Visoko precizni PMU sistem zaštite i automatizacije raspodelnih linija

PMU distribucioni sistem zaštite i automatizacije linija je novi sistem automatizacije distribucijske mreže.

za rešavanje trenutnih problema, posebno zemljanih kvarova.

koji se zasniva na Sincronoj fazonoj merenju distribucijske mreže -μPMU.

PMU (fazona merila jedinica), samostalni uređaj ili modul. Podaci o uzorkovanju napona/struja su sasvim sa BDS/GPS vremenskom oznakom tačnom do mikrosekundi.

Osnovne funkcije:• Fazona: amplituda, fazni ugao,• Frekvencija (f) i promena frekvencije (△f/△t)

μPMU Skica hardverske arhitekture

Sistem širokog područja merenja (WAMS)
• PMU merenja su apsolutno sinhronizovana sa svjetskim standardnim vremenom (UTC)
• Sinhronizacija merenja širokog područja više PMU-ova instaliranih na različitim lokacijama
• Matematički izraz za signal napon/struja:

Nadzemni senzor struje i-WCS – Jednokanalni PMU struje

Rešenje za probleme distribucijske mreže temeljeno na PMU distribucijske mreže i tehnologiji širokopodručnog sinhronog fazonog merenja.

• Visoka preciznost i visoka frekvencija prikupljanja struje
• Širokopodručna sinhronizacija, indukcija snage
• Instalacija u radu, zaštita IP67
• Podrška dvosmernom toku snage ili operaciji prstenske mreže
• Komunikacija 3G/4G/5G：
a. Periodično izveštavanje o svakoj harmonici
b. Lokalni događaji pokreću slanje podataka
c. Daljinsko pozivanje i testiranje specifičnih podataka u određenom trenutku

• 1μs širokopodručna sinhronizacija
• 12.8kHz frekvencija uzorkovanja
• 60 min snimanje talasa i reprodukcija
• 0.5 preciznost merenja
• 3.5A minimalna radna struja za sve funkcije

Kabelski tip senzora struje RCMU – Višekanalni PMU struje

RCMU - senzor struje podzemnog kabela

• 1μs širokopodručna sinhronizacija
• 12.8kHz frekvencija uzorkovanja
• 0.5 preciznost merenja
• 60 min reprodukcija podataka
• Merenje tri struje
• Bežična/žična daljinska prenos

• Prikupljanje trofazne struje, isto kao i princip nadzemnog tipa, pogodan za glavnu prstenastu jedinicu, prekidničku stanicu, podstanicu.
• Širokopodručna sinhronizacija, indukcija snage, ili 24V/48V DC opskrbu snage
• Lokalni algoritam odluke o kvaru baziran na strujama:
a. Krajnjano preopterećenje
b. Nula sekvence preopterećenje
c. Asimetrična faza struje
• Snimanje talasa nazvano merenje, podrška distribuiranom lokiranju kvara
• Podrška dvosmernom toku snage ili operaciji prstenske mreže
• 3G/4G/5G ili mrežna komunikacija

Jedinica za prikupljanje na busu BDCU – Jednokanalni/višekanalni PMU napona

Unutrašnji i spoljašnji tip

• 220V AC/24V DC opskrbu snage • Optički vlak, žično, bežično
• IEC 60870-5- 101/104/DNP3 • Moguće povezati 300 senzora struje Naponsko prikupljanje：
• 1μs širokopodručna sinhronizacija
• 1.0 preciznost merenja
• 12.8kHz frekvencija uzorkovanja
• 60 min reprodukcija snimaka talasa

Za jednofazni kvar zemljenja sa strujom većom od 1A, tačnost detekcije i lokiranja je 100%, bez lažnih pozitiva
• Prikupljanje nula sekvence napona, početak snimanja kvara zemljenja
• Prikupljanje i obrada snimljenih talasa, i kompleksno utvrđivanje kvara
• Siguran pristup glavnoj distribucijskoj stanicu
a. Koristi se kao uredjaj za nadgledanje izolacije zemljenja stanicu
b. Koristi se kao uredjaj za nadgledanje izolacije zemljenja unutar stanicu
c. Ne zavisi o glavnoj stanicu da bi se završio kvar

Sastav inteligentnog sistema za nadgledanje stanja distribucijske mreže baziran na PMU merenju

Scenariji upotrebe distribucijske mreže

Tipična upotreba PMU - Procena stanja linije

Tipična upotreba PMU - Distribuirano snimanje talasa

Podaci snimljeni na svim tačkama nadgledanja u liniji i stanicu označeni su apsolutnim vremenom na nivou mikrosekundi. Bilo koji uređaj može pokrenuti snimanje kada su ispunjeni predpostavljeni uvjeti za početak. Pruža "snapshot" cijele mreže baziran na povratku vremena bilo kojeg događaja na bilo kojoj lokaciji do snimljenih podataka svih senzora. Pruža globalne podatke za detaljnu analizu događaja i omogućava inverziju procesa, praćenje i rane upozorenje na anormalno stanje itd.

Tipična upotreba PMU - Nadgledanje kvalitete struje

Senzor može računati i izveštavati o harmonikama u stvarnom vremenu. Na osnovu širokopodručnih sinhronih podataka, mogu se izračunati različiti indeksi kvalitete struje, poput nebalansiranosti tri faze, frekvencije mreže i brzine promene frekvencije, te može se lokalizirati izvor opterećenja kontaminacije.

Tipična upotreba PMU - Sprječavanje krađe struje

Na osnovu podataka o opterećenju korisnika na visokonaponskoj strani i talasu struje, analiziraju se i identificiraju karakteristike opterećenja, a nadgleda se električno ponašanje krajnjeg korisnika, što se može koristiti za udaljeno nadgledanje i dijagnostiku stanja električnog opreme.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje na kvar, praćenje i inverzija procesa

Upozorenje：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, linija 115, stub 1# 64#, faza A do zemlje
• 2017-10-30 12:15:39：093125 , linija 117, stub 29#, faza B zemljena kratak spoj, vrhunski protok premašuje 1000A
• 2017-10-30 12:15:39：115468 , Linija 115, između stuba 1# i 64#, faza A i C kratki spoj, vrhunska struja na stubu 1# premašuje 5000A Polje povratnih informacija i inverzija procesa kvara:
• Došlo je do nesreće sa automobilom na stubu 52# linije 115
• Inspekcija je otkrila opeklinu u ormaru kabla negdje iza stuba 29# linije 117
• Pretpostavlja se da provodnik faze A linije 115 pada sa poprečnice i uzrokuje zemljenje, a električni napon nekvara faze povišava, što dovodi do rušenja točke slabe izolacije faze B iza stuba 29# linije 117, formirajući kratki spoj faza A i B različitih linija i generisanjem vrhunske struje preko 1000A
• Nakon desetina milisekundi, provodnik faze C na stubu 52# linije 115 takođe pada sa poprečnice, uzrokujući kratki spoj faze A i C. Kada vrhunski prekidački tok premaši 5000A, reljefna zaštita na izlazu linije se aktivira. Nakon prekidanja prekidača, sistem normalno radi, što ukazuje na to da se izolacija originalne točke rušenja na stubu 29# linije 117 obnovila.

Tipična upotreba PMU: Lokacija kvara odvojenog zemljenja

• 2018-10-05，15:27:45:395312， Prvo upozorenje, primljena je poruka o dodeli.
“Poruka o dodeli: 10kV Sekcija 2 Faza A povezana sa zemljom u 15:29”  “Poruka o dodeli: 10kV Sekcija 2 Faza A zemljenje nestalo u 15:47 ”
• Patrovanje potvrdilo je prekid 127-1-28# grane linije 121
• Timely discovery of broken wire contact, to avoid passers-by close to the electric shock. It is speculated that the ground jitter of the broken insulated conductor causes multiple grounding. After the metal core is retracted into the insulation layer, the phase loss operation will result in the bus voltage returning to normal
• During this time, typhoon "Connie" passed through, so it is speculated that the disconnected line was caused by typhoon.

Tipična upotreba PMU: Big Data + AI Identifikacija vodiča za pronalaženje prekidnih uređaja

To je mali otporni sistem zemljenja, konfiguracija PMU senzora.

Ceo proces identifikacije i potvrde kvara:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, linija C28YC imala je 5 upozorenja na zemljenje, i sva upozorenja imala su iste karakteristike, ali točka kvara nije se mogla pronaći tijekom inspekcije na terenu.
• AI je identifikovao podudarnost između karakteristika druge polovine ciklusa i tipa valne forme u povijesnoj bazi podataka, i dedukovao da je to nedostatak prekidnog uređaja.
• 5. februara 2021. godine, ljudi na terenu imali su cilj i pronašli su kvar prekidnog uređaja na stubu 84.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje na izolaciju linije - Razlog: Meteorološka katastrofa

Neutralni rezim zemljenja linije: bus 1 arčni zglob, bus 2 nezemljen PMU Senzorska raspodjela detalji:

Vremena upozorenja sistema: 13 puta
Evolucija procesa kvara: popodne 13. augusta 2019. godine, bilo je 13 perturbacija, sve su pokazale da su se dogodile u istom odseku linije. Nula sekvencijski napon stalno raste od 20V na početku upozorenja do 30V na kraju. Nula sekvencijski tok raste od 3A do 5A, a izolacija linije se pogoršava. Zbog nagomilanih zadataka hitne popravke uzrokovanih uraganim jedan dan ranije, prioritet rada rane upozorenje i eliminacije nedostataka bio je odložen. Nakon 9 sati pogoršanja u kratki spoj, djelovala je zaštita, došlo je do prekida struje, što je dovelo do prekida snabdevanja strujom.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje na izolaciju linije - Razlog: Sukob sa drvima

Počevši od 21 sata 25. maja 2020. godine, bilo je skoro sto slabih događaja perturbacije, svi su se dogodili na istom mjestu.
Otpornost arčnog zgloba u stanicu je ozbiljno zagrijana.
Održavajući osoblje patrovalo je liniju prema upozorenju.
Nakon čišćenja prepreka od stabala i uklanjanja nedostataka, izolacija oko 14 tačaka linije potpuno se obnovila i sistem se vratila u normalno stanje.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje na kvar linije - Razlog: Štetnica ptica Neutralni

Vremena upozorenja sistema: 10
Evolucija procesa kvara: Od 19:57:41 do 22:48:18 7. jula 2018. godine, deseci upozorenja podignuti su na istom mjestu.
Vrijeme između dva kvara postaje kraće, a frekvencija viša, što pokazuje trend razvoja u trajni jednofazni kvar zemljenja. Oko 10:50, održavajući osoblje ručno je povuklo prekidni uređaj na terenu, uništilo gnezdo ptica u odsjeku kvara, zatvorilo prekidni uređaj da bi se vratilo prenose struje, kvar je nestao.

Tipična upotreba UCMU : Upozorenje na kvar opreme - Razlog: Vanjska sila Oštetio kabel

Neutralni rezim zemljenja linije: neutralno zemljenje putem arčnog zgloba SMS upozorenja: 1

Evolucija procesa kvara: Više trenutnih zemljenja desilo se od 15:22 24. aprila 2020. godine, i sistem je prodao više upozorenja. Da bi se izbegla česta upozorenja kratkih poruka uzrokovana trenutnim perturbacijama, sistem postavlja tri trenutna zemljenja unutar 20 minuta kao uslov za slanje upozorenja SMS. Ovaj uslov može biti poboljšan kroz akumulaciju i učenje velikih podataka postavljanjem frekvencije. Do 17:46, postalo je trajno zemljenje i trajalo je 55 minuta.

Tipična upotreba PMU: Upozorenje na kvar opreme - Razlog: Pogoršanje izolacije prekidnog uređaja

Vremena upozorenja sistema: 4
Evolucija procesa kvara: Tijekom perioda 2020.11.21 do 2020.11.24, bilo je 4 trenutna zemljenja i 1 trajno zemljenje, i konačno se evoluiralo u kvar kratkog spoja. Sistem je snimio 5 kvara zemljenja s istim intervalom kvara, sličnim valnim oblikom i očiglednim karakteristikama povlačenja lukova, koje su procijenjene kao kvarovi izolacije na istom mjestu.