په لارې ژنراترونو لپاره شمېری مایکرو پروسسر له اساس پروتیکشن حل
- نظرة عامة
مع تطور أنظمة الطاقة نحو معايير أعلى، وسعة أكبر، وهياكل شبكة أكثر تعقيدًا، فإن التشغيل الآمن والاستقرار للوحدات الكهربائية هو أمر حاسم لموثوقية الشبكة العامة. تواجه أجهزة الحماية التقليدية تحديات مثل المناطق العمياء وعدم الكفاية في الحساسية عند التعامل مع الأعطال الداخلية المعقدة للمولدات. تستفيد هذه الحلول من التكنولوجيا المتقدمة لأجهزة الحماية المستندة إلى الميكروبروسيسور، مما يدمج المعلومات المتعددة المصادر والخوارزميات الذكية لتوفير نظام حماية سريع وموثوق وكامل للمولدات الكبيرة (مثل الوحدات الحرارية والنووية والمائية). الهدف هو القضاء تمامًا على المناطق العمياء للحماية وضمان أمن أصول إنتاج الطاقة.
- التحديات الأساسية
تواجه المولدات الكبيرة عدة تهديدات للأعطال الداخلية أثناء التشغيل، بما في ذلك:
- أعطال ملفات الثابت: الدوائر القصيرة بين الأطوار، والدوائر القصيرة بين الفواصل، وأعطال الأرض. بشكل خاص، تتميز الدوائر القصيرة بين الفواصل بتيار عطل أولي منخفض، مما يجعلها صعبة الاكتشاف باستخدام الحماية التفاضلية العرضية التقليدية بسبب المناطق العمياء المتأصلة فيها.
- أعطال دارة الدوار: أعطال الأرض النقطية الواحدة، وأعطال الأرض النقطية الثنائية، والأدوات المفتوحة أو الدوائر القصيرة في دارة الإثارة. بينما يمكن الاستمرار في التشغيل مع وجود عطل أرضي نقطي واحد، فإن تطوره إلى عطل أرضي نقطي ثنائي يمكن أن يتسبب في عدم التناظر المغناطيسي والاهتزاز الشديد للوحدة.
- ظروف التشغيل غير الطبيعية: الطاقة العكسية، فقدان الإثارة، الإثارة الزائدة، الجهد الزائد، وأخطاء التردد. رغم أنها ليست أعطال فورية، إلا أن هذه الظروف يمكن أن تتسبب في تلف شديد للمولد أو تهديد استقرار الشبكة.
- الحل التفصيلي
يتبنى حل الحماية المستند إلى الميكروبروسيسور لدينا هيكلاً موزعًا متعدد المستويات. يدمج جهاز الحماية الرئيسي منصة معالجة مادية قوية مع خوارزميات حماية ناضجة، كما هو مفصل أدناه:
3.1 لدوائر القصر بين الفواصل في ملفات الثابت: حماية مركبة متعددة المعايير
لحل مشكلة عدم الحساسية للحماية التفاضلية العرضية التقليدية للأعطال القصيرة بين الفواصل في نفس الطور، يستخدم هذا الحل خوارزمية قرار اندماج متعددة المعايير، مما يحسن بشكل كبير موثوقية وكفاءة الكشف.
- المبادئ الفنية:
- مبدأ اتجاه الطاقة السلبية: يقوم بمراقبة التيار والجهد السلبيين في طرفي المولد لحساب اتجاه الطاقة السلبية. الأعطال غير المتناظرة الداخلية (مثل الدوائر القصيرة بين الفواصل) تنتج مصدرًا سلبيًا، حيث يتدفق اتجاه الطاقة من المولد إلى النظام، مما يسمح بكشف دقيق للأعطال الداخلية.
- مبدأ تغير الجهد التوافقي الثالث: يقوم بتتبع نسبة السعة والفترة بين الجهد التوافقي الثالث المحايد والطرف. تؤدي الدوائر القصيرة بين الفواصل إلى تعطيل النمط الموزع الطبيعي للجهد التوافقي الثالث، وهو الأمر الذي يكون حساسًا جدًا لهذا المعيار.
- مبدأ جهد الإزاحة المحايد: يعمل كتعزيز مساعد لتحسين الموثوقية.
- مزايا الأداء:
- حساسية عالية: قادر على اكتشاف الدوائر القصيرة بين الفواصل الصغيرة بنسبة 0.5%.
- عمل سريع: وقت التشغيل الكامل أقل من 20 مللي ثانية، مما يحد بشكل كبير من تلف العطل.
- موثوقية عالية: تعمل المعايير المتعددة بشكل مترابط أو متوازي لمنع التشغيل الخاطئ وتتجنب عدم التشغيل.
- دراسة حالة: بعد تنفيذ الحل في مولد حراري بقدرة 500 ميجاوات، حقق الحل حساسية 98% في اكتشاف الدوائر القصيرة بين الفواصل، مما نجح في منع حوادث الاحتراق الكبرى الناجمة عن عيوب العزل الصغيرة.
3.2 للحماية بنسبة 100% من أعطال الأرض في ملفات الثابت: دمج تقنيتين متطورتين
تظهر الحماية التقليدية بالجهد الصفر الأساسي مناطق عمياء بالقرب من النقطة المحايدة. هذا الحل يجمع بين تقنيتين ناضجتين لتحقيق تغطية حماية بنسبة 100% من الأطراف إلى النقطة المحايدة.
- المبادئ الفنية:
- المنطقة التقليدية (85-95%): يستخدم طريقة نسبة الجهد التوافقي الثالث لحماية معظم ملفات الثابت من النقطة المحايدة نحو الأطراف.
- تعويض المنطقة العمياء (بالقرب من النقطة المحايدة، 5-15%): يستخدم حماية أعطال الأرض المستندة على الحقن. يتم حقن إشارة جهد ذات تردد منخفض (20 هرتز أو 12.5 هرتز) في دارة الدوار، ويتم مراقبة تغييرات تيار الحقن لحساب مقاومة العزل وموقع العطل بدقة، مما يقضي تمامًا على المناطق العمياء بالقرب من النقطة المحايدة.
- مزايا الأداء:
- تغطية 100%: لا توجد مناطق عمياء، مما يضمن حماية كاملة لملفات الثابت.
- تحديد دقيق لموقع العطل: يحدد بدقة مواقع أعطال الأرض للصيانة المستهدفة.
- دراسة حالة: في محطة للطاقة النووية، نجح الحل في تحديد موقع عطل الأرض بنسبة 3% فقط من النقطة المحايدة، بأقل من 1% خطأ، مما مكن من صيانة مخطط لها وتجنب الانقطاعات غير المخطط لها.
3.3 لصحة دارة الدوار: المراقبة الديناميكية والإنذار المبكر
تعد أعطال دارة الدوار، خاصة فتح الدايودات الدوارة، من الأخطار الخفية الشائعة. يتحول هذا الحل من "الحماية بعد العطل" إلى "الإنذار قبل العطل" من خلال المراقبة في الوقت الحقيقي.
- المبادئ الفنية:
- تقوم محولات التيار ذات التردد العالي (CTs) أو الوحدات المخصصة للرصد بتجميع موجات التيار الإثارة في الوقت الحقيقي في حلقات الانزلاق.
- تقوم الخوارزميات المدمجة بتحليل التوافقيات السريعة (FFT) للتيار.
- تتسبب فتح الدايودات الدوارة في تشوه شديد لموجة التيار الإثارة، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في التوافقيات المميزة (مثل التوافقي الخامس).
- مزايا الأداء:
- إنذار مبكر: يصدر إنذارات بناءً على محتوى التوافقيات التي تتجاوز العتبات (مثل التوافقي الخامس يتجاوز 8%)، مما يحث على فحص جسر التقويم الدوار قبل حدوث الأعطال.
- منع التصعيد: الإنذارات في الوقت المناسب تمنع الحوادث الخطيرة مثل تلف العزل بسبب فقدان التيار الإثارة وارتفاع درجة حرارة الدوار.
- الصيانة استنادًا إلى الحالة: توفر بيانات حاسمة للصيانة التنبؤية.
- الملخص والقيمة
هذا الحل للحماية المستندة إلى الميكروبروسيسور يدمج التكنولوجيا المتقدمة للحس، وخوارزميات معالجة الإشارات، وصنع القرار الذكي متعدد المعايير لمعالجة نقاط الألم التقليدية في حماية المولدات:
- يزيل المناطق العمياء للحماية، ويحقق تغطية 100% للأعطال القصيرة بين الفواصل وأعطال الأرض في ملفات الثابت.
- يتحول من الحماية بعد العطل إلى الإنذار قبل العطل، مما يمنع الأعطال بشكل فعال من خلال المراقبة الديناميكية للدوار.
- تم التحقق من الحل من خلال الحالات الواقعية، ويقدم حساسية عالية وسرعة وموثوقية، مما يلبي متطلبات الأمان للمولدات الكبيرة والعملاقة (500 ميجاوات وما فوق).
