Pilotprojekte zum Schutz der Übertragungsleitungen
Wann setzen wir Pilotprojekte ein?
Pilotprojekte messen und überwachen gleichzeitigSystemparameter an allen Terminals einer Übertragungsleitung, lokal und entfernt, und reagieren dann gemäß ihren vorbestimmten Funktionen. Diese Schemata erfordern die Verwendung eines Kommunikationskanals, der durch Pilotdrähte, Mikrowellen, Glasfaser- oder Stromleitungsträger bereitgestellt werden kann.
Pilotprojekte zum Schutz der Übertragungsleitungen (Bildnachweis: Siemens)
Wenn die gemessenen Parameter Schwellenwerte überschreiten, werden entsprechende Maßnahmen eingeleitet.
Pilotprojekte können im Allgemeinen in zwei Hauptkategorien unterteilt werden. Diese Kategorien sind Richtungsvergleich und Phasenvergleich. Richtungsschemata verwenden Richtungsabstandsrelais zur Phasenfehlererkennung und entweder Richtungsabstandsrelais oder Richtungsüberstromrelais zur Erdfehlererkennung.
Die Entscheidung für die Auslösung basiert auf Überschreiten der Relaiseinstellungsschwellenwerte und der Fehler befinden sich in der vorgegebenen Richtung für die Auslösung.
Phasenvergleichsschemata sind von Natur aus gerichtet und sicher und lösen keine Fehler außerhalb des Schutzbereichs aus.
1. Richtungsvergleich
Richtungsvergleichsschemata sind in vier Kategorien unterteilt:
1.1 Blockierungsschemata
Richtungsvergleichsblockierung verwendet DistanzRelais als Richtungsanzeiger und Blockierung von Phasenfehlern. Für Fehleranzeigen und Blockauslösung können entweder Distanz- oder Richtungsüberstromrelais verwendet werden.
Jedes Terminal verfügt über Auslöse- und Startrelais. Das Auslöserelais reicht in Richtung des entfernten Terminals und etwas darüber hinaus. Das Startrelais reicht rückwärts vom geschützten Bereich weg. Das Auslöserelais versucht bei seinem Auslösen eine Auslösung, es sei denn, es wird durch Empfang eines Sperrsignals (Träger, Audioton oder Mikrowelle) von der Gegenseite gestoppt. Die Startrelais an jedem Ende lösen das Blockiersignal aus.
Wenn also nur die Auslöserelais den Fehler sehen, ist es der Fallist innerhalb des geschützten Abschnitts und beide Enden stolpern. Wenn sich der Fehler nur außerhalb eines Endes befindet, schalten die Startrelais an diesem Ende und senden ein Blockiersignal an das entfernte Ende, das andernfalls ausgelöst würde. Die Bodenrelais arbeiten ähnlich.
Der Kommunikationskanal ist für nicht erforderlichAuslösen der Unterbrecher, da die Unterbrecher bei Fehlen des Blockiersignals auslösen. Ein Ausfall des Kanals kann dazu führen, dass die Unterbrecher bei benachbarten Leitungsfehlern innerhalb der Reichweite der Distanzrelais überfahren werden.
Ein blockierender Richtungsvergleich wird üblicherweise mit Trägereinrichtungen vom Typ Ein / Aus verwendet. Da es nicht notwendig ist, ein Signal durch einen Fehler zu steuern, um dieses Schema zu betreiben, ist es das am weitesten verbreitete Carrier-Relay-System. Siehe Abbildung 1.
Abbildung 1 - Vergleich der Blockierungsrichtungen
1.2 Entsperrungsschemata
Die Entsperrung des Richtungsvergleichs ähnelt dem Blockierungsschema, mit der Ausnahme, dass die Startrelais gelöscht werden und das Sperrsignal "Guard" kontinuierlich gesendet wird. Siehe Abbildung 2.
Das Kommunikationssignal für ein Entsperrungsschema verwendet a Frequenzumtastungskanal (FSK).
Bei einem internen Fehlerwird die Frequenz auf die verschoben Entsperren, "Auslöse" -Frequenz. Die Empfänger empfangen die Auslösefrequenz und schließen den Ausgangskontakt, wodurch der Leistungsschalter in Reihe mit dem 21P-Relaisausgangskontakt ausgelöst wird.
Bei einem externen FehlerIn Reichweite eines der 21P-Relais wird das entfernte 21P-Relais den Fehler erkennen, während das lokale 21P-Relais den Fehler nicht erkennt, da es hinter dem Relais liegt.
Das entfernte 21P-Relais verschiebt seine Sendefrequenz zum Auslösen.
Das lokale 21P-Relais sendet die Fahrt nichtFrequenz oder schließen Sie die 21P-Ausgangskontakte. Die Linie bleibt somit in Betrieb. Wenn die Empfänger kein Schutzsignal und kein Auslösesignal empfangen, erlauben die Empfänger normalerweise ein Schließen des Empfängerkontakts von 150 ms, damit der 21P-Relaiskontakt die Leitung auslösen kann.
Nach dieser Zeit sperrt der Kommunikationskanal.
Abbildung 2 - Richtungsvergleichsblockierung
Dieses Schema ist sicherer da wird mit zuviel überspitzen vermiedendie Ausnahme des 150-ms-Intervalls während des Signalverlusts. Die Zuverlässigkeit wird verbessert, da der Kommunikationskanal kontinuierlich arbeitet und überwacht werden kann, um im Fehlerfall einen Alarm zu erzeugen.
Das Schema ist für Leitungen mit zwei und mehreren Anschlüssen anwendbar. Zwischen jedem Paar von Leitungsanschlüssen sind getrennte Kanäle erforderlich.
1.3 Übergreifende Transferreisepläne
Permissive Überreichweite ist auch ein einfaches Schema,An jedem Anschluss ist nur ein Fehler bei der Erkennung von Überreichweiten erforderlich. Dieser Fehlerdetektor sendet sowohl ein Auslösesignal als auch eine lokale Auslösung durch einen Kontakt am Empfänger.
Wenn beide Relais einen Fehler erkennen, lösen beide Enden gleichzeitig aus.
Diese Kanäle werden normalerweise mit Audiotönen mit Frequenzumtastung über Mikrowellen-, Standleitungs- oder Glasfaser-Kommunikation verwendet.
Das übergreifende Transferfahrtschema bietetHochsicherer Schutz der Übertragungsleitung, da für das Auslösen ein Auslösesignal an beiden Enden der Leitung erforderlich ist. Die Zuverlässigkeit des Schemas kann geringer sein als die Sperrschemata, da das Auslösesignal empfangen werden muss, bevor das Auslösen eingeleitet wird.
Das Schema wird häufig verwendet wenn für ein vorhandenes nicht-pilotiertes System Kommunikationen für die Pilotierung hinzugefügt wurden.
1.4 Unterschreitende Transferreisen
Transferreisen mit geringer Reichweite umfassen zwei Varianten: Direkte Unter- und Freizügigkeit.
Die Kommunikation für diese Art der Weiterleitung erfolgtIm Allgemeinen dasselbe wie für die Systeme mit Überreichweite, wobei Audiotöne mit Frequenzumtastung über Mikrowellen-, Standleitungs- oder Glasfaser-Kommunikationskanälen verwendet werden.
1.4.1 Direkte Underreach
Diese Form des Schutzes erfordert nur ein einzelner Abstandsfehlerdetektor an jedem Ende. Es muss kurz vor dem entfernten Ende eingestellt werden und löst gleichzeitig den lokalen Unterbrecher aus und sendet ein Auslösesignal an das entfernte Ende, das unmittelbar nach Empfang des Signals ausgelöst wird.
Beachten Sie, dass nach Erhalt eines Auslösesignals keine Bestätigung vor Ort erforderlich ist.
Siehe Abbildung 3.
Abbildung 3 - Direktes Underreach-Schema
1.4.2 Freizügige Reichweite
Dieses Schema ist identisch mit der direkten ReichweiteSchema mit der Hinzufügung eines Überreaktionsfehlerdetektors. Das Übertragungsauslösesignal erfordert eine lokale Bestätigung durch diesen Fehlerdetektor, bevor eine Auslösung erfolgen kann. Dies erhöht die Sicherheit des Systems und den sich daraus ergebenden Anwendungsbereich.
Sie wird normalerweise ausgewählt, wenn eine vorhandene Stufenabstandsrelaisleitung vom Piloten hinzugefügt werden soll. Siehe Abbildung 4.
Carrier wird normalerweise nicht verwendet, da ein Fehler das Kommunikationssignal kurzschließen und verhindern kann, dass das Signal das entfernte Terminal erreicht.
Abbildung 4 - Permissive Underreach Scheme
2. Phasenvergleich
Phasenvergleichsrelais-Systeme überwachen die Stromrichtung an jedem Leitungsanschluss der geschützten Leitung und übertragen diese Informationen über einen Kommunikationskanal an das andere Endgerät.
Jedes Line-Terminal vergleicht lokal und remoteStromrichtung und löst aus, wenn der Strom von beiden Klemmen in die Leitung fließt. Bei dem Kommunikationskanal handelt es sich normalerweise um eine Ein / Aus-Kommunikation, die nur dann sendet, wenn die Schwellenwerte des Überstromdetektors überschritten werden.
Strom- oder Distanzfehlerdetektoren werden dazu verwendetÜberwachen Sie das Stolpern. Diese Melder müssen über dem Leitungsladestrom eingestellt werden, der den Relais bei niedriger Last als interner Fehler erscheinen kann. Interne Timer müssen eingestellt werden, um die Laufzeit des Kommunikationskanals zu kompensieren.
Eine der beliebtesten Anwendungen dieses Systems sind Leitungen mit Serienkondensatoren weil es weniger wahrscheinlich ist, dass ein derartiges strombetriebenes Schema für Fehler in der Nähe der Kondensatoren fehlerhaft arbeitet
2.1 Pilotdraht
Dieses Schema ist eine Art Phasenvergleich da es die Stromrichtung an jeder Klemme vergleicht. Der Unterschied zu diesem Schema besteht darin, dass ein Paar Telefonkabel als Kommunikationskanal verwendet wird.
Ein spezieller Filter im Relais konvertiert dasdreiphasige Ströme auf eine einphasige Spannung und legt diese Spannung an die Drähte an. Wenn Strom durch den geschützten Abschnitt fließt, stehen sich die Spannungen an jedem Ende gegenüber und es fließt kein Strom in den Betriebsspulen.
Spezielle Überwachungsrelais geben einen Alarm aus, wenn dieDas Pilotdrahtpaar ist offen oder kurzgeschlossen. Die Drahtleitung muss einen ausreichenden Schutz gegen induzierte Spannungen und einen Anstieg des Erdpotentials der Station haben, darf jedoch keine Kohleblockschutzvorrichtungen verwenden, da die Leitung während des Schutzbetriebs in Betrieb bleiben muss.
Neutralisierungstransformatoren und Gasrohre mit gegenseitigen Entwässerungsreaktoren, alle mit ausreichenden Spannungswerten, bilden das bevorzugte Pilotdrahtschutzpaket.
Diese Weiterleitung hat den Vorteil der Einfachheit und erfordert keine potentielle Quelle. Es bietet keinen Backup-Schutz.
Seine Anwendung ist auf kurze Strecken von einer Meile Länge wegen Pilotdrahtkosten und erhöhter Belastung beschränkt. Die Zuverlässigkeit des Systems beruht auf der Integrität der Steuerleitungen.
In letzter Zeit wurden Pilotdrahtsysteme ersetztmit faseroptischen Systemen, die die Kommunikationssysteme bereitstellen, unter Verwendung eines Moduls zur Umwandlung der Ausgangsspannung in ein Lichtsignal. Diese modifizierten Systeme bieten ein zuverlässigeres und sichereres Schutzsystem.
2.2 Einphasenvergleich
Dieses Schema wendet ein Sequenzierungsnetzwerk anStromeingänge in das Relais, um einen einphasigen Spannungsausgang zu erzeugen. Dieser Ausgang ist proportional zu den positiven, negativen und nullphasigen Komponenten der Eingangsströme.
Dieses Signal wird quadriert, so dass der positive Anteil des Signals den positiven Anteil der Rechteckwelle liefert.
Siehe Abbildung 5.
Als Fehlermelder werden normalerweise strombetriebene Geräte verwendet. In einem Fall, in dem der Fehlerstrom geringer als der Laststrom ist, können impedanzbetriebene Einheiten zur Fehlererkennung verwendet werden.
Die Verwendung von Impedanzfehlerdetektoren erhöht die Kosten des Systems, da Leitungspotentiale für den Betrieb des Relais erforderlich sind.
Abbildung 5 - Einphasenvergleichsschema
2.3 Zweiphasenvergleich
Dieses Schema ähnelt dem einphasigen VerfahrenVergleichsschema mit der Ausnahme, dass Rechtecksignale für den positiven und den negativen Teil des einphasigen Spannungsausgangs des Sequenzierungsnetzwerks entwickelt werden. Jedes Signal erfordert einen separaten Kanal für die Übertragung von Informationen an den Remote-Standort.
Dieses Schema kann eine etwas höhere Erkennungsgeschwindigkeit bieten da Fehler sowohl im positiven als auch im negativen Abschnitt des einphasigen Spannungsausgangs des Sequenzierungsnetzwerks erkannt werden.
Dieses Schema wird normalerweise bei einem Frequenzverschiebungskanal verwendet, der kontinuierlich übertragen wird. Auf einem Netzleitungsträger ist es als Entsperrungsschema konfiguriert.
2.4 Vergleich der getrennten Phase
Dieses Schema ähnelt dem Einphasenvergleichsschema mit der Ausnahme, dass für jede Phase der Übertragungsleitung eine Rechteckwelle entwickelt wird. Für jede Phase ist ein Kommunikationskanal erforderlich, um die Kommunikation mit dem entfernten Terminal zu ermöglichen.
In jeder der drei Phasen werden Vergleiche angestellt. Die Funktionsweise des Schemas ist grundsätzlich wie oben in den vorherigen Phasenvergleichsschemas beschrieben.
Quellen:
- Design Guide für ländliche Umspannwerke des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten