System ochrony i automatyzacji linii dystrybucji wysokiej precyzji PMU

System automatyzacji ochrony linii rozdzielczych PMU to nowoczesny system automatyzacji rozdzielczej.

do rozwiązania obecnych problemów, szczególnie zwarcia z ziemią.

oparty na synchronicznej pomiarowej fazie sieci dystrybucyjnej - μPMU.

PMU (jednostka pomiaru fazy), samodzielne urządzenie lub moduł. Próbkowanie napięcia/prądu jest opatrzone znacznikiem czasowym BDS/GPS dokładnym do mikrosekund.

Podstawowe funkcje: • Faza: amplituda, kąt fazowy, • Częstotliwość (f) i Wariacja częstotliwości (△f/△t)

Blokowy diagram architektury sprzętu μPMU

Szerokoobszarowy System Pomiarowy (WAMS)
• Pomiar PMU jest bezwzględnie zsynchronizowany z Światowym Standardowym Czasem (UTC)
• Szerokoobszarowa synchronizacja pomiarów wielu PMU zainstalowanych w różnych lokalizacjach
• Matematyczne wyrażenie sygnału napięcia/prądu:

Przewodnik prądowy nadziemny i-WCS – jednokanałowy PMU prądu

Rozwiązanie dla problemów sieci dystrybucyjnej oparte na PMU sieci dystrybucyjnej i technologii szerokoobszarowego synchronicznego pomiaru fazy.

• Wysoka precyzja i wysoka częstotliwość pobierania prądu
• Szerokoobszarowa synchronizacja, indukcja mocy
• Instalacja na żywo, ochrona IP67
• Obsługa dwukierunkowego przepływu mocy lub działania w sieci pierścieniowej
• Komunikacja 3G/4G/5G：
a. Okresowe zgłaszanie każdego harmoniku
b. Lokalne zdarzenia inicjujące przesył danych
c. Zdalne wywoływanie i testowanie danych z określonego momentu

• 1μs szerokoobszarowa synchronizacja
• 12,8kHz częstotliwość próbkowania
• 60 min nagrywanie i odtwarzanie fal
• 0,5 dokładność pomiaru
• 3,5A minimalny prąd pracy pełnej funkcji

Przewodnik prądowy typu kabla RCMU – wielokanałowy PMU prądu

RCMU - czujnik prądu kabla podziemnego

• 1μs szerokoobszarowa synchronizacja
• 12,8kHz częstotliwość próbkowania
• 0,5 dokładność pomiaru
• 60 min odtwarzanie danych
• 3 pomiar prądu
• Zdalna transmisja bezprzewodowa/przewodowa

• Zbieranie trójfazowego prądu, tak jak w przypadku zasady typu nadziemnego, odpowiedni dla jednostek pierścieniowych, stacji przełączania, stacji transformatorowych.
• Szerokoobszarowa synchronizacja, indukcja mocy, lub zasilanie DC 24V/48V
• Lokalny algorytm decyzyjny oparty na prądzie:
a. Przegrzew prądu krótkiego zastępczego
b. Przekroczenie prądu zerowego
c. Niesymetryczny prąd fazowy
• Nagrywanie fal, wsparcie lokalizacji rozproszonych uszkodzeń
• Obsługa dwukierunkowego przepływu mocy lub działania w sieci pierścieniowej
• Komunikacja 3G/4G/5G lub sieciowa

Jednostka zbierająca dane magistrali BDCU – jedno- lub wielokanałowy PMU napięcia

Typ wewnętrzny i zewnętrzny

• Zasilanie 220V AC/24V DC • Optyka, przewód, bezprzewodowy
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • Możliwe połączenie 300 czujników prądu Zbieranie napięcia：
• 1μs szerokoobszarowa synchronizacja
• 1,0 dokładność pomiaru
• 12,8kHz częstotliwość próbkowania
• 60 min odtwarzanie nagrania fal

Dla zwarcia jednofazowego z ziemią z prądem ziemnym większym niż 1A, dokładność wykrywania i lokalizacji wynosi 100%, bez fałszywych alarmów
• Zbieranie napięcia zerowego, rozpoczęcie nagrywania zwarcia z ziemią
• Zbieranie i przetwarzanie nagranej fali, kompleksowe określenie uszkodzenia
• Bezpieczny dostęp do głównego centrum dystrybucji energii
a. Używany jako urządzenie monitorujące izolację stanowiska
b. Używany jako urządzenie monitorujące izolację wewnątrz stanowiska
c. Nie polega na głównym centrum do ukończenia uszkodzenia

Skład inteligentnego systemu monitorowania stanu sieci dystrybucyjnej opartego na pomiarach PMU

Scenariusze użycia sieci dystrybucyjnej

Typowe użycie PMU - ocena stanu linii

Typowe użycie PMU - rozproszone nagrywanie fal

Nagrywane dane wszystkich punktów monitorowania w linii i stacji są oznaczone bezwzględnym czasem z dokładnością do mikrosekundy. Każde urządzenie może uruchomić nagrywanie, gdy spełnione zostaną ustalone warunki startu. Zapewnia "zdjęcie ekranu" całej sieci na podstawie odwołania czasowego dowolnego zdarzenia w dowolnym miejscu aż do nagranych danych wszystkich czujników. Udostępnia globalne dane do szczegółowej analizy zdarzeń i ułatwia odwrócenie procesu, śledzenie i wczesne ostrzeganie o niezwykłym stanie itp.

Typowe użycie PMU - monitorowanie jakości zasilania

Czujnik może obliczać i zgłaszać harmoniki w czasie rzeczywistym. Na podstawie szerokoobszarowych synchronicznych danych można obliczyć różne wskaźniki jakości zasilania, takie jak nierównowaga trójfazowa, częstotliwość sieci i szybkość zmiany częstotliwości, oraz zlokalizować źródło obciążenia zanieczyszczającego.

Typowe użycie PMU - antywłamaniowe zabezpieczenia energetyczne

Na podstawie danych obciążenia strony wysokiego napięcia użytkownika i kształtu fali prądu, analizowane i identyfikowane są cechy obciążenia, a monitorowane jest zachowanie elektryczne użytkownika końcowego, co może być używane do zdalnego monitorowania i diagnozowania stanu sprzętu elektrycznego.

Typowe użycie PMU: ostrzeganie o uszkodzeniach, śledzenie i odwracanie procesu

Ostrzeżenie：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, linia 115, słup 1# 64#, faza A do ziemi
• 2017-10-30 12:15:39：093125 , linia 117, słup 29#, faza B zwarta z ziemią, szczytowy przepływ przekracza 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468 , Linia 115, między słupami 1# i 64#, faza A i C zwarta, szczytowy prąd przy słupie 1# przekracza 5000A Odwrot procesu uszkodzenia i informacje terenowe:
• Wystąpił wypadek kolizji samochodu przy słupie 52# na linii 115
• Podczas inspekcji zauważono spaloną plamę w skrzynce kablowej gdzieś za słupem 29# na linii 117
• Przypuszcza się, że przewód fazy A linii 115 spadł z poprzeczki i spowodował zwarcie z ziemią, a napięcie fazy nieuszkodzonej wzrosło, co doprowadziło do przebicia słabego punktu izolacji fazy B za słupem 29# linii 117, tworząc zwarcie faz A i B różnych linii i generując szczytowy prąd powyżej 1000A
• Po kilkudziesięciu milisekundach, przewód fazy C przy słupie 52# linii 115 również spadł z poprzeczki, powodując zwarcie faz A i C. Gdy szczyt prądu zwarcia przekroczył 5000A, ochrona relacyjna na wyjściu linii została aktywowana. Po odłączeniu przekaźnika, system działał normalnie, co wskazuje, że izolacja oryginalnego punktu przebicia za słupem 29# linii 117 została przywrócona.

Typowe użycie PMU: lokalizacja zwarcia z ziemią przy rozłączeniu

• 2018-10-05，15:27:45:395312， pierwsze ostrzeżenie, otrzymano powiadomienie o przydziale.
“Powiadomienie o przydziale: faza A sekcji 10kV 2 jest połączona z ziemią o 15:29”  “Powiadomienie o przydziale: faza A sekcji 10kV 2 zwarta z ziemią zniknęła o 15:47 ”
• Patrol potwierdził przerwę w gałęzi 127-1-28# linii 121
• Szybkie odkrycie kontaktu rozerwanego przewodu, aby uniknąć porażenia prądem przechodniów. Przypuszcza się, że drgania przewodu izolowanego spowodowały wielokrotne zwarcie z ziemią. Po cofnięciu rdzenia metalowego do warstwy izolacyjnej, operacja z utratą fazy spowoduje powrót napięcia magistrali do normy
• W tym czasie, tajfun "Connie" przeszedł przez obszar, więc przypuszcza się, że przerwa w linii była spowodowana tajfunem.

Typowe użycie PMU: Big Data + AI do identyfikacji i prowadzenia do zidentyfikowania przekaźników z uszkodzeniami

Jest to mała rezystancja systemu ziemnego, konfiguracja czujników PMU.

Cały proces identyfikacji i potwierdzenia uszkodzenia:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, linia C28YC miała 5 alarmów zwarcia z ziemią, a wszystkie alarmy miały te same charakterystyki, ale miejsce uszkodzenia nie mogło zostać znalezione podczas inspekcji terenowej.
• AI zidentyfikowała dopasowanie między charakterystykami drugiej połowy cyklu a pewnym typem fali w historycznej bazie danych, i wnioskowała, że jest to defekt przekaźnika.
• 5 lutego 2021 roku, personel na miejscu miał na myśli cel i znalazł defekt przekaźnika przy słupie 84.

Typowe użycie PMU: ostrzeżenie o izolacji linii - przyczyna: katastrofa meteorologiczna

Tryb ziemnego zwarcia neutralnej linii: bus 1 cewka zgaszająca łuki, bus 2 niezazemiony Szczegóły układu czujników PMU:

Liczba ostrzeżeń systemu: 13 razy
Proces ewolucji uszkodzenia: popołudnie 13 sierpnia 2019 roku, wystąpiło 13 zakłóceń, wszystkie wskazujące na wystąpienie w tej samej sekcji linii. Napięcie zerowe ciągle wzrasta od 20V na początku ostrzeżenia do 30V na końcu. Prąd zerowy wzrasta od 3A do 5A, a izolacja linii pogarsza się. Ze względu na zaległości w naprawach awaryjnych spowodowanych tajfunem dzień wcześniej, priorytet prac ostrzegawczych i eliminacji zakłóceń został odłożony. Po 9 godzinach pogorszenia do zwarcia, nastąpiła akcja ochrony i odłączenie, co spowodowało awarię zasilania.

Typowe użycie PMU: ostrzeżenie o izolacji linii - przyczyna: konflikt z drzewami

Od 21:00 dnia 2020.5.25, wykryto prawie sto słabszych zdarzeń zakłócających, wszystkie wystąpiły w tym samym miejscu.
Rezystor tłumienia cewki zgaszającej łuki w stacji mocno się rozgrzał.
Personel konserwacyjny przeprowadził patrol linii na podstawie informacji ostrzegawczych.
Po usuwaniu barier drzew i usunięciu defektów, izolacja około 14 punktów linii została całkowicie przywrócona i system wrócił do normy.

Typowe użycie PMU: ostrzeżenie o uszkodzeniu linii - przyczyna: uszkodzenie ptakami neutralnej linii

Liczba ostrzeżeń systemu: 10
Proces ewolucji uszkodzenia: Od 19:57:41 do 22:48:18 dnia 7 lipca 2018 roku, w tym samym miejscu wystąpiły dziesiątki alarmów.
Czas pomiędzy dwoma uszkodzeniami stawał się coraz krótszy, a częstotliwość wzrastała, co wskazuje na trend rozwoju do stałego zwarcia jednofazowego z ziemią. Około 10:50, personel konserwacyjny ręcznie wyłączył przekaźnik na miejscu, zniszczył gniazdo ptaka w sekcji z uszkodzeniem, zamknął przekaźnik, przywrócił przesył energii, a uszkodzenie zniknęło.

Typowe użycie UCMU : ostrzeżenie o uszkodzeniu sprzętu - przyczyna: uszkodzenie kabla siłą zewnętrzną

Tryb ziemnego zwarcia neutralnej linii: ziemne zwarcie przez cewkę zgaszającą łuki Liczba ostrzeżeń SMS: 1

Proces ewolucji uszkodzenia: Od 15:22 dnia 24 kwietnia 2020 roku wystąpiły wielokrotne chwilowe zwarcia z ziemią, a system wysłał wiele informacji ostrzegawczych. Aby uniknąć częstych ostrzeżeń SMS spowodowanych chwilowymi zakłóceniami, system ustawia trzy chwilowe zwarcia z ziemią w ciągu 20 minut jako warunek wysyłania ostrzeżeń SMS. Ten warunek można poprawić poprzez akumulację i naukę dużych danych poprzez ustawienie częstotliwości. O 17:46 stało się to permanentne zwarcie, które trwało 55 minut.

Typowe użycie PMU: ostrzeżenie o uszkodzeniu sprzętu - przyczyna: pogorszenie izolacji aparatury przełączającej

Liczba ostrzeżeń systemu: 4
Proces ewolucji uszkodzenia: W okresie od 2020.11.21 do 2020.11.24 wystąpiło 4 chwilowe zwarcia z ziemią i 1 permanentne zwarcie, a ostatecznie przekształciło się w uszkodzenie zwarcia. System zarejestrował 5 zwarcia z ziemią z tym samym interwałem uszkodzenia, podobnym kształtem fali i wyraźnymi cechami odciągania łuku, co zostało ocenione jako uszkodzenia izolacji w tym samym miejscu.