Prvá polovica-vlny, piatej harmonickej alebo aktívnej zložky: Výber správneho algoritmu pre váš lokátor zemných porúch
Keď získavate selektor zemnej poruchy pre distribučnú sieť, pravdepodobne ste si všimli, že väčšina dodávateľov uvádza vo svojich technických listoch tri rovnaké algoritmy: prvá pol{0}vlna, piata harmonická a aktívny komponent. Čo tieto dokumenty len zriedka objasňujú, je, že tieto metódy nemožno voľne zamieňať. Každý z nich funguje spoľahlivo za špecifických prevádzkových podmienok, ale v iných zlyhá. Výber nesprávneho algoritmu môže znamenať rozdiel medzi dôslednou identifikáciou porúch a opakovaným posielaním posádok v teréne do nesprávneho podávača.
Najkritickejším faktorom je uzemnenie neutrálu vášho systému. Distribučné siete na celom svete používajú veľmi odlišné usporiadanie uzemnenia. Severské štáty a Nemecko sa vo veľkej miere spoliehajú na rezonančné uzemnenie, známe tiež ako Petersenova cievka. V 50-tych rokoch Francúzsko začalo inštalovať približne 40 Ω pevné obmedzovacie odpory na vidiecke neutrály transformátorov. Siete stredného-napätia v Severnej Amerike bežne používajú nízkoodporové uzemnenie, zatiaľ čo v Číne prevládajú neuzemnené a rezonančné{8}}uzemnené topológie. Každé nastavenie uzemnenia definuje signatúru poruchového prúdu, ktorú musí váš lokátor zistiť.
Prechodný prístup: prvá polovica{0}}vlny
Keď sa vyskytne jednofázová porucha v blízkosti vrcholu fázového napätia, kapacita na poruchovej fáze sa vybije cez bod poruchy, zatiaľ čo zdravé fázy sa začnú nabíjať. Toto generuje prechodný prúd nulovej sekvencie-. Jeho prvá polovica-cyklu má opačnú polaritu ako prúdy pozorované na neporušených podávačoch - a presne to deteguje prvá polovica-vlnového algoritmu.
Najväčšou výhodou tejto metódy je rýchlosť. Môže signalizovať poruchu v zlomku cyklu predtým, ako sa prechodné signály rozplynú. Jeho obmedzenie závisí od kľúčového predpokladu: porucha musí nastať blízko napäťovej špičky. Ak porucha začne blízko prechodu nuly napätia, prechodový signál bude príliš slabý na spoľahlivé porovnanie polarít a algoritmus môže nesprávne identifikovať, ktorý podávač je chybný. Simulačné testy ukazujú, že keď prechodový odpor stúpa, amplitúda prvej polovice-vlny na chybnom podávači klesá, zatiaľ čo amplitúdy na zdravých podávačoch sa zvyšujú. Nakoniec rozdiel v polarite úplne zmizne.
Nevyvážená kapacita systému zhoršuje tento pokles výkonu-.
V skutočných nasadeniach funguje prvá pol{0}}vlna najlepšie pre siete s veľkým množstvom nadzemných vedení. Tieto systémy majú tendenciu vidieť kovové chyby alebo chyby s nízkym{2}}odporom, ktoré narážajú na náhodné uhly napätia. Nie je ideálny pre káblové-ťažké siete alebo miesta, kde sa často vyskytujú chyby s vysokým{5}}odporom.
The Steady{0}}State Workhorse: Fifth Harmonic
Rezonančné-uzemnené mriežky predstavujú jedinečnú výzvu. Petersenova cievka je vyladená tak, aby kompenzovala základný-frekvenčný kapacitný poruchový prúd -, od ktorého závisí väčšina nástrojov na výber vedenia. Ale impedancia cievky pri piatej harmonickej je päťnásobkom jej hodnoty pri základnej frekvencii, zatiaľ čo kapacitná reaktancia linky klesá na jednu- pätinu. To znamená, že cievka sotva kompenzuje piate- harmonické prúdy, pričom zachováva známe vzťahy amplitúdy a fázy medzi napájačmi.
Preto sa detekcia piatej harmonickej stala štandardnou voľbou pre rezonančné-uzemnené systémy. Piaty -harmonický nultý- sekvenčný prúd na poruchovom napájači sa rovná súčtu príspevkov všetkých zdravých napájačov a prúdi v opačnom smere, čím sa vytvára jasný štandard pre výber poruchy.
Jeho hlavnou nevýhodou je nízky výkon signálu. Podiel piatej harmonickej zložky je zvyčajne menší ako 10 % základného poruchového prúdu a znižuje sa so zvyšovaním prechodového odporu. Harmonický hluk je tiež injektovaný nelineárnymi záťažami, ktoré zdieľajú rovnaké podávače s poruchou. Skúsenosti ukazujú, že ak má napájač nevyváženú kapacitu, údaje z piatych harmonických z chybného aj zdravého napájača sa príliš priblížia k sebe na spoľahlivú identifikáciu poruchy. Tento prístup funguje dobre pri poruchách s pevným alebo nízkym{5}}odporom, ale pri poruchách s vysokým-odporom sa nepresnosti zvyšujú.
Odporový signál: Aktívny komponent
Algoritmus aktívnej zložky funguje na inom princípe. Namiesto sledovania kapacitných alebo harmonických prúdov izoluje časť nula{1}}sekvenčného prúdu, ktorá sa fázovo vyrovnáva s nulovou{2}}sekvenčnou napätím - aktívnej alebo odporovej zložky. V odporovo{5}}uzemnených systémoch alebo zostavách kombinujúcich Petersenovu cievku a neutrálny odpor sa tento aktívny komponent objaví iba na chybnom podávači. Zdravé napájače prenášajú čisto kapacitný jalový prúd.
Táto logika je priamočiara a metóda sa vyhýba problémom so zrušením kapacitného prúdu, ktorý trápi rezonančné -uzemnené mriežky bez neutrálneho odporu. Má to však háčik: aktívny signál je malý. Na chybnom podávači normálne predstavuje len asi 10 % jalového prúdu. Pri vysokom prechodovom odpore môže napätie nulovej sekvencie klesnúť pod 50 % fázového napätia. Aktívna zložka sa zmenší natoľko, že chyby merania z prúdových a napäťových transformátorov sa stanú porovnateľnými so samotným signálom. Tento algoritmus funguje dobre, keď má neutrál vyhradenú odporovú cestu k zemi -, napríklad odpor zapojený paralelne alebo sériovo s cievkou. Rezistor zosilňuje aktívny signál a poskytuje silné, jednoznačné čítanie.
Praktický rámec rozhodovania
Neexistuje žiadny univerzálny „najlepší“ algoritmus. Správny výber závisí od elektrických charakteristík vašej siete.
- Ak je vaša sieť neuzemnená a poruchy sú väčšinou nízke-odolnosť: prvá polovica-vlny poskytuje rýchlu odozvu a jednoduchú implementáciu.
- Ak vaša mriežka používa Petersenovu cievku bez neutrálneho odporu: piata harmonická je prirodzeným prispôsobením, pretože obchádza základnú-frekvenčnú kompenzáciu cievky.
- Ak váš neutrál obsahuje uzemňovací odpor (buď ako primárnu uzemňovaciu schému alebo spárovaný s cievkou): aktívny komponent využíva tento odpor priamo na najspoľahlivejšiu diskrimináciu. Zvlášť dobre svieti pri poruchách stredného-odporu, ktoré tvoria veľkú časť skutočných-poľných udalostí vo svete.
Viacerí výrobcovia zariadení teraz ponúkajú lokátory porúch, ktoré spúšťajú dva alebo viac algoritmov súčasne. Kombinujú výsledky pomocou váženej fúzie alebo logiky hlasovania. Toto je praktické inžinierske riešenie vzhľadom na to, že žiadny jednotlivý algoritmus nefunguje optimálne pri každom scenári poruchy.
Pri vyhodnocovaní lokalizátora porúch sa opýtajte svojho dodávateľa, ktorý algoritmus má vo svojej predvolenej konfigurácii najvyššiu váhu, a zdôvodnite ho. Ak sa ich odpoveď netýka vašej špecifickej topológie uzemnenia, profilu odolnosti voči poruchám a pomeru káblov -k{2}}nad hlavou, zariadenie pravdepodobne nie je kalibrované pre vašu sieť.
