Переключающий пункт на базе реклоузера: Реклоузеры, пункты секционирования ПСС и ПССУ на 6-10

Автоматический реклоузер цепи — Основы электрического автоматического интеллектуального вакуумного коммутационного устройства

Что такое автоматический реклоузер? Определение и значение

Автоматическое повторное включение цепи (ACR) представляет собой интеллектуальное защитное устройство, способное отключать ток короткого замыкания и предназначенное для повышения надежности распределительной системы. Их функция заключается в автоматическом отключении секции фидера в случае неисправности, такой как короткое замыкание. Через определенный промежуток времени реклоузер делает заданное количество попыток повторного включения линии для восстановления электроснабжения потребителей.

Определение реклоузера и его технические требования установлены в стандартах ANSI/IEEE C37.60, IEC 62271-111 и IEC 62271-200, применимых к трем основным классам среднего напряжения — 15,5 кВ, 27 кВ и 38 кВ.

Основой устройства является прерыватель, настроенный на автоматическое отключение линии при отклонении параметров режима от нормального в сетях среднего напряжения от 10 до 38 кВ.

Решения для децентрализованной автоматизации

Идеология применения реклоузеров развивалась параллельно с развитием коммутационных аппаратов среднего напряжения и получила название децентрализованной автоматизации. Суть ее заключается в секционировании линии с помощью интеллектуальных устройств, каждое из которых анализирует режимы работы электрической сети и автоматически перенастраивает ее в аварийных режимах, т.е. локализует место повреждения и восстанавливает электроснабжение потребителей неповрежденных участков сети. сеть.

Традиционная автоматизация	Децентрализованная автоматизация
Для отключения неисправности необходим главный автоматический выключатель на подстанции.	Устанавливается несколько реклоузеров, каждый из которых защищает участок до следующего реклоузера.
Кратковременные отключения распространяются на весь фидер.	Кратковременные отключения происходят в зоне за реклоузером.
В случае длительного повреждения электросети отключается весь фидер.	Отключается только участок с повреждением.
Скорость обнаружения и локализации повреждений низкая из-за большой потенциально поврежденной площади.	Реклоузеры локализуют место повреждения и минимизируют время, необходимое для определения поврежденного оборудования.

Принцип работы и основные функции

Реклоузер постоянно считывает данные о линии электропередач в режиме реального времени, используя трансформаторы тока и датчики напряжения. В случае неисправности, когда значения напряжения, тока или частоты превышают уставки микропроцессорного устройства релейной защиты, управление реклоузером подает импульс на привод коммутационного модуля, расположенного на полюсе.

Видео о принципе работы реклоузера: сравнение до и после внедрения

Возьмем на простом примере видео принцип работы реклоузера в сети 15кВ в сравнении с ручным отключением поврежденного участка сети и временем, необходимым для восстановления питания потребителей.

До и после внедрения

Видео сравнение ручного отключения и автоматических интеллектуальных реклоузеров в ЛЭП 15 кВ. В первом случае все потребители на линии отключаются, а во втором поврежденный участок подсвечивается автоматически в течение нескольких секунд.

Основные функции реклоузеров

Реклоузер может использоваться как для выполнения простых защитных функций, так и для сложных алгоритмов автоматизации распределительных сетей. Современные реклоузеры выполняют следующие функции:

• Автоматическое отключение поврежденных участков линии;
• Автоматическое повторное включение;
• Автоматическое восстановление электроснабжения от сети альтернативного источника питания
• реконфигурация локальной и удаленной сети;
• Самодиагностика;
• Измерение параметров сетевого режима;
• Ведение журналов оперативных и аварийных событий в линии;
• Пульт дистанционного управления.

Функции, реализуемые реклоузерами, не ограничиваются вышеперечисленным списком. Набор защит и дополнительный набор дополнительных функций определяется потребностями заказчика и указывается в опросном листе при заказе реклоузера.

Почему АПВ используется на линиях среднего напряжения? Предотвращение временных неисправностей воздушной линии

Воздушные линии очень распространены в сетях среднего напряжения по всему миру. Подавляющее большинство неисправностей на этих фидерных линиях носят временный или переходный характер. К этим неисправностям относятся следующие:

• Грозовые перенапряжения
• Контакт животных с частями, находящимися под напряжением
• Контакт растительности
• Шлепки проводников

В среднем 80–90 % сетевых сбоев по своей природе нестабильны (кратковременны) и «самовосстанавливаются» в течение нескольких секунд. Реклоузер позволяет в минимальное время отключать токи короткого замыкания, одновременно восстанавливая электроснабжение на неповрежденных участках. Отключение и автоматическое повторное подключение линии сводит к минимуму фактор неисправности и снижает вероятность длительного перерыва в подаче электроэнергии.

В первые дни существования систем электроснабжения предохранители перегорали, а автоматические выключатели блокировались даже после временной неисправности, поэтому ремонтной бригаде и оператору могло потребоваться несколько часов, чтобы восстановить питание. В настоящее время реклоузеры считаются важным экономически эффективным решением для устранения длительных отключений электроэнергии из-за временных неисправностей. Восстанавливая электроэнергию быстрее, коммунальные предприятия могут свести к минимуму потери доходов, которые в противном случае имели бы место во время отключения электроэнергии. Кроме того, это может помочь избежать штрафов регулирующих органов, связанных с низкими показателями надежности, такими как SAIDI и SAIFI.

Помимо задачи повышения надежности электроснабжения внедрение реклоузеров приводит к качественному повышению уровня автоматизации и управления электрическими сетями. Ключевая технология в направлении повышения надежности электроснабжения в вопросе практического внедрения технологии Smart Grid.

Применение реклоузеров

Основная функция реклоузера, которая должна минимизировать показатель времени отключения сети, заключается в обеспечении повторных циклов АПВ через временные интервалы, установленные в модуле управления. Помимо повышения надежности электроснабжения, как основной технический эффект от применения реклоузеров в соответствии с установленными показателями, такими как SAIFI (Системный индекс средней частоты прерываний), SAIDI (Системный средний индекс продолжительности прерываний) и MAIFI (Мгновенный средний индекс частоты прерываний ), реклоузеры могут использоваться в качестве секционирующего устройства, автоматического выключателя нагрузки или наружного устройства защиты в подстанциях и распределенных энергетических сетях. Гибкие функциональные настройки под конкретную энергетическую инфраструктуру делают вакуумный реклоузер универсальным решением в сетях среднего напряжения с номинальным напряжением до 38 кВ.

Применение фидера: Радиальный линейный реклоузер

Когда реклоузер установлен на радиальном фидере, он автоматически устраняет кратковременные неисправности и изолирует постоянные неисправности. На фидере можно установить более одного реклоузера, чтобы выборочно изолировать неисправности и обеспечить воздействие на меньшее количество потребителей.

Применение фидера: Реклоузер контура

Основной функцией решения, в котором используются реклоузеры в системе автоматического распределения, является восстановление электроснабжения точек потребителей в кратчайшие сроки. Для настройки системы автоматического восстановления используется более 3 ACR, соединенных друг с другом.

Места, где реклоузер соединяет фидеры вместе, называются соединительными точками контура реклоузера. Реклоузеры, расположенные ближе всего к подстанции, называются фидерными ACR. Между Feeder Tie ACR и Feeder ACR установлены реклоузеры Mid-Point.

Применение подстанции

Реклоузеры можно использовать для быстрого создания экономичных автоматических подстанций под открытым небом. Реклоузер обеспечивает полную функциональность защиты и автоматизации, необходимую на подстанциях. Устройства устанавливаются не только на вновь проектируемых подстанциях, но и используются для замены устаревших коммутационных аппаратов на действующих подстанциях.

Встроенная защита и автоматизация реклоузеров, устанавливаемых на подстанциях, позволяет выполнять:

• Защита фидеров от междуфазных замыканий, однофазных замыканий на землю, а также АПВ
• Защита логических шин
• Вход автоматического резервного питания
• Измерение токов и напряжений с помощью встроенных датчиков

Соединение распределенной генерации

Переход от централизованных к децентрализованным системам электроснабжения потребителей на локальных территориях, позволяющий использовать распределенные возобновляемые источники энергии, называемые распределенной генерацией (РГ), такие как солнечная энергетика, гидрогенерация, ветроэнергетика и генерация мощности (природный газ). ) так далее.

Традиционный способ подключения распределенной генерации к сети предполагал строительство типовых вторичных подстанций. К сожалению, такая схема подключения сопряжена с большими затратами на проектирование и проектирование, что делает некоторые проекты экономически невыгодными. Столь щедрые капиталовложения в обычные распределительные устройства и здания подстанций могут быть оправданы только для крупных электростанций, где токи короткого замыкания и ограничения по нагрузке требуют специализированного высококлассного оборудования. Однако большинству возобновляемых генераторов не требуются экстремальные характеристики. Таким образом, использование автоматического реклоузера в качестве основного интерфейса соединения между возобновляемым источником энергии и электрической сетью становится экономически эффективной альтернативой подстанциям.

Координация реклоузеров и секционаторов

Секционатор — это аналогичное устройство автоматизации распределения, которое используется для изоляции поврежденной секции питателя. В отличие от реклоузера, у секционирующего устройства нет возможности отключения при неисправности, и он зависит от автоматического выключателя или реклоузера фидерной линии вышестоящей подстанции. Как только вышестоящее устройство прерывает ток короткого замыкания, секционатор начинает подсчет количества срабатываний. После запрограммированного количества срабатываний реклоузера секционатор открывается в течение периода времени, когда реклоузер открыт. Это позволяет реклоузеру безаварийно восстанавливать электропитание фидерной секции. В радиальном питателе можно последовательно установить несколько секционаторов. Для обеспечения селективности первым должен сработать самый дальний от устройства защиты секционатор, после следующего счета должен сработать предшествующий секционатор и т.д. Секционеры — это более экономичное решение для автоматизации, однако оно имеет много ограничений и меньшую гибкость. Секционеры являются несколько более экономичным решением автоматизации, однако практически приводят к гораздо меньшей эффективности при сокращении SAIDI/SAIFI из-за невозможности связи со SCADA-системой»

Реклоузеры по типу изоляции

Некоторые устаревшие технологии реклоузеров в последние дни включают маслонаполненные гидравлические реклоузеры и устройства с элегазовой изоляцией. Они создают множество проблем для коммунальных предприятий с точки зрения технического обслуживания, безопасности и соблюдения экологической политики. В самых современных реклоузерах применяется твердодиэлектрическая изоляция, не требующая технического обслуживания и обладающая высокой устойчивостью к суровым погодным условиям.

Ключевые компоненты реклоузеров

Все реклоузеры состоят из трех основных элементов: коммутационного модуля, шкафа управления и кабеля управления. Обычно в комплектацию также входит трансформатор напряжения (напряжения), монтажный комплект и разрядники для защиты от перенапряжений. Однолифтовый реклоузер поступает к заказчику уже в собранном виде, его нужно только поднять на опору и подключить к первичным проводам и земле.

Использование вакуумного переключения в реклоузерах

В настоящее время вакуумная коммутация является наиболее популярной технологией в недавно построенных распределительных устройствах среднего напряжения. Прерывание тока происходит в вакуумном баллоне, где происходит гашение дуги за счет эффективной деионизации промежутка и быстрого восстановления диэлектрической прочности. В отличие от вакуума, другие среды отключения, такие как масло и элегаз, производят больше энергии рассеяния дуги и имеют продукты горения дуги, поэтому они менее безопасны и имеют меньший срок службы контактов. Вакуумные прерыватели также могут выдерживать более высокие переходные восстанавливающиеся напряжения по сравнению с другими средами, что важно для предотвращения повторного возгорания дуги.

Расчет оптимального расположения реклоузера цепи

Когда дело доходит до выбора места для установки реклоузеров в системе распределения, коммунальные предприятия часто сталкиваются со сложной инженерной задачей соблюдения различных ограничений. С одной стороны, операторы распределительных сетей стремятся улучшить показатели надежности системы (SAIFI, SAIDI), но, с другой стороны, они ограничены капитальными затратами и должны быть уверены, что принимают наиболее эффективное решение.

В самом общем случае следует придерживаться следующих принципов:

1. Абсолютно необходимо установить реклоузер или автоматический выключатель с функцией автоматического повторного включения в начале фидера.
2. Реклоузеры более эффективны в петлевых фидерах, чем в радиальных фидерах.
3. Предпочтительное расположение реклоузеров должно быть выбрано командой инженеров по критериям минимизации SAIDI и SAIFI с использованием информации о количестве потребителей на секциях, распределении нагрузки, установленном оборудовании, топологии сети и некоторой другой информации. Обычно это очень сложно решить без специализированного инженерного программного обеспечения, и некоторые производители реклоузеров могут предложить это как услугу.

Ni * Li = константа

• Ni – количество клиентов на i-м участке
• Li – общая длина ВЛ на i-м участке (с ответвлениями)

Реальные местоположения должны быть скорректированы с учетом:

• Близость к дорогам для облегчения доступа транспорта
• Условия качества связи
• Особо важные потребители нагрузки
• Невозможность установки реклоузера в определенном месте

Выводы

Подводя итоги после рассмотрения практического применения реклоузеров, можно переформулировать теоретическое определение реклоузера в практическое: необслуживаемое интеллектуальное устройство с особым функционалом и конструктивными особенностями, позволяющими создавать надежные и эффективные распределительные сети.

Использование реклоузеров является эффективным способом повышения надежности электроснабжения потребителей. Эффективные алгоритмы позволяют определить оптимальные места расположения реклоузеров в электросети, что приводит к наибольшему снижению частоты отключений потребителей. Удовлетворенность клиентов возрастает, поскольку перебои в подаче электроэнергии сведены к минимуму.

Внедрение реклоузеров в распределительных сетях среднего напряжения является перспективным, технологически и экономически выгодным мероприятием. Их использование позволяет снизить ущерб от потерь мощности, повысить надежность электроснабжения и сократить время обслуживания энергетического оборудования, а также повысить безопасность обслуживающего персонала.

Тестирование и ввод в эксплуатацию распределительного реклоузера в сетевых солнечных электростанциях

Быстрое проникновение фотогальванических элементов (PV) в электрические сети потребовало более глубокого оперативного и технического понимания схем защиты в фотоэлектрических фермах. Эффективная схема защиты обеспечивает надежное и безопасное функционирование подключенной к сети системы, а тестирование и ввод в эксплуатацию всей схемы защиты для подтверждения ее работоспособности имеет первостепенное значение. В этой статье представлена ​​стандартная сетевая архитектура фотоэлектрической фермы и обсуждается, как восстановить нормальную работу системы с помощью схем повторного включения.

Распределенная генерация (DG) получает все большее распространение в сфере коммунальных услуг страны, но до недавнего времени отсутствовали единые правила, позволяющие производителям возобновляемой энергии подключаться к коммунальной сети. Это значительно усложняет установку возобновляемых источников энергии и, вероятно, сдерживает внедрение DG на территории заказчика. Чтобы устранить эти сложности, IEEE представила стандарт межсоединений IEEE Std. 1547 в 2003 году для облегчения развертывания возобновляемых источников энергии и других форм РГ путем определения технических и институциональных требований и условий, которые должны соблюдать коммунальные предприятия и владельцы систем РГ.

Стандарты IEEE и Североамериканской корпорации по надежности (NERC) предназначены для удовлетворения потребностей в надежности взаимосвязанных систем электроснабжения. Эти стандарты применяются к объемным электрическим системам (BES), указанным в определении BES, принятом Федеральной комиссией по регулированию энергетики (FERC) в марте 2014 года.

В некоторых случаях нормы применяются к устройствам и потребностям, выходящим за рамки BES. По мере того, как к сети подключается все больше распределенных энергоресурсов, их влияние на общую энергосистему становится существенным. При более высоких уровнях проникновения могут возникнуть проблемы с загрузкой линии передачи, напряжением сети и частотой системы во время штатной или нарушенной работы. Поэтому всестороннее тестирование и ввод в эксплуатацию устройств, которые являются частью распределенной генерации, и их взаимосвязь заслуживают пристального внимания. В этой статье рассматриваются испытания защиты контроллеров реклоузеров, которые являются важной частью многих сетевых систем возобновляемой энергии.

Описание системы

Типичная солнечная фотоэлектрическая система коммунального масштаба показана на рис. 1. Система разделена на три подсистемы: система постоянного тока, система коллектора переменного тока и система уровня распределения.

Рисунок 1: Однолинейная схема для основных зон солнечной фермы коммунального масштаба

• Система постоянного тока состоит из солнечных батарей, объединительных коробок, предохранителей и разъединителей, работающих от постоянного тока. Конкретные потребности в защите от перегрузки по току каждой подсистемы основаны на требованиях к блокам объединения массивов.
• Система коллектора переменного тока расположена на стороне переменного тока инвертора и обычно состоит из общей шины 480 В переменного тока.
• На выходе коллекторной системы появляется распределительная система. Электроэнергия от солнечной фермы подается через повышающий трансформатор, который преобразует системное напряжение с 480 В переменного тока в 12,5 кВ переменного тока, позволяя подключаться к напряжению распределительной сети. Эта подсистема состоит из трансформаторов напряжения (ТН), трансформаторов тока (ТТ), подземного и воздушного кабеля среднего напряжения, счетчика доходов и реклоузера среднего напряжения, оснащенного электронным реле.

Инверторы на солнечной ферме преобразуют энергию постоянного тока в переменный. Каждый инвертор имеет защиту от перегрузки по току и перенапряжения. Сторона защиты постоянного тока изолирована от стороны переменного тока, включая изолированные системы замыкания на землю. Действительно, к каждой подсистеме применяются индивидуальные схемы защиты. Однако в этой статье основное внимание уделяется требованиям защиты для системы уровня распределения.

Межсоединение и защита

IEEE Std. 1547-2018 описывает требования для соединения фотоэлектрических ферм. Фотоэлектрическая солнечная ферма классифицируется как распределенный энергетический ресурс (DER) и поэтому должна соответствовать эксплуатационным требованиям, чтобы реагировать на аномальные напряжения и частотные события в инженерной сети.

Условия для присоединения включают активную и реактивную мощность и требования к напряжению/мощности. Трехфазные инверторы отвечают за их регулировку в системе. Инверторы действуют как связующее звено между системой постоянного тока и системой коллектора переменного тока, как показано на рис. 1.

На рис. 2, подробное изображение системы уровня распределения, показано расположение переключателя и реле реклоузера.

Рисунок 2: Система уровня распределения для соединения солнечных фотоэлектрических систем

Реклоузер среднего напряжения и его релейная система должны реагировать на возмущения САЭ коммунальной сети. Стандарт IEEE 1547 устанавливает требования по времени срабатывания для принудительного отключения из-за обрыва фазы, условий неисправности АЗС, выхода за пределы допустимого напряжения или частоты. Таблица 1 и Таблица 2 указывают границы для напряжения и частоты соответственно.

В условиях неисправности напряжение сети (линейная сторона выключателя повторного включения) может выходить за пределы нормальных рабочих значений, что приводит к колебаниям мощности. Поэтому стандарт рекомендует два уровня пониженного напряжения и повышенного напряжения. Чтобы соответствовать требованиям, необходимо контролировать системное напряжение на стороне сети реклоузера. Контроллер реклоузера среднего напряжения, выбранный для этой статьи, может принимать шесть входов напряжения. Три ввода со стороны коммунальных сетей, питаются от трех распределительных трансформаторов мощностью 0,5 кВА; три входа – со стороны генерации, от трех маломощных емкостных датчиков напряжения, расположенных во вводах реклоузера с твердым диэлектриком.

Стандарт также предлагает уровни пониженной и повышенной частоты, которые напрямую касаются стабильности защиты системы и косвенно ответственны за непреднамеренное изолирование.

Когда переключатель реклоузера среднего напряжения срабатывает и изолирует фотоэлектрическую ферму от сети, релейный механизм должен гарантировать повторное подключение, как только состояние сети станет нормальным и установится нормальное напряжение. Схемы, включающие автоматическое повторное включение (рис. 3), могут обеспечить надлежащее отключение и повторное включение солнечной фотоэлектрической фермы для поддержания производства, в то время как солнечная фотоэлектрическая установка подает максимально доступную мощность. Последовательность повторного включения должна быть согласована с местной аварийно-спасательной службой, поскольку автоматическое повторное включение в цепь требует одобрения соответствующей коммунальной службы. Ненормальные условия должны приводить к мгновенному прекращению рабочего режима, а восстановление поведения соединения должно быть скоординировано для надлежащих характеристик времени повторного включения.

Рис. 3: Условия срабатывания реле выключателя повторного включения среднего напряжения

Внешние условия, такие как отказ батареи, ручное отключение кнопки, срабатывание желтой ручки и режим ожидания реле, должны учитываться в последовательности повторного включения среднего напряжения.

Проверка и ввод в эксплуатацию

Для надежной работы взаимосвязанной системы испытания и ввод в эксплуатацию защитных элементов для выключателя повторного включения среднего напряжения должны быть выполнены с удовлетворительными результатами.

Функциональные испытания

Функциональные испытания включают в себя проверку отдельных защитных элементов, которые используются в логике контроллера реклоузера среднего напряжения, на соответствие требованиям к межсетевому соединению. Испытываемый микропроцессорный контроллер может выдерживать двухфазное напряжение: одну фазную обмотку тока и одну обмотку нейтрального тока. Он также может функционировать как однофазный или трехфазный расцепитель и замыкать для приложений повторного включения.

• Элементы минимального/повышенного напряжения. Два элемента минимального и максимального напряжения настроены на вторичное напряжение между фазой и нейтралью. Временные задержки задаются в единицах циклов (рисунок 4). Любое современное оборудование для проверки реле, которое может обеспечить трехфазное напряжение, может быть б/у.

Рис. 4: Настройки элемента напряжения

• Тест срабатывания. На рис. 5 показано, что тест срабатывания может быть разработан с использованием ступенчатого снижения с номинальным вторичным напряжением в качестве предаварийного состояния. Начало линейного изменения можно установить на 110 % от ожидаемого значения срабатывания уровня 1 (100,2 В), а остановку можно установить на 90 %. Пользователи могут выполнять трехфазное и/или однофазное линейное изменение для проверки всех типов неисправностей: ABC, AB, BC, CA, AN, BN, CN. Установка времени выдержки также имеет решающее значение в этом приложении, поскольку элементы минимального напряжения связаны с временной задержкой. На рис. 5 показано, что временная задержка между каждым приращением сохраняется выше 100 циклов.

Рис. 5. Схема проверки срабатывания при пониженном напряжении уровня 1

• Проверка синхронизации. Этот тест синхронизации можно выполнить с использованием двух последовательностей состояний. Первое состояние может быть установлено для имитации условий номинальной нагрузки с заданной продолжительностью времени; второе состояние может быть установлено как внезапное падение напряжения, чтобы имитировать состояние отказа при пониженном напряжении. Рисунок 6A и рисунок 6B показывают установку. См. результаты в Таблице 4. Аналогичным образом могут быть выполнены испытания на перенапряжение.

Рис. 6A: Настройка проверки синхронизации уровня 1 при пониженном напряжении: состояние нагрузки

• Неудачное повторное включение. Как следует из названия, этот тест можно выполнить, чтобы проверить, работает ли логика повторного включения должным образом, и устройство повторного включения переходит в состояние блокировки при наличии какой-либо постоянной неисправности. Для инициирования цикла повторного включения контроллер обеспечивает возможность установки логических уравнений в качестве настройки. Эта настройка является настройкой обнаружения переднего фронта и контролируется состоянием реклоузера. Обычно он запрограммирован на срабатывание при выполнении условия отключения. Кроме того, тестируемый контроллер имеет независимые настройки для однополюсного и трехполюсного режима работы. Особое внимание необходимо, чтобы шаблон теста работал в соответствии с установленным режимом работы.
  В схеме используется трехфазный реклоузер, способный одновременно отключать и включать все три фазы. Он рассчитан только на одно повторное включение перед переходом в состояние блокировки в случае постоянной неисправности.
  Как правило, последовательность состояний используется для разработки тестового шаблона для проверки последовательности автоматического повторного включения в контроллере автоматического повторного включения среднего напряжения. И контроллер, и реклоузер на опоре могут тестироваться одновременно. Можно использовать любое современное испытательное оборудование с интерфейсом для подключения кабеля управления. В ситуации, когда требуется только тестирование контроллера, нет необходимости в специальном оборудовании с интерфейсом. Двоичные выходы на испытательном оборудовании можно использовать для имитации состояния выключателя.
  В зависимости от количества снимков, файл секвенсора состояний можно настроить на количество состояний. Поскольку в тестируемом контроллере запрограммирован один выстрел, общее количество необходимых состояний будет равно пяти.
  • Предаварийное состояние 1 необходимо для имитации условий нагрузки с замкнутым выключателем на время, необходимое контроллеру для сброса предыдущей блокировки. Если контроллер уже находится в состоянии сброса, нет необходимости откладывать.
  • Состояние 2 можно запрограммировать для имитации условий отключения, которые инициируют последовательность повторного включения. В этом состоянии испытательное оборудование ожидает получения сигнала отключения; следовательно, тайм-аут должен быть достаточно длинным на случай, если в логике отключения есть какие-либо временные элементы. В соответствии с логической схемой выхода отключения, описанной в предыдущем разделе, однофазное пониженное напряжение может быть смоделировано как неисправность.
  • Состояние 3 может быть смоделировано аналогично состоянию 2, в котором состояние неисправности все еще сохраняется. В рамках соглашения с операторами коммунальных служб о повторном подключении тестируемый контроллер должен ждать четыре часа, прежде чем перейти к блокировке, если он не считывает трехфазное исправное напряжение.

  В целях тестирования время ожидания можно сократить, поскольку это всего лишь таймер. Отчет о событии, показанный на рис. 7, указывает на срабатывание трехфазной блокировки (79LO3P) после истечения времени таймера, который в этом конкретном сценарии установлен на 23 цикла.

• Успешное повторное включение. Как следует из названия, этот тест проверяет, что логика повторного включения работает должным образом и переходит в состояние сброса при возникновении какой-либо временной неисправности. Подобно неудачному тесту повторного включения, можно использовать секвенсор состояния. Более того, этот тест позволит убедиться, что установленный таймер интервала открытия для выстрела повторного включения работает должным образом. Состояние 1 и состояние 2 можно скопировать и вставить из предыдущего теста. Состояние 3 может быть смоделировано как состояние размыкания выключателя повторного включения с тайм-аутом, равным минимальной продолжительности отключения, установленной в контроллере. Таймер обычно устанавливается на 40 циклов для реклоузеров с электроприводом; видно, что для быстрых реклоузеров он составляет около 12 циклов. Этот 40-цикловый таймер эффективно увеличивает время автоматического повторного включения к любому открытому интервалу; поэтому лучше иметь отдельные состояния для целей отчетности. Имея это в виду, состояние 4 может быть разработано для испытательного оборудования, ожидающего получения сигнала повторного включения с тайм-аутом, немногим превышающим установленное время интервала открытия для выстрела 1.
• Тест желтой ручки управления. Некоторые реклоузеры оснащены желтой ручкой управления, которая позволяет открывать реклоузер вручную. Потянув ручку вниз, размыкаются и блокируются главные контакты и размыкается низковольтная замыкающая цепь реклоузера. Состояние рукоятки передается через кабель управления на контроллер. Контакты в цепях срабатывания/замыкания размыкаются и остаются разомкнутыми, когда соответствующие внешние рукоятки на отдельных полюсах потянуты в положение блокировки. Во многих ситуациях только один из оптоизолированных смачивающих входов контроллера контролирует комбинированное состояние рукоятки для отдельных полюсов реклоузера. Контроллер переключается в трехфазную блокировку после обнаружения нарастающего фронта на этом входе.
  Двоичные выходы на любом современном испытательном оборудовании можно использовать для имитации состояния рукоятки, когда выключатель реклоузера не подключен к контроллеру. Имитация состояния замкнутого контакта для этого входного напряжения смачивания указывает на нормальную систему, тогда как состояние разомкнутого контакта обеспечивает рабочее состояние рукоятки для контроллера. Состояние 1 и состояние 2 в тестовом программном обеспечении могут быть спроектированы таким же образом, как и неудачный тест повторного включения, с добавлением обеспечения закрытого состояния двоичного выхода для желтой ручки. Состояние 3 должно иметь открытый бинарный выход.

Частотные элементы
Элементы пониженной и повышенной частоты должны быть проверены на уровень срабатывания и время срабатывания. Эти элементы независимы в контроллере и следуют концепции работы с независимым временем, когда таймер запускается в момент достижения срабатывания и останавливается после установленного времени работы независимо от уровня частоты. Крайне важно знать единицы (циклы или секунды) установленного времени, прежде чем переходить ко всем тестам.
Для тестов срабатывания линейное изменение частоты выполняется с длинной последовательностью, чтобы контролировать фазовый угол на каждом шаге последовательности, чтобы создать плавную форму волны, а не скачкообразную. Формула для расчета фазового сдвига для получения гладкой основана на вращении векторов с различной пульсацией (частотой).
Векторы A1 и A2 на рис. 8 представляют векторы текущей и будущей частоты. Алгоритм является рекурсивным и основан на вычислении фазового угла вектора с более высокой частотой, чтобы убедиться, что, когда частота должна измениться, предыдущая частота и новый вектор частоты перекрываются, указывая на непрерывный переход.
Время от одного шага до другого должно быть детерминированным, чтобы вычислить фазовый угол следующего вектора и точно знать, когда частота изменится. По этой причине тестовое программное обеспечение часто использует метод, использующий изменение состояния при пересечении нуля.

Рисунок 8a: Векторы частоты на оси времени

 

Рисунок 8b: Векторы частоты на оси времени

Другой важной концепцией является понимание метода измерения реле. Большинство реле настраивают алгоритмы обработки для отслеживания частоты, и это может сделать время срабатывания короче или длиннее, чем ожидалось. Время отклика частотных элементов на действительное изменение частоты составляет около трех циклов в тестируемом контроллере. Команда тестировщиков должна следить за тем, чтобы не пропустить временной интервал более трех циклов между изменениями частоты в тестовом программном обеспечении.
Частотные элементы контроллера работают на частоте, определяемой клеммой напряжения на стороне источника фазы А. Также запрограммирована проверка контроля пониженного напряжения, чтобы гарантировать, что частотные элементы не сработают в условиях неисправности, поскольку неисправности создают переходные процессы, которые могут привести к неправильному измерению частоты системы. Частотные элементы блокируются до тех пор, пока напряжение в системе не восстановится выше заданного порога, который в тестовом примере установлен на уровне 12,5 Вольт. На рис. 9 показаны параметры, рассматриваемые в этой статье.

Рисунок 9: Настройки частотного элемента

Элементы частоты имеют довольно жесткие допуски, и ввод правильной информации имеет решающее значение. Допустимое отклонение три раза для тестируемого контроллера составляет +/- 0,25 цикла плюс +/- 0,1%, а точность срабатывания составляет +/- 0,01 Гц. На рис. 10 показан экран настройки теста со всей полезной информацией. Вводится предаварийное напряжение между фазой и нейтралью 69 В, что выше, чем уставка блока UV, равная 12,5 В. Обратите внимание, что программное обеспечение запрограммировано на использование двух бинарных входов на испытательном оборудовании. Вход 1 срабатывает при достижении срабатывания, тогда как вход 2 срабатывает по истечении времени срабатывания. Начальное время, равное трем циклам, обычно используется для целей отслеживания частоты, описанных ранее.

Рисунок 10: Установка для проверки частотных элементов

На Рисунке 11, Рисунке 12, Рисунке 13 и Рисунке 14 показаны результаты частотных элементов. Необходимы тесты срабатывания и синхронизации.

Рисунок 11: Результаты теста на пониженную частоту

Рисунок 12: Результаты теста на пониженную частоту

0288 Ввод в эксплуатацию и испытания на совместимость

Эта группа испытаний включает полевые испытания, которые полезны для проверки работы и взаимодействия системы, то есть динамического отклика сетевых инверторов и переключателя повторного включения в точке общего соединения (PCC). ).

Шаг 1 . Проверьте компоненты системы. Группа по вводу в эксплуатацию должна проверить инженерные параметры и подтвердить правильность программирования инверторов и настроек управления реклоузером. Результаты испытаний должны быть задокументированы в соответствии с требованиями ANSI/NETA ATS и координационного исследования. Локальная система SCADA должна обеспечивать статус каждого инвертора.

Шаг 2. Проверьте полную последовательность:

1. Утилита намеренно пропустит фазу.
2. Сразу же после обрыва фазы выключатель реклоузера должен отключиться, а инверторы не должны вырабатывать мощность.
3. Утилита возвращает пропавшую фазу и восстанавливает напряжение. Реклоузер немедленно предпринимает действия для проверки нормального напряжения на стороне сети.
4. Время проверки обычно доступно как параметр в логике реле реклоузера и может быть легко проверено.
5. После этой задержки происходит повторное включение и восстанавливается напряжение в сети и на стороне линии инверторов.
6. Напряжение восстановлено, и инверторы должны быть рассчитаны на проверку начала выработки энергии примерно через пять минут.
7. Повторяется одна и та же процедура с отбрасыванием каждой фазы.

Шаг 3. Последним рекомендуемым шагом является проверка последовательности фаз. Падение напряжения фазы А на стороне выключателя реклоузера должно привести к такому же падению фазы на реклоузере. Точно так же другие фазы должны быть проверены на полную последовательность фаз.

Заключение

Требования к подключению к сети распределенной генерации требуют тщательного изучения для соответствия требованиям EPS. В этой статье представлены процедуры тестирования релейной защиты, чтобы помочь в проверке управления и работы реклоузера среднего напряжения в составе системы солнечной электростанции.

Стратегические шаги в процедурах тестирования реле включали проверку реальной работы реклоузера среднего напряжения на PCC, включая подробные практические сценарии, в которых система релейной защиты должна реагировать должным образом для обеспечения непрерывности работы (т. е. повторное подключение и скоординированные проверки), а также защита активов оборудования (т. е. согласованное отключение и блокировка)

Несмотря на то, что невозможно подвергнуть систему защиты реклоузера среднего напряжения всем возможным сценариям в постоянно меняющейся сети, важно иметь методологию тестирования для проверки настроек системы защиты и скоординированного реагирования с другими частями солнечных ферм, т. е. инверторы.

Мохит Шарма в настоящее время является частью команды инженеров Megger, где он проектирует, разрабатывает и проверяет решения для тестирования в области защиты и автоматизации систем. В 2015 году он присоединился к компании Megger в качестве инженера по приложениям для продуктов реле защиты после получения степени магистра в области проектирования систем электроснабжения в Университете штата Северная Каролина, Роли. Мохит получил степень бакалавра технических наук в области электротехники в Национальном технологическом институте в Бхопале, Индия, и работал в компании India-bulls Power в качестве инженера по обслуживанию электрооборудования, отвечая за испытания и техническое обслуживание распределительных устройств низкого и среднего напряжения. В настоящее время он является членом IEEE-PSRC.

Луис Монтойя, PE , работал в отрасли на нескольких должностях в электротехнической промышленности в качестве инженера-менеджера в области электрических испытаний и проектирования низко- и среднего напряжения.