Voedingsbeskermingsoplossing met mikroprosessor-gebaseerde relais vir moderne slimme verspreidingsnetwerke

1. Inleiding en Kernuitdagings​
   Die toenemende integrasie van verspreide energiebronne (DERs) (soos PV- en windenergie) in verspreidingsnetwerke, gepaardgaande met 'n toename in gebruikersvraag na betroubare en veilige elektrisiteitsvoorsiening, stel ernstige uitdagings aan tradisionele voederbeskermingskemas. Hierdie oplossing is ontwerp om die volgende drie kernuitdagings te aanspreek:

• ​Bogskyngevaar:​​ Interne kortsluitings in toerusting soos skakelbord kan hoogs verwoestende bogskyne veroorsaak, wat toerusting en personeel se veiligheid bedreig, wat 'n uiterst vinnige reaksie van die beskermingstelsel vereis.
• ​Hoë-impedansie-aardingfoutte:​​ Veral eenfasige aardingfoutte wat in landelike areas of streke met hoë grondweerstand voorkom, gekenmerk deur 'n lae foutstroom, is moeilik betroubaar deur tradisionele nulvolgorde-oormaatbeskerming te bespeur, wat 'n risiko van beskermingsmislukking inhou.
• ​Impak van Verspreide Energiebronne (DERs) Integrering:​​ Die integrering van DERs verander die kragvloei rigting en kortsluitingstroomkenmerke van verspreidingsnetwerke, wat potensieel tot beskermingsfoute (vals afval) of mislukking kan lei, en die risiko van onbedoelde eilanding insluit.

Hierdie oplossing, gebaseer op gevorderde mikroprosesor-gedrewe beskermingsrelais en meerdere innoverende algoritmes, bied omvattende, vinnige en betroubare voederbeskerming vir moderne verspreidingsnetwerke.

​2. Oplossingsbesonderhede​
Ons voederbeskermingsrelais maak gebruik van 'n modulaire ontwerp, met die volgende kernbeskermingsfunksies geïntegreer om die bogenoemde uitdagings aan te spreek.

​2.1 Multi-band Bogskynbeskermings (AFP) Module​

• ​Tegniese Prinsipe:​​ Gebruik 'n eiendomlike multi-band deteksietegnologie, wat gelyktydig ligintensiteit (deur middel van gespesialiseerde bogskynsensor) en die veranderingstempo van stroom (di/dt) moniteer. 'n Fout word slegs as 'n bogsky bevestig wanneer beide voorwaardes – "intense bogskynseël" EN "hoëspoed oormaatkenmerk (>10 kA/ms)" – vervul is (logiese AND-operasie). Hierdie dubbele kriterium verhoed effektief foute veroorsaak deur buiteligte of swaarloop-oormaatstrome.
• ​Prestasievoordeel:​​ Kenmerk met uiterst vinnige werkverrigting, ontwerp om bogskynenergie te minimeer.
• ​Toepassingsgeval:​​ Na implementering in die mediumspanningsverspreidingsisteem van 'n groot data-sentrum het hierdie module 'n totale foutverwyderingstyd van minder as 4 millisekondes behaal, wat 'n spoedtoename van meer as drie keer vergelyk met tradisionele stroomalleen-beskermingskemas verteenwoordig, en die risiko van toerustingsskade aansienlik verminder.

​2.2 Hooggevoelige Lae-stroom Aardingfoutbeskermingsmodule​

• ​Tegniese Prinsipe:​​ Maak gebruik van die nulvolgorde-admittansiemetode. Hierdie metode behels real-time, akkurate meting van die stelsel se nulvolgordevoltag (3U₀) en nulvolgordestroom (3I₀), en bereken die ooreenkomstige admittansiewaarde. Hierdie algoritme is relatief ongevoelig vir variasies in die stelsel se kapasitiewe aardingfoutstroom, wat dit effektief laat onderskei tussen normale kapasitiewe stroom en foutinduseerde weerstandstroom, en dus hoog-impedansie aardingfoutte met weerstandswaardes van tot 1 kΩ of hoër akkuraat identifiseer.
• ​Prestasievoordeel:​​ Los die probleem van onvoldoende gevoeligheid in tradisionele beskermingskemas tydens foutte deur hoë oorgangswederstand op, en verminder aansienlik die risiko van elektriese skok en brand.
• ​Toepassingsgeval:​​ In 'n proefprojek binne 'n landelike netwerk (gekenmerk deur hoë kapasitiewe aardingfoutstroom en ongelyke lynisolasievlakke) het die toepassing van hierdie tegnologie die algehele aardingfoutdeteksiekoers van 65% met tradisionele skemas na 92% verhoog, en die veiligheid van kragvoorsiening aansienlik verbeter.

​2.3 Aangepaste Anti-eilandingbeskermingsmodule​

• ​Tegniese Prinsipe:​​ Om die eilandingsrisiko ingebring deur DER-integrering aan te spreek, kombineer hierdie module passiewe en aktiewe deteksie-metodes.
• ​Passiewe Monitering:​​ Kontinu moniteer abnormaliteite by die Punt van Gemeenskaplike Kopplig (PCC), soos spanningsfrekwensieafwyking (Δf > 0.5 Hz) en fasehoek sprong (Δφ > 10°).
• ​Aktiewe Bepaling:​​ Wanneer passiewe moniteringsaanduiders bo grense val, sluit dit aktiewe metodes soos Aktiewe Frekwensiedrif in om 'n eilandingsstoestand vinnig te bevestig.
• ​Prestasievoordeel:​​ Verseker vinnige ontkoppeling van DERs binne 'n baie kort tydrampe (< 200 ms, voldoen aan roosterkodevereistes) na eilanding, wat gevare vir rooster-toerusting en onderhoudspersoneel van onbedoelde eilande bewaar.
• ​Toepassingsgeval:​​ Geverifieer in 'n mikroroosterprojek wat meervoudige PV-reeks bevat, het hierdie anti-eilandingsmodule 'n akkuraatheid van 99.7% behaal. Dit verhoed effektief eilanding terwyl dit onnodige afval veroorsaak deur normale roosterstoornisse minimeer, en sodoende die benutting van verspreide energiebronne verbeter.

​3. Kernwaardeopsomming​
Hierdie mikroprosesor-gedrewe beskermingsoplossing, deur meerdere intelligente algoritmes te integreer, bereik:

• ​Verhoogde Veiligheid:​​ Maximeer die beskerming van personeel en toerusting deur millisekonde-vlak bogskynbeskerming en ultra-hooggevoelige aardingfoutbeskerming.
• ​Hoë Betroubaarheid:​​ Handhaaf doeltreffend die kompleksiteit ingebring deur DER-integrering, identifiseer akkuraat eilandingstoestande en hoë-impedansie foutte, en elimineer beskermings "blind spots".
• ​Vinnige Herstel:​​ Moontlikheid om vinnige foutverwydering te bewerkstellig, wat vinnige netwerkselfgenezing, verkorting van afbreektyd, en verbetering van kragvoorsieningbetroubaarheid bevorder.