Generatzaile Handientzako Behinbehineko Mikroprozesadore-Era Protekzio Soluzio Osoa

1. Ikuspegi

Energia sistemak parametro altuagoetara, kapasitate handiagotara eta sarrerako egiturak konplexuegokoetara joan ahala, eratzaileen seguru eta estabideko funtzionamendua oso garrantzitsua da sarearen fidagarritasun orokorrean. Tradizionala iturri babesteko gailuak ahalmen txikia dute barruko eratzaile akats konplexuekin ateratzeko, hala nola blind zoneak eta sentibilitate gutxiena. Hau soluzio bat da microprozesadore teknologia babesteko aurreratuari esker, informazio anitzen integratzeaz eta algoritmo inteligenteekin, eratzaile handientzat (adibidez, termiko, nuklearrak eta hidroelektrikoak) babestea azkarra, fiableta eta osoa eskaintzeko. Helburua da babesteko blind zoneak desagertzea eta eratzailerako aktiboak segurtasuna bermatzeko.

2. Nukleo Kontzentrazioak

Eratzaile handiek operazioan oinarritutako barne akats ugari daude, hurrengoak barne:

• ​Statorren Itzulbideen Akatsak: Fase arteko korto-kircuituak, biribil arteko korto-kircuituak eta lurreko akatsak. Biribil arteko korto-kircuituetan, hasierako akats korronte baxuak izaten dira, horixe dela eta tradizionala transversal diferentzial babestearekin detektatzeko zaila izaten da, blind zone inherenten agintaz.
• ​Rotorren Itoitzeko Akatsak: Puntuko lurreko akatsak, bi puntuko lurreko akatsak eta itsasaldi itoitzeko irekita edo korto-kircuituak. Puntuko lurreko akats bat eratzailea jardunez geratu dezake, baina bi puntuko lurreko akats batera joateak magnetismo asimetria eta unitateko zirriborro serioak eragin dezakete.
• ​Funtzionamendu Anormalak: Indar karratu, itsasaldi galera, gain-itsasaldi, tenperatura altua eta maiztasun anormalak. Ez dira akats instantaneoak, baina hauek eratzaileari zaharketa handia egin dezakete edo sarearen estabilitateari arrisku egin.

3. Xehetasun Soluzioa

Gure microprozesadore teknologia babesteko soluzioak arquitectura banatua hierarkikoa onartzen du. Nukleo babeste iturriak hardware prozesamendu platforma adimentsu bat eta babeste algoritmo madurarik onenak integrazten ditu, hurrengo bezala detaliatuta:

3.1 Statorren Biribil Arteko Korto-Kircuituetarako: Babeste Konposatua Kriterio Anitzen

Tradizionala transversal diferentzial babestearen insensibilitatea biribil arteko korto-kircuituen araberako, hau soluzio bat erabiliz dute kriterio fusionaketaren algoritmoa, detektatzeko fiabletasuna eta sensitibotasuna askoz hobetuaz.

• ​Teknologia Oinarrizko Printzipioak:
• Negative-Sequence Power Direction Criterion: Monitors negative-sequence current and voltage at the generator terminals to calculate the direction of negative-sequence power. Internal asymmetric faults (e.g., inter-turn short circuits) generate a negative-sequence source, with power direction flowing from the generator to the system, enabling accurate internal fault detection.
• Hirugarren Harmoniko Tensionaren Aldaketen Kriterioa: Neutraleko eta terminalaren hirugarren harmoniko tensionen amplitude ratioa eta fase arteko aldea jarraitzen ditu. Biribil arteko korto-kircuituak hirugarren harmoniko tensionen banaketa arrunta trastu egiten dute, hontzenean kriterio honek oso sensitiboa da.
• Neutraleko Puntuaren Desplazamendu Tensionaren Kriterioa: Laguntza gehigarri gisa zerbitzu egin du fiabletasuna hobetzeko.
• ​Prestazio Ahalmenak:
• Sensibilitate Altua: 0.5%tik beherako biribil arteko korto-kircuitu txikiak detektatzeko ahalmena du.
• Funtzionamendu Azkarra: Osoko denbora 20 ms baino azkarra, akatsak murriztuaz.
• Fiabletasun Handia: Kriterio anitz interlokaketa edo paraleloan funtzionatzen direla maloperazioa saihesteko eta ez funtzionatzea saihesteko.
• ​Kasu Adibidea: 500MW karbon eratzailean implementatuta, soluzioak 98%ko sensitibotasuna lortu zuen biribil arteko korto-kircuituen detektatzeko, isolamendu txikien arrazoiak duten suntsitze handiak saihesteko arrakasta izan zuen.

3.2 100% Stator Lurreko Akats Babesteko: Bi Teknologiaren Fusion Posizioa

Tradizionala zero-sequence fundamental voltage protection near the neutral point exhibits blind zones. This solution combines two mature technologies to achieve 100% protection coverage from the terminals to the neutral point.

• ​Teknologia Oinarrizko Printzipioak:
• Conventional Zone (85–95%): Uses the third harmonic voltage ratio method to protect most of the stator winding from the neutral point toward the terminals.
• Blind Zone Compensation (Near Neutral Point, 5–15%): Employs injection-based stator ground fault protection. A low-frequency (20Hz or 12.5Hz) voltage signal is injected into the rotor circuit, and changes in the injection current are monitored to accurately calculate insulation resistance and fault location, completely eliminating blind zones near the neutral point.
• ​Prestazio Ahalmenak:
• 100% Coverage: No blind zones, ensuring full stator winding protection.
• Precise Localization: Accurately pinpoints ground fault locations for targeted maintenance.
• ​Kasu Adibidea: At a nuclear power plant, the solution successfully located a ground fault at only 3% from the neutral point, with less than 1% error, enabling planned maintenance and avoiding unplanned outages.

3.3 Rotor Circuit Health: Dynamic Monitoring and Early Warning

Rotor circuit faults, particularly open rotating diodes, are common hidden dangers. This solution shifts from "post-fault protection" to "pre-fault warning" through real-time monitoring.

• ​Teknologia Oinarrizko Printzipioak:
• High-frequency current transformers (CTs) or dedicated monitoring modules installed at slip rings collect real-time excitation current waveforms.
• Built-in algorithms perform Fast Fourier Transform (FFT) harmonic analysis on the current.
• Open rotating diodes cause severe distortion of the excitation current waveform, significantly increasing characteristic harmonics (e.g., the fifth harmonic).
• ​Prestazio Ahalmenak:
• Early Warning: Issues alerts based on harmonic content exceeding thresholds (e.g., fifth harmonic exceeding 8%), prompting maintenance checks on the rotating rectifier bridge before faults occur.
• Prevention of Escalation: Timely warnings prevent malignant accidents such as insulation damage due to excitation current loss and rotor overheating.
• Condition-Based Maintenance: Provides critical data for predictive maintenance.

4. Laburpena eta Balioa

This microprocessor-based protection solution integrates advanced sensing technology, signal processing algorithms, and multi-criteria intelligent decision-making to address traditional pain points in generator protection:

• Eliminates protection blind zones, achieving 100% coverage for stator inter-turn short circuits and ground faults.
• Transforms post-fault protection into pre-fault warning, effectively preventing faults through dynamic rotor monitoring.
• Validated by real-world cases, the solution offers high sensitivity, speed, and reliability, meeting the safety requirements of large and mega generators (500MW and above).