Система высокоточной защиты и автоматизации распределительных линий PMU

Система автоматизации защиты линий распределения PMU - это новая система автоматизации распределения линий.

для решения текущих проблем, особенно заземления.

которая основана на синхронных фазовых измерениях в распределительной сети - μPMU.

PMU (фазовый измерительный блок), автономное устройство или модуль. Данные о выборке напряжения/тока имеют метку времени BDS/GPS с точностью до микросекунд.

Базовые функции:• Фазор: амплитуда, фазовый угол,• Частота (f) и изменение частоты (△f/△t)

Блок-схема аппаратного обеспечения μPMU

Система широкополосных измерений (WAMS)
• Измерения PMU абсолютно синхронизированы со Всемирным стандартным временем (UTC)
• Широкополосная синхронизация измерений нескольких PMU, установленных в разных местах
• Математическое выражение сигнала напряжения/тока:

Надземный датчик тока i-WCS - одноканальный токовый PMU

Решение для проблем распределительной сети, основанное на PMU распределительной сети и технологии широкополосных синхронных фазовых измерений.

• Высокоточное и высокочастотное измерение тока
• Широкополосная синхронизация, индукция мощности
• Установка под напряжением, защита IP67
• Поддержка двунаправленного потока мощности или работы в кольцевой сети
• Связь 3G/4G/5G：
a. Периодическая отправка каждого гармонического составляющего
b. Локальные события вызывают загрузку данных
c. Удаленный вызов и тестирование данных на определенный момент

• 1μс Широкополосная синхронизация
• 12.8 кГц Частота дискретизации
• 60 мин Запись и воспроизведение волн
• 0.5 Точность измерения
• 3.5 А Минимальный рабочий ток при полной функциональности

Датчик тока кабельного типа RCMU - многоканальный токовый PMU

RCMU - датчик тока подземного кабеля

• 1μс Широкополосная синхронизация
• 12.8 кГц Частота дискретизации
• 0.5 Точность измерения
• 60 мин Воспроизведение данных
• 3 измерения тока
• Беспроводная/проводная удаленная передача

• Сбор трехфазного тока, как и принцип надземного типа, подходит для кольцевых узлов, коммутационных станций, подстанций.
• Широкополосная синхронизация, индукция мощности, или питание постоянным током 24В/48В
• Локальный алгоритм принятия решений по току:
a. Кратковременное перенапряжение
b. Нулевая последовательность перенапряжения
c. Несимметричный фазовый ток
• Запись волн, поддержка распределенного определения местоположения неисправностей
• Поддержка двунаправленного потока мощности или работы в кольцевой сети
• Связь 3G/4G/5G или сетевая связь

Блок сбора данных шины BDCU - одноканальный/многоканальный вольтажный PMU

Внутренний тип и внешний тип

• Питание 220В переменного тока/24В постоянного тока• Оптоволокно, проводное, беспроводное
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3• Может быть подключено 300 датчиков тока
Измерение напряжения：
• 1μс Широкополосная синхронизация
• 1.0 Точность измерения
• 12.8 кГц Частота дискретизации
• 60 мин Воспроизведение записи волн

Для однофазного заземления с током заземления более 1А, точность обнаружения и локализации составляет 100%, без ложных срабатываний
• Сбор нулевой последовательности напряжения, начало записи заземления
• Сбор и обработка записанных волн, и комплексное определение неисправности
• Безопасный доступ к главной распределительной станции
a. Используется как устройство мониторинга изоляции заземления станции
b. Используется как устройство мониторинга изоляции заземления внутри станции
c. Не зависит от главной станции для завершения неисправности

Структура интеллектуальной системы мониторинга состояния распределительной сети на основе измерений PMU

Сценарии использования распределительной сети

Типичное использование PMU - оценка состояния линии

Типичное использование PMU - распределенная запись волн

Данные записи всех точек мониторинга на линии и станции помечены абсолютным временем с точностью до микросекунды. Любое устройство может запускать запись, когда выполняются предустановленные условия запуска. Предоставляет "снимок" всей сети на основе обратного вызова времени любого события в любом месте до записанных данных всех датчиков. Это предоставляет глобальные данные для детального анализа событий и облегчает процесс инверсии, прослеживаемости и раннего предупреждения аномальных состояний и т.д.

Типичное использование PMU - мониторинг качества электроэнергии

Датчик может рассчитывать и сообщать гармоники в реальном времени. На основе широкополосных синхронных данных могут быть рассчитаны различные показатели качества электроэнергии, такие как трехфазная несимметрия, частота сети и скорость изменения частоты, а также можно определить источник загрязнения нагрузки.

Типичное использование PMU - противодействие хищениям электроэнергии

На основе данных о нагрузке на стороне высокого напряжения пользователя и формы тока анализируются и идентифицируются характеристики нагрузки, что позволяет контролировать электрическое поведение конечного пользователя, которое может использоваться для удаленного мониторинга и диагностики состояния электрического оборудования.

Типичное использование PMU: предупреждение о неисправностях, прослеживаемость и процесс инверсии

Предупреждение：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, линия 115, опора 1# 64#, фаза A к земле
• 2017-10-30 12:15:39：093125, линия 117, опора 29#, фаза B заземленное короткое замыкание, пиковый ток превышает 1000А
• 2017-10-30 12:15:39：115468, линия 115, между опорами 1# и 64#, фазы A и C короткое замыкание, пиковый ток на опоре 1# превышает 5000А
Отзыв с места происшествия и процесс инверсии неисправности:
• Произошла авария автомобиля на опоре 52# линии 115
• Обследование выявило следы горения в шкафу кабелей где-то за опорой 29# линии 117
• Предполагается, что провод фазы A линии 115 упал с траверсы, что вызвало заземление, и напряжение на незащищенной фазе увеличилось, что привело к пробою изоляции слабого места фазы B за опорой 29# линии 117, образовав короткое замыкание фаз A и B разных линий с пиковым током более 1000А
• Через несколько десятков миллисекунд провод фазы C на опоре 52# линии 115 также упал с траверсы, вызвав короткое замыкание фаз A и C. Когда пиковый ток короткого замыкания превысил 5000А, сработала реле-защита на выходе линии. После отключения выключателя система работала нормально, что указывает на восстановление изоляции первоначального места пробоя на опоре 29# линии 117.

Типичное использование PMU: локализация неисправности заземления при разрыве

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, первое предупреждение, полученное уведомление о распределении.
“Уведомление о распределении: 10 кВ секция 2 фаза A подключена к земле в 15:29” “Уведомление о распределении: 10 кВ секция 2 фаза A заземление исчезло в 15:47 ”
• Обход для подтверждения разрыва 127-1-28# ветки линии 121
• Вовремя обнаружены контакты разорванного провода, чтобы избежать поражения прохожих электрическим током. Предполагается, что дрожание заземленного изолированного проводника вызвало множественные заземления. После того, как металлический сердечник втянулся в изоляционный слой, работа при потере фазы привела к возврату напряжения шины к норме
• В это время через район прошел тайфун "Конни", поэтому предполагается, что разрыв линии был вызван тайфуном.

Типичное использование PMU: Большие данные + AI-идентификация для поиска неисправных выключателей

Это малое сопротивление заземлению, конфигурация датчиков PMU.

Весь процесс идентификации и подтверждения неисправности:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, на линии C28YC было 5 предупреждений о заземлении, и все предупреждения имели одинаковые характеристики, но место неисправности не удалось найти во время осмотра на месте.
• AI идентифицировал соответствие характеристик второй половины цикла с определенным типом волны в исторической базе данных и сделал вывод, что это дефект выключателя.
• 5 февраля 2021 года на месте сотрудники целенаправленно нашли неисправность выключателя на опоре 84.

Типичное использование PMU: Предупреждение о изоляции линии - Причина: Метеорологическое бедствие

Режим заземления нейтрали линии: шина 1 - дугогасящая катушка, шина 2 - незаземленная
Подробности расположения датчиков PMU:

Число предупреждений системы: 13 раз
Процесс развития неисправности: 13 августа 2019 года после обеда произошло 13 возмущений, все указывали на одно и то же участок линии. Нулевое последовательное напряжение постоянно возрастало с 20В в начале предупреждения до 30В в конце. Нулевое последовательное напряжение увеличилось с 3А до 5А, и изоляция линии ухудшилась. Из-за задержки в выполнении экстренных ремонтных работ, вызванных тайфуном накануне, приоритет предупреждения и устранения недостатков был отложен. Через 9 часов ухудшение привело к короткому замыканию, сработала защита, и произошло отключение питания, что привело к отключению.

Типичное использование PMU: Предупреждение о изоляции линии - Причина: Конфликт с деревьями

Начиная с 21:00 25.05.2020, было зарегистрировано почти сто слабых возмущений, все они произошли в одном и том же месте.
Демпфирующее сопротивление дугогасящей катушки на станции сильно нагревалось.
Служба технического обслуживания обследовала линию в соответствии с предупреждающей информацией.
После очистки деревьев и устранения дефектов изоляция примерно 14 точек линии была полностью восстановлена, и система вернулась к нормальному режиму.

Типичное использование PMU: Предупреждение о неисправности линии - Причина: Повреждение птицами нейтральной линии

Число предупреждений системы: 10
Процесс развития неисправности: с 19:57:41 до 22:48:18 7 июля 2018 года в одном и том же месте было зарегистрировано несколько десятков тревог.
Время между двумя неисправностями становилось короче, а частота увеличивалась, что указывает на тенденцию к развитию постоянных однофазных заземлений. Примерно в 10:50 сотрудники технического обслуживания вручную отключили выключатель на месте, уничтожили гнездо птиц в зоне неисправности, закрыли выключатель, восстановили передачу энергии, и неисправность исчезла.

Типичное использование UCMU: Предупреждение о неисправности оборудования - Причина: Внешнее повреждение кабеля

Режим заземления нейтрали линии: заземление через дугогасящую катушку
Число SMS-предупреждений: 1

Процесс развития неисправности: с 15:22 24 апреля 2020 года произошло несколько мгновенных заземлений, и система отправила несколько предупреждений. Чтобы избежать частых предупреждений в виде коротких сообщений, вызванных мгновенными возмущениями, система установила три мгновенных заземления в течение 20 минут как условие для отправки предупреждающих SMS. Это условие можно улучшить путем накопления и обучения большими данными, установив частоту. К 17:46 стало постоянным заземлением и продолжалось 55 минут.

Типичное использование PMU: Предупреждение о неисправности оборудования - Причина: Ухудшение изоляции коммутационного оборудования

Число предупреждений системы: 4
Процесс развития неисправности: в период с 21.11.2020 по 24.11.2020 произошло 4 мгновенных заземления и 1 постоянное заземление, и в конечном итоге это привело к короткому замыканию. Система зарегистрировала 5 заземлений с одинаковым интервалом, схожей формой волны и явными характеристиками дугового тока, которые были признаны изоляционными неисправностями в одном и том же месте.