Hibahely behatárolási módszerek kompenzált hálózaton Védelmes Értekezlet 2014, Siófok, 2014. június 4-5. Dr. Raisz Dávid, docens BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport
Tartalom Középfeszültségű szabadvezeték-hálózatokról lesz szó. Középfeszültségű hibahely meghatározás jelenlegi gyakorlata (hazai és külföldi módszerek) Újfajta hibahely behatárolási módszer és berendezés ismertetése, az eddigi 3 éves üzem tapasztalatainak ismertetése Tervek a módszer továbbfejlesztésére 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 2
Kiesési statisztikák 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 3
Kiesési statisztikák Nemzetközi horizont Köf kábelarány és SAIDI (tervezett és nem tervezett) : 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 4
Kiesési statisztikák Egy hazai elosztó jellemzői 2009-2011 között: 100% 90% 80% rate by voltage levels 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 86% 12% unplanned SAIFI 70% 29% unplanned SAIDI HV MV LV MEKH előírás: 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 5
Kiesési statisztikák Egy hazai elosztó jellemzői Kiesések száma (esemény/100 km/év) 7 és 12 között Átlagos felvonulási idő : 63 perc Helyreállítási idő: 1,5.. 2 óra Átlagos kiesési idő: 2 óra 39 perc (egy adott alállomási körzet 6 hónapos adatai alapján) Szélsőséges időjárás esetén sokkal hosszabb (2010. aug. 13-17, 149 esemény elemzése): Első kapcsolás Behatárolás Átlag 0:13:04 4:11:02 Maximum 11:53:00 24:41:00 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 6
Elosztóhálózati fejlesztések és üzemvitel költség-haszon elemzésére vonatkozó módszertan bemutatása Külföldi irodalom alapján 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 7
Költség-haszon elemzés Irodalom Henry Lägland: Comparison of Different Reliability Improving Investment Strategies of Finnish Medium- Voltage Distribution Systems, Universitas Wasaensis 2012 Anna Taskanen: Analysis of electricity distribution network operation business models and capitalization of control room functions with DMS, Lappeenranta 2010 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 8
Költség-haszon elemzés Eredmények Költségtényezőkre gyakorolt hatások Alkalmazások hatásai Megtakarítás(%/év) OPEX Megtakarítás (%/év),kiesés ktsg. Hibahely meghatározás és elhárítás 4,6 11,5 Hibajelentések 0,9 2,25 Szerelés/szerelők ütemezése 1,8 4,5 Átrendezés 2,7 6,75 Összesen 10 25 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 9
Csillagpont-kezelés 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 10
Csillagpont-kezelés Érdekességek Több EU országban (pl. Olaszország) csak az 1990- es..2000-es években kezdtek átállni kompenzálásra Helsinki: 10kV SAIDI: 6 perc, 20 kv: 13 perc. Cél: 20 kv 6 perc. Földzárlat tartással. Kombinált rezisztív-kompenzált csillagpontföldelés (Kína, Oroszország): 200-300 Ω ellenállás folyamatosan a Petersen tekerccsel párhuzamosan. Kisebb tranziens túlfeszültségek. Tartós fz esetén R kivétele pontos kompenzálás. Ívkialvás után: R vissza (visszatérő feszültség csillapítása). Ha fennáll a zárlat: kis R, túláramvédelmi működés. 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 11
Csillagpont-kezelés Érdekességek Pontos kompenzálás: zárlatmentes állapotban segédtekercsen induktivitás biztosítja a túlkompenzálást, zárlat közben kiveszik. A Petersen tekercs pontos kompenzálásra van hangolva. RCC Residual Current Compensation: aktív maradékáram kompenzálás 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 12
Hibahely-meghatározás gyakorlata Hazai és külföldi gyakorlat 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 13
Hibahely-meghatározás gyakorlata Hazai gyakorlat Zárlat észlelése U 0 > Zárlatos vonal kiválasztása FÁNOE bekapcsolásával Zárlatos vonalszakasz meghatározása Próbakapcsolások (TM)OK-k segítségével Zárlat helyének pontos behatárolása Tungiloc műszeres bejárással már többnyire nem engedélyezett a fz. tartás Földzárlatos üzem tartása (már nem eng.) Ha a hibahelyi maradékáram RMS < 13A gond: felharmonikusok 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 14
Hibahely-meghatározás gyakorlata Jelenlegi hibahely-behatárolási módszerek hátrányai FÁNOE problémás Hosszadalmas Ép vonalakról ellátott fogyasztók zavartatásával jár (próbakapcsolások) Alternatív megoldás: zárlatjelzők itt is le kell járni a vonalat, vagy GSM kommunikáció - drága 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 15
Zárlatos vonal kiválasztásának módszerei 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 16
Zárlatos vonal kiválasztásának módszerei Vonalkiválasztás FÁNOE nélkül is megy Resonant grounding Transient Reignition Stationary Temporary fault qui cosfi sinfi cosfi - sinfi Admittance Current measurement qu2 direct measurment increasing of active current component Short-term fault current increasing, >1kA harmonic free frequency I0/U0 di0/du0 (fault start) di0/du0 fault Pulse localization in the vicinity of the fault 10 A Evaluation Type 250 Hz 217.5 Hz I0 injection Symmetric Asymmentric KüK in the feeder with big Ic 300 A Display Resistive (FÁNOE) 150 Hz 25 Hz.. 350 Hz 50 Hz not 50 Hz Directed Switch-off inductive Active current Reactive current 45/55 Hz Undirected Residual active current increase Pulse localization KüK 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 17
Zárlatos vonal kiválasztásának módszerei Tranziens módszer Zárlatos vonal Ép vonal Ha Rh< 50 Ω 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 18
Zárlatos vonal kiválasztásának módszerei A qumódszer Ép vonalak zérus sorrendű áramának integrálja (töltés) arányos az u 0 feszültséggel, zárlatos vonalé nem kω-ig jó 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 19
Zárlatos vonal kiválasztásának módszerei Egyéb módszerek 250 Hz-es meddőteljesítmény-irányok Különböző állapotok (pl. FÁNOE előtt és után) módszer Impulzus-érzékelés (200 Ω, tartós fz.) Druml 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 20
Zárlatos vonal kiválasztásának módszerei Németországi vonalkiválasztásigyakorlat SZV esetén tranziens módszer Kábel esetén hatásos teljesítmény irány módszer (néhol tranziens módszer) Vegyes hálózaton fentiek, ill. admittancia vagy 5. harmonikus meddő irány vagy impulzusok. Hálózatok kb. 5%-ában FÁNOE. 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 21
Hiba mélységi behatárolásának módszerei 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 22
Hiba mélységi behatárolásának módszerei Háromparaméteres görbeillesztés I N áram mérése, modell illesztése a méréshez Rövid vonal, kevés leágazás, 400 Ω-ig: 3% hiba W-Y. Huang, R. Kaczmarek 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 23
Hiba mélységi behatárolásának módszerei Frekvencia paraméterezés L.V. Bogdashova, V.E. Kachesov 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 24
Távolsági védelem algoritmusa Achleitner et. al. 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 25
Távolsági védelem algoritmusa Közelítésekkel kell élni: Z F = 0, Z E = 0 Achleitner et. al. 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 26
Újfajta hibahely behatárolási módszer és berendezés Az eddigi 3 éves üzem tapasztalatainak ismertetése 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 27
Új módszer: FZHM Felépítés 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 28
Új módszer: FZHM Működés elve 1000 500 0 Imag(Z 0 ), Ohm fault @ 40 km R = 1 Ω R = 10 Ω R = 100 Ω R = 500 Ω R = 1 kω R = 5 kω -500-1000 fault @ 0 km -1500-2000 -2500 0 500 1000 1500 Real(Z 0 ), Ohm 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 29
Új módszer: FZHM Két alállomásban működő berendezés Mérés: 1,5 mp; hibahely meghatározása 10 mp alatt 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 30
Új módszer: FZHM Eredmények Zárlatos vonal kiválasztása (szabadvezeték hálózat) Legnagyobb negatív P 0 = Re {U 0 I 0 *} vonal P 0 (W) Q 0 (VAr) S 0 (VA) szög, A -1014-13823 13860-94,2 B -2694-59042 59104-92,6 C -2066-30456 30526-93,9 D -13011-60177 61568-102,2 E -1169-13820 13870-94,8 F 802-50321 50327-89,1 G -728-44344 44350-90,9 H -850-27727 27740-91,8 I -39-11 41-164,9 Nem kell FÁNOE! 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 31
Új módszer: FZHM Eredmények Hibahely meghatározás pontossága (szv) Mérés: 1.5 sec, kiértékelés: <30 sec! 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 32
Új módszer: FZHM Eredmények hibahely meghatározás 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 33
Új módszer: FZHM Eredmények hibahely meghatározás 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 34
Új módszer: FZHM Eredmények hibahely meghatározás 6. 7. Pontos hely 1. 3. 2. 9. 8. 350 m 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 35
Új módszer: FZHM Eredmények múló zárlatok behatárolása Alállomás 5-10 jelzés > 10 jelzés FZ jelzések a) 2010.08. 2011.03. (nyiladéktisztítás előtt) b) 2011.03. 2011.06. (nyiladéktisztítás után) 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 36
Új módszer: FZHM Eredmények múló zárlatok behatárolása Gallyazás szükséges 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 37
Új módszer: FZHM Eredmények múló zárlatok behatárolása Laza kötés Laza kötés 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 38
Új módszer: FZHM Eredmények múló zárlatok behatárolása Ívnyomok 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 39
Új módszer: FZHM Eredmények múló zárlatok behatárolása Törött szigetelő 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 40
Új módszer: FZHM Eredmények hibahelyi maradékáram 5. harmonikus tartalma Helyszíni mérés I.: 6 5 4 3 2 1 (A) I F (250 Hz) 0 9:00:00 9:01:26 9:02:53 9:04:19 9:05:46 Helyszíni mérés II.: 250 Hz : 8.3 A 0.3 A 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 41
További tervek 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 42
További tervek Működő berendezés továbbfejlesztése Integrálás diszpécserközpontba Zárlatjelzők, TMOK mérések integrálása Platform váltás Vonal-kiválasztó algoritmus kiegészítése további módszerekkel Behatárolási algoritmus kiegészítése további módszerekkel 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 43
További tervek Kábelhálózat (vagy vegyes hálózat) Próbamérések megtörténtek Nehézségek: Zárlatkorlátozó fojtó Kábelek villamos paraméterei nagyon változók, és sok tényező befolyásolja (pl. közmű csövek, árnyékolás-összekötések állapota stb.) Tanuló algoritmus kifejlesztése 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 44
További tervek Távolabbi tervek Termékké fejlesztés Maradékáram teljes kompenzálása (RCC) 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 45
Villamos Művek és Környezet Csoport Villamos Energetika Tanszék Köszönöm a figyelmet! Dr. Raisz Dávid, raisz.david@vet.bme.hu 2014.06.05. raisz.david@vet.bme.hu 46