Mikro računalniški sistem za zaščito transformatorjev
- Pozadje in ključni izzivi
Transformatorji so ključni sestavni deli električnih sistemov, njihova zanesljiva delovanja je bistvena za varnost omrežja. Tradicionalna zaščita transformatorjev se sooča z več tehničnimi izzivi, vključno z identifikacijo notranjega strminsko struje, ločevanjem strmiškega toka, zaščito pred pretovorjenostjo in težavami z nasititvijo CT. Še posebej je konvencionalna odstotna diferencialna zaščita občutljiva na harmonične motnje, kar lahko vodi do napačnega delovanja ali neizvedbe zaščitnega sistema, kar hudo ogroža stabilnost sistema.
2. Pregled rešitve
Ta rešitev uporablja napredno zaščitno tehnologijo na podlagi mikračunalnika, ki združuje več tehnik za dosego celostne zaščite transformatorja. Sestavlja jo tri ključne module: harmonično omejena diferencialna zaščita, prilagodljiv sistem za zaznavanje nasititve CT in integrirana zaščita s temperaturnim nadzorom s svetlobnim vlaknom.
2.1 Harmonično omejena diferencialna zaščita
S uporabo tehnologije zadrževanja druge harmonike ta metoda učinkovito razlikuje strminsko struje od strmiškega toka z realnim časom zaznavanja vsebine druge harmonike v diferencialnih strujah. Ključne značilnosti vključujejo:
- Prilagodljivo prag vsebine harmonike (15%-20%) prilagojen lastnostim transformatorja.
- Harmonična analiza na podlagi Fourierove transformacije, ki zagotavlja natančnost zaznavanja.
- Dinamična logika zadrževanja, da se prepreči napačno delovanje zaščite.
Rezultati uporabe: V primeru zaščite ultraviskoznega transformatorja na 765 kV je ta tehnologija zmanjšala stopnjo napačnega delovanja za 82%, zelo izboljšala pa je tudi zanesljivost zaščite.
2.2 Prilagodljiv sistem za zaznavanje nasititve CT
Na podlagi analize distorzije valovne oblike struje in prenapakega nadzora bremena CT ta sistem dinamično prilagaja koeficiente omejitve:
- V realnem času spremlja stanje delovanja CT za določitev značilnosti nasititve.
- Za natančno sodbo o nasititvi uporablja izračun stopnje distorzije valovne oblike.
- Dinamično prilagaja parametre zaščite, da zagotovi zanesljivost pri pogojih nasititve.
Merila zmogljivosti: V aplikacijah UHV ta metoda zagotavlja zanesljivo delovanje celo pri težkih pogojih nasititve CT, zmanjša pa čas delovanja na manj kot 12 ms in zelo izboljša hitrost odziva na pomanjkljivosti.
2.3 Integrirani sistem zaščite s temperaturnim nadzorom s svetlobnim vlaknom
Razpršeni senzorji s svetlobnim vlaknom so vdelani v ključne lokacije ovitkov transformatorja za realnočasen temperaturni nadzor:
- Neposredni merjenje temperatur točk z visoko temperaturo z natančnostjo ±1°C.
- Večraven prag temperatur (npr. postavitev skoka pri 140°C).
- Integracija z diferencialno zaščito za pospešeno skakanje glede na temperaturo.
- Avtomatsko aktiviranje hladiščnega sistema za preprečevanje povečevanja temperature.
Praktični rezultati: Implementacija na pretvorni postaji je podaljšala življenjsko dobo transformatorja za 30% in preprečila odpade zaradi preseganja izolacije zaradi previsoke temperature.
3. Tehnične prednosti
- Povečana zanesljivost: Več mehanizmov zaščite deluje skupaj, da se zmanjšajo pomanjkljivosti enostavne zaščite.
- Hiter odziv: Algoritmi za hitro obdelavo podatkov zelo zmanjšajo čas delovanja.
- Prilagodljivost: Avtomatska prilagoditev parametrov zaščite glede na pogoje delovanja.
- Preventivna zaščita: Temperaturni nadzor omogoča predvidenje pomanjkljivosti, s tem pa se pasivna zaščita preoblikuje v aktivno preprečevanje.
4. Primeri uporabe
Ta rešitev je bila uspešno implementirana v več projektih UHV in 765 kV ultraviskoznih preobratnih postaj. Operativni podatki kažejo:
- Stopnja pravilnega delovanja 99,98%.
- Povprečni čas določitve pomanjkljivosti zmanjšan za 40%.
- Incidenti napačnega delovanja zmanjšani za več kot 85%.
- Značilen podaljšek življenjske dobe opreme.
