Solución de protección basada en microordenador para transformadores

1. Fondo e desafíos clave​
   Os transformadores son compoñentes críticos dos sistemas de enerxía, e a súa operación fiable é esencial para a seguridade da rede. A protección tradicional do transformador enfréntase a múltiples desafíos técnicos, incluíndo a identificación da corrente de cortocircuito interna, a discriminación da corrente de inrush, a protección contra sobrecargas e os problemas de saturación do CT. En particular, a protección diferencial porcentual convencional é susceptible á interferencia harmónica, que pode provocar un malfuncionamento ou unha falta de funcionamento do sistema de protección, comprometendo gravemente a estabilidade do sistema.

​2. Visión xeral da solución​
Esta solución emprega tecnoloxía de protección baseada en microordenadores avanzados, integrando múltiples técnicas para lograr unha protección comprehensiva do transformador. Consiste en tres módulos centrais: protección diferencial con restrición harmónica, sistema de detección adaptativa de saturación do CT e monitorización integrada da temperatura por fibra óptica.

​2.1 Tecnoloxía de protección diferencial con restrición harmónica​
Utilizando a tecnoloxía de bloqueo de segunda harmónica, este método distingue eficazmente as correntes de fallo das correntes de inrush mediante a detección en tempo real do contido de segunda harmónica nas correntes diferenciais. As características clave inclúen:

• Umbral de contido harmónico axustable (15%-20%) adaptado ás características do transformador.
• Análise harmónica baseada na transformada de Fourier para asegurar a precisión da detección.
• Lóxica de bloqueo dinámico para evitar o malfuncionamento da protección.

​Resultados da aplicación:​​ No caso da protección dun transformador de ultra alta tensión de 765kV, esta tecnoloxía reduciu as taxas de malfuncionamento en un 82%, mellorando significativamente a fiabilidade da protección.

​2.2 Sistema de detección adaptativa de saturación do CT​
Baseándose no análise da distorsión da forma de onda da corrente e na monitorización da carga do CT pre-fallo, este sistema axusta dinámicamente os coeficientes de restrición:

• Monitoriza o estado de operación do CT en tempo real para identificar as características de saturación.
• Emprega o cálculo da taxa de distorsión da forma de onda para un xuízo preciso da saturación.
• Axusta dinámicamente os parámetros de protección para asegurar a fiabilidade en condicións de saturación.

​Métricas de rendemento:​​ Nas aplicacións de UHV, este método asegura unha operación fiable incluso baixo saturación severa do CT, reducindo o tempo de operación a menos de 12ms e mellorando significativamente a velocidade de resposta ao fallo.

​2.3 Sistema integrado de protección de monitorización de temperatura por fibra óptica​
Sensores distribuídos de fibra óptica están incorporados en ubicacións críticas do devanado do transformador para a monitorización en tempo real da temperatura:

• Medición directa das temperaturas de puntos quentes do devanado con precisión de ±1°C.
• Umbrais de temperatura de varios niveis (por exemplo, configuración de disparo a 140°C).
• Integración coa protección diferencial para acelerar o disparo baseado na temperatura.
• Activación automática do sistema de refrigeración para prevenir o aumento da temperatura.

​Resultados prácticos:​​ Na implementación nunha estación conversora, a vida útil do transformador aumentou en un 30% e previuse fallos de aislamento causados polo sobreaquecemento.

​3. Ventaxes técnicas​

1. ​Fiabilidade mellorada:​​ Múltiples mecanismos de protección traballan xuntos para mitigar as deficiencias dunha única protección.
2. ​Resposta rápida:​​ Algoritmos de procesamento de datos de alta velocidade reducen significativamente o tempo de operación.
3. ​Adaptabilidade:​​ Axuste automático dos parámetros de protección baseado nas condicións de operación.
4. ​Protección preventiva:​​ A monitorización da temperatura permite a predicción de fallos, transformando a protección pasiva en prevención activa.

​4. Casos de aplicación​
Esta solución foi implementada con éxito en múltiples proxectos de UHV e subestacións de ultra alta tensión de 765kV. Os datos operativos mostran:

• Taxa de operación correcta do 99,98%.
• Tempo medio de identificación de fallos reducido en un 40%.
• Incidentes de malfuncionamento reducidos en máis do 85%.
• Extensión significativa da vida útil do equipo.