پیش‌گیری مبتنی بر رایانه‌ی کوچک برای ترانسفورماتورها
- پسزمینه و چالش‌های اصلی
تبدیل‌کننده‌ها قطعات حیاتی سیستم‌های برق هستند و عملکرد مطمئن آنها برای امنیت شبکه ضروری است. محافظت سنتی تبدیل‌کننده با چالش‌های فنی متعددی روبرو است، از جمله شناسایی جریان کوتاه درونی، تمایز جریان ناشی از شارژ، محافظت علیه بارگذاری زیاد و مشکلات اشباع CT. به طور خاص، محافظت دیفرانسیل درصدی سنتی به تداخل هارمونیک حساس است که ممکن است منجر به عملکرد نامناسب یا عدم عملکرد سیستم محافظت شود و به شدت پایداری سیستم را تهدید کند.
2. مرور کلی راه‌حل
این راه‌حل از فناوری محافظت مبتنی بر میکروکامپیوتر پیشرفته استفاده می‌کند و تکنیک‌های متعددی را یکپارچه می‌کند تا محافظت جامع تبدیل‌کننده را به دست آورد. این راه‌حل شامل سه ماژول اصلی است: محافظت دیفرانسیل با محدودیت هارمونیک، سیستم تشخیص اشباع CT تطبیقی و سیستم محافظت یکپارچه با مانیتورینگ دما از طریق لیزر.
2.1 فناوری محافظت دیفرانسیل با محدودیت هارمونیک
با استفاده از تکنولوژی مسدود کردن هارمونیک دوم، این روش با تشخیص زنده محتوای هارمونیک دوم در جریان‌های دیفرانسیل، جریان‌های خطا را از جریان‌های ناشی از شارژ متمایز می‌کند. ویژگی‌های کلیدی شامل:
- آستانه محتوای هارمونیک تنظیم‌پذیر (15%-20%) که برای ویژگی‌های تبدیل‌کننده تنظیم شده است.
- تجزیه و تحلیل هارمونیک مبتنی بر تبدیل فوریه که دقت تشخیص را تضمین می‌کند.
- منطق مسدود کردن پویا برای جلوگیری از عملکرد نامناسب محافظت.
نتایج کاربردی: در یک مورد محافظت تبدیل‌کننده ولتاژ بسیار بالا 765kV، این تکنولوژی نرخ عملکرد نامناسب را به 82% کاهش داد و قابلیت اعتماد محافظت را به طور چشمگیری افزایش داد.
2.2 سیستم تشخیص اشباع CT تطبیقی
با تجزیه و تحلیل اعوجاج موج جریان و مانیتورینگ بار CT قبل از خرابی، این سیستم ضرایب محدودیت را به صورت پویا تنظیم می‌کند:
- وضعیت عملکرد CT را به صورت زنده مانیتور می‌کند تا ویژگی‌های اشباع را شناسایی کند.
- از محاسبه نرخ اعوجاج موج برای قضاوت دقیق اشباع استفاده می‌کند.
- پارامترهای محافظت را به صورت پویا تنظیم می‌کند تا قابلیت اعتماد را تحت شرایط اشباع تضمین کند.
شاخص‌های عملکرد: در کاربردهای ولتاژ بسیار بالا، این روش حتی در شرایط اشباع شدید CT نیز عملکرد مطمئن را تضمین می‌کند و زمان عملکرد را به کمتر از 12ms کاهش می‌دهد و به طور چشمگیری سرعت پاسخ به خرابی را افزایش می‌دهد.
2.3 سیستم محافظت یکپارچه با مانیتورینگ دما از طریق لیزر
سنسورهای لیزر پخش‌شده در موقعیت‌های کلیدی پیچ‌های تبدیل‌کننده جهت مانیتورینگ زنده دما قرار داده شده‌اند:
- اندازه‌گیری مستقیم دمای نقاط داغ پیچ با دقت ±1°C.
- آستانه‌های دما چندسطحی (به عنوان مثال، تنظیمات قطع در 140°C).
- یکپارچه‌سازی با محافظت دیفرانسیل برای قطع سریع‌تر بر اساس دما.
- فعال‌سازی خودکار سیستم خنک‌سازی برای جلوگیری از افزایش دما.
نتایج عملی: در یک ایستگاه تبدیل، عمر مفید تبدیل‌کننده را به میزان 30% افزایش داد و خرابی‌های عایقی ناشی از گرم شدن را جلوگیری کرد.
3. مزایای فنی
- افزایش قابلیت اعتماد: چندین مکانیسم محافظت با هم همکاری می‌کنند تا نقص‌های محافظت تکی را کاهش دهند.
- پاسخ سریع: الگوریتم‌های پردازش داده‌های سریع به طور چشمگیری زمان عملکرد را کاهش می‌دهند.
- تطبیق‌پذیری: تنظیم خودکار پارامترهای محافظت بر اساس شرایط عملکرد.
- محافظت پیشگیرانه: مانیتورینگ دما امکان پیش‌بینی خرابی را فراهم می‌کند و محافظت غیرفعال را به محافظت پیشگیرانه تبدیل می‌کند.
4. موارد کاربردی
این راه‌حل با موفقیت در پروژه‌های متعدد ولتاژ بسیار بالا و زیرстанسیون‌های ولتاژ بسیار بالا 765kV نصب شده است. داده‌های عملیاتی نشان می‌دهد:
- نرخ عملکرد صحیح 99.98%.
- زمان شناسایی خرابی به میزان 40% کاهش یافته است.
- حوادث عملکرد نامناسب به بیش از 85% کاهش یافته است.
- افزایش قابل توجه عمر مفید تجهیزات.
