento di 12,8kHz
• Precisione di misurazione di 0,5
• Riproduzione di dati per 60 minuti
• Misurazione di 3 correnti
• Trasmissione remota via cavo o wireless

• Raccolta di corrente trifase, come nel principio del tipo aereo, adatto per unità principali a rete anulare, stazioni di commutazione, sottostazioni.
• Sincronizzazione a vasta area, induzione di potenza, o alimentazione a 24V/48V DC
• Algoritmo di decisione locale basato sulla corrente:
a. Sovracorrente per cortocircuito
b. Sovracorrente di sequenza zero
c. Corrente asimmetrica di fase
• Registrazione ondosa chiamata misurazione, supporta la localizzazione distribuita dei guasti
• Supporta il flusso di potenza bidirezionale o l'operazione in rete anulare
• Comunicazione 3G/4G/5G o di rete

Unità di raccolta bus BDCU – Tensione PMU singola/multipla

Tipo interno e tipo esterno

• Alimentazione 220V AC/24V DC • Fibra ottica, cavo, wireless
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • Possono essere accessibili 300 sensori di corrente
Acquisizione di tensione:
• Sincronizzazione a vasta area di 1μs
• Precisione di misurazione di 1,0
• Frequenza di campionamento di 12,8kHz
• Riproduzione di registrazione ondosa per 60 minuti

Per i guasti a terra monofase con corrente a terra superiore a 1A, la precisione di rilevamento e localizzazione è del 100%, con 0 falsi positivi
• Raccolta della tensione di sequenza zero, avvio della registrazione del guasto a terra
• Raccolta e elaborazione della registrazione ondosa, e determinazione complessiva del guasto
• Accesso sicuro alla stazione principale di distribuzione
a. Utilizzato come dispositivo di monitoraggio dell'isolamento a terra della stazione
b. Utilizzato come dispositivo di monitoraggio dell'isolamento a terra all'interno della stazione
c. Non dipende dalla stazione principale per completare il guasto

La composizione del sistema di monitoraggio intelligente dello stato della rete di distribuzione basato sulle misurazioni PMU

Scenari di utilizzo della rete di distribuzione

Utilizzo tipico del PMU - Valutazione della condizione della linea

Utilizzo tipico del PMU - Registrazione ondosa distribuita

I dati di registrazione di tutti i punti di monitoraggio nella linea e nella stazione sono etichettati con tempo assoluto al livello di microsecondo. Qualsiasi dispositivo può attivare la registrazione quando vengono soddisfatte le condizioni di avvio predefinite. Fornisce uno "snapshot" di tutta la rete basato sul richiamo temporale di qualsiasi evento in qualsiasi luogo fino ai dati registrati da tutti i sensori. Fornisce dati globali per l'analisi dettagliata degli eventi e facilita l'inversione del processo, la tracciabilità e l'allarme precoce dello stato anomalo, ecc.

Utilizzo tipico del PMU - Monitoraggio della qualità dell'energia

Il sensore può calcolare e riferire gli armonici in tempo reale. Basandosi sui dati sincronizzati a vasta area, possono essere calcolati vari indici di qualità dell'energia come squilibrio trifase, frequenza di rete e tasso di variazione della frequenza, e può essere localizzata la fonte di carico inquinante.

Utilizzo tipico del PMU - Antifrode elettrica

In base ai dati di carico del lato ad alta tensione dell'utente e alla forma d'onda della corrente, vengono analizzate e identificate le caratteristiche del carico, e viene monitorato il comportamento elettrico dell'utente finale, che può essere utilizzato per il monitoraggio e la diagnosi remoti dello stato degli apparecchiature elettriche.

Utilizzo tipico del PMU: Avviso di guasto, tracciabilità e inversione del processo

Avviso：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, linea 115, palo 1# 64#, fase A a terra
• 2017-10-30 12:15:39：093125, linea 117, palo 29#, fase B cortocircuitata a terra, flusso di picco superiore a 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468, Linea 115, tra i pali 1# e 64#, cortocircuito tra fasi A e C, corrente di picco al palo 1# superiore a 5000A
Retroazione sul campo e inversione del processo di guasto:
• Si è verificato un incidente di collisione di un'auto al palo 52# della linea 115
• L'ispezione ha rilevato una bruciatura in un armadio di cavi dietro il palo 29# della linea 117
• Si suppone che il conduttore della fase A della linea 115 sia caduto dal braccio traverso e abbia causato il collegamento a terra, e la tensione elettrica della fase non in fallo sia aumentata, causando la rottura del punto debole di isolamento della fase B dietro il palo 29# della linea 117, formando il cortocircuito tra le fasi A e B di linee diverse e generando una corrente di picco superiore a 1000A
• Dopo decine di millisecondi, anche il conduttore della fase C al palo 52# della linea 115 è caduto dal braccio traverso, causando il cortocircuito tra le fasi A e C. Quando il picco della corrente di cortocircuito ha superato 5000A, la protezione relè all'uscita della linea è stata attivata. Dopo lo scatto dell'interruttore, il sistema ha ripreso a funzionare normalmente, indicando che l'isolamento del punto di rottura originale del palo 29# della linea 117 è stato ripristinato.

Utilizzo tipico del PMU: Localizzazione del guasto di collegamento a terra

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, primo allarme, ricevuta la notifica di assegnazione.
“Notifica di assegnazione: Fase A sezione 2 10kV collegata a terra alle 15:29” “Notifica di assegnazione: Fase A sezione 2 10kV smessa di essere collegata a terra alle 15:47 ”
• Ispezione per confermare la rottura del ramo 127-1-28# della linea 121
• Scoperta tempestiva del contatto del filo rotto, per evitare shock elettrici ai passanti. Si suppone che il jitter a terra del conduttore isolato rotto abbia causato multipli collegamenti a terra. Dopo che il nucleo metallico è ritratto nel strato di isolamento, l'operazione con perdita di fase ha portato al ritorno normale della tensione della barra
• Durante questo periodo, il tifone "Connie" ha attraversato, quindi si suppone che la linea disconnessa sia stata causata dal tifone.

Utilizzo tipico del PMU: Big Data + Identificazione guidata da AI per trovare gli interruttori di guasto

È un sistema di collegamento a terra a resistenza ridotta, configurazione del sensore PMU.

intero processo di identificazione e conferma del guasto:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, la linea C28YC ha avuto 5 allarmi di collegamento a terra, e tutti gli allarmi avevano le stesse caratteristiche, ma il punto di guasto non è stato trovato durante l'ispezione sul campo.
• L'AI ha identificato una corrispondenza tra le caratteristiche della seconda metà del ciclo e un tipo di forma d'onda nell'archivio storico, e ha dedotto che si trattava di un difetto di interruttore.
• Il 5 febbraio 2021, il personale sul campo ha avuto un obiettivo in mente e ha trovato il difetto dell'interruttore al palo 84.

Utilizzo tipico del PMU: Avviso di isolamento della linea - Causa: Disastro meteorologico

Modalità di collegamento a terra della linea neutrale: bobina di soppressione dell'arco barra 1, barra 2 non collegata a terra
Dettagli della disposizione del sensore PMU:

Numero di avvisi del sistema: 13 volte
Processo di evoluzione del guasto: il pomeriggio del 13 agosto 2019, ci sono stati 13 disturbi, tutti indicanti che si sono verificati nello stesso tratto di linea. La tensione di sequenza zero aumenta continuamente da 20V all'inizio dell'avviso a 30V alla fine. La corrente di sequenza zero aumenta da 3A a 5A, e l'isolamento della linea si deteriora. A causa dell'accumulo di attività di riparazione di emergenza causate dal tifone il giorno precedente, la priorità del lavoro di avviso e eliminazione dei guasti è stata posticipata. Dopo 9 ore di deterioramento in un cortocircuito, l'azione di protezione ha azionato l'interruttore, causando un'interruzione di energia.

Utilizzo tipico del PMU: Avviso di isolamento della linea - Causa: Conflitto con gli alberi

A partire dalle 21:00 del 25 maggio 2020, sono stati percepiti quasi cento eventi di disturbo deboli, tutti verificatisi nello stesso luogo.
La resistenza di smorzamento della bobina di soppressione dell'arco nella stazione è fortemente surriscaldata.
Il personale di manutenzione ha ispezionato la linea in base alle informazioni di avviso.
Dopo aver sgombrato le barriere degli alberi ed eliminato i difetti, l'isolamento di circa 14 punti della linea è stato completamente ripristinato e il sistema è tornato alla normalità.

Utilizzo tipico del PMU: Avviso di guasto della linea - Causa: Danno da uccelli alla linea neutrale

Numero di avvisi del sistema: 10
Processo di evoluzione del guasto: Dal 19:57:41 al 22:48:18 del 7 luglio 2018, sono stati sollevati decine di allarmi nello stesso luogo.
Il tempo tra due guasti si sta accorciando e la frequenza si sta alzando, mostrando la tendenza a svilupparsi in guasti permanenti a terra monofase. Intorno alle 10:50, il personale di manutenzione ha tirato manualmente l'interruttore sul sito, distrutto il nido di uccelli nel tratto di guasto, chiuso l'interruttore per ripristinare la trasmissione di energia, il guasto è scomparso.

Utilizzo tipico del UCMU: Avviso di guasto dell'attrezzatura - Causa: Danno esterno al cavo

Modalità di collegamento a terra della linea neutrale: collegamento a terra tramite bobina di soppressione dell'arco
Numero di avvisi SMS: 1

Processo di evoluzione del guasto: Sono avvenute multiple connessioni a terra istantanee dal 15:22 del 24 aprile 2020, e il sistema ha spinto molte informazioni di avviso. Per evitare un allarme frequente di messaggi brevi causato da disturbi istantanei, il sistema imposta tre connessioni a terra istantanee entro 20 minuti come condizione per spingere i messaggi di avviso. Questa condizione può essere migliorata attraverso l'accumulo e l'apprendimento di big data impostando la frequenza. Alle 17:46, è diventato permanentemente collegato a terra e ha durato 55 minuti.

Utilizzo tipico del PMU: Avviso di guasto dell'attrezzatura - Causa: Deterioramento dell'isolamento dell'interruttore

Numero di avvisi del sistema: 4
Processo di evoluzione del guasto: Nel periodo dal 21.11.2020 al 24.11.2020, ci sono stati 4 collegamenti a terra istantanei e 1 permanente, ed è infine evoluto in un guasto a cortocircuito. Il sistema ha registrato 5 guasti di collegamento a terra con lo stesso intervallo di guasto, forma d'onda simile e caratteristiche evidenti di arco, giudicati come guasti di isolamento nello stesso luogo.