Microcomputergebaseerde beschermingsoplossing voor transformatoren
- Achtergrond en kernuitdagingen
Transformators zijn cruciale componenten van elektriciteitsnetwerken, en hun betrouwbare werking is essentieel voor de veiligheid van het netwerk. Traditionele transformatorbescherming staat voor meerdere technische uitdagingen, waaronder de identificatie van interne kortsluitstroom, discriminatie van inrush-stroom, overbelastingsbescherming en CT-verzadigingsproblemen. Vooral de traditionele differentiële bescherming op basis van percentages is gevoelig voor harmonische interferentie, wat kan leiden tot foute werking of niet-werken van het beschermingssysteem, met als gevolg een ernstige inbreuk op de systeemstabiliteit.
2. Overzicht van de oplossing
Deze oplossing maakt gebruik van geavanceerde microcomputer gebaseerde beschermingstechnologie, waarbij verschillende technieken worden geïntegreerd om een alomvattende transformatorbescherming te realiseren. Het bestaat uit drie kernmodules: harmonische beperkte differentiële bescherming, adaptieve CT-verzadigingsdetectiesysteem en geïntegreerde optische vezel temperatuurmonitoring bescherming.
2.1 Technologie voor harmonische beperkte differentiële bescherming
Door gebruik te maken van tweede-harmonische blokkeringstechnologie, onderscheidt deze methode effectief foutstromen van inrush-stroom door middel van realtime detectie van de tweede-harmonische inhoud in differentiële stromen. Belangrijke kenmerken zijn:
- Aanpasbare drempelwaarde voor harmonische inhoud (15%-20%) aangepast aan de kenmerken van de transformator.
- Harmonische analyse op basis van Fourier-transformatie voor nauwkeurige detectie.
- Dynamische blokkeringlogica om foute werking van de bescherming te voorkomen.
Toepassingsresultaten: In een 765kV ultra-hoge spanning transformatorbescherming geval, heeft deze technologie de maloperation-ratio verlaagd met 82%, wat aanzienlijk bijdraagt aan de betrouwbaarheid van de bescherming.
2.2 Adaptief CT-verzadigingsdetectiesysteem
Op basis van analyse van vervorming van de stroomvorm en monitoring van de CT-belasting voorafgaand aan de storing, past dit systeem dynamisch de beperkingscoëfficiënten aan:
- Realtime monitoring van de CT-operatiestatus om verzadigingskenmerken te identificeren.
- Gebruik van berekening van de vervormingsgraad voor nauwkeurige beoordeling van verzadiging.
- Dynamische aanpassing van beschermingsparameters om betrouwbaarheid te waarborgen onder verzadigde omstandigheden.
Prestatie-indicatoren: In UHV-toepassingen zorgt deze methode voor betrouwbare werking, zelfs onder zware CT-verzadiging, met een vermindering van de operatietijd tot binnen 12ms en een aanzienlijke verbetering van de reactiesnelheid bij storingen.
2.3 Geïntegreerd beschermingssysteem voor optische vezel temperatuurmonitoring
Gedistribueerde optische vezelsensoren worden ingebed op kritieke locaties van de transformatorwindingen voor realtime temperatuurmonitoring:
- Directe meting van hotspots in de windingen met ±1°C nauwkeurigheid.
- Meervoudige temperatuurdrempels (bijvoorbeeld trip-instelling op 140°C).
- Integratie met differentiële bescherming voor versnelde tripping op basis van temperatuur.
- Automatische activering van het koelsysteem om temperatuurstijging te voorkomen.
Praktijkresultaten: De implementatie in een conversiestation heeft de levensduur van de transformator met 30% verlengd en isolatiefouten veroorzaakt door oververhitting voorkomen.
3. Technische voordelen
- Verbeterde betrouwbaarheid: Meerdere beschermingsmechanismen werken samen om tekortkomingen van enkele beschermingen te verminderen.
- Snelle respons: Hoogsnelle dataverwerkingsalgoritmen verlagen aanzienlijk de operatietijd.
- Aanpasbaarheid: Automatische aanpassing van beschermingsparameters op basis van bedrijfsomstandigheden.
- Preventieve bescherming: Temperatuurmonitoring stelt foutvoorspelling mogelijk, waardoor passieve bescherming wordt omgezet in actieve preventie.
4. Toepassingsvoorbeelden
Deze oplossing is succesvol toegepast in meerdere UHV-projecten en 765kV ultra-hoge spanning onderstations. Operationele gegevens tonen aan:
- Een correcte werkingratio van 99,98%.
- Een gemiddelde vermindering van de identificatietijd van storingen met 40%.
- Een afname van maloperation-incidenten met meer dan 85%.
- Een aanzienlijke verlenging van de levensduur van de apparatuur.
