Решение за защита на подаването с микропроцесорни реле за модерни интелигентни разпределителни мрежи

1. Въведение и основни предизвикателства​
   Разрастването на интегрираните разпределени енергийни ресурси (DERs) (като фотovoltaен и вятърен) в разпределителните мрежи, заедно с нарастващите изисквания на потребителите за надеждност и безопасност на електроенергията, поставя сериозни предизвикателства пред традиционните схеми за защита на фидерите. Това решение е предназначено да отговори на следните три основни предизвикателства:

• ​Опасности от дъгови пробиви:​​ Вътрешните краткосрочни замыкания в оборудване като щитове могат да спровокират много разрушителни дъгови пробиви, които заплашват безопасността на оборудването и персонала, което изисква изключително бърз отговор от системата за защита.
• ​Повишени-импедансни заземни повреди:​​ Особено еднофазните заземни повреди, които се случват в селски райони или области с висока съпротивителност на почвата, характеризирани с ниски токове на повреда, са трудни за надеждно откриване от традиционната защита с нулева последователност, което представлява риск от невъзможност за действие на защитата.
• ​Влияние на интеграцията на разпределените енергийни ресурси (DERs):​​ Интеграцията на DERs променя посоката на потока на мощността и характеристиките на краткосрочния ток в разпределителните мрежи, което може да причини грешки в действието на защитата (ложни срабативания) или невъзможност за действие, и внася риска от непреднамерено островчеобразуване.

Това решение, основано на напредъкът в микропроцесорните релета за защита и интегриращо множество иновативни алгоритми, предоставя комплексна, бърза и надеждна защита на фидерите за модерните разпределителни мрежи.

​2. Детайли на решениято​
Нашият реле за защита на фидерите прилага модулен дизайн, интегрирайки следните основни функции за защита, за да отговори на посочените предизвикателства.

​2.1 Модул за защита от дъгови пробиви (AFP) с многобандово детектиране​

• ​Технически принцип:​​ Използва собствена технология за многобандово детектиране, наблюдавайки едновременно интензитета на светлината (чрез специални сензори за дъга) и скоростта на изменение на тока (di/dt). Повредата се потвърждава като дъгов пробив само когато са изпълнени и двата условия – "интензивен сигнал от дъга" И "високоскоростна характеристика на прекомерен ток (>10 kA/ms)" (логическа операция И). Този двойн критерий ефективно предотвратява грешки, причинени от външни източници на светлина или прекомерни токове при свързване.
• ​Преимущества по производителност:​​ Разполага с изключително бързи времена на действие, проектирани да минимизират енергията на дъговите пробиви.
• ​Приложение:​​ След разположение в средноволтовата разпределителна система на голям център за обработка на данни, този модул постигна общо време за изчистване на повредата под 4 милисекунди, представлявайки увеличение на скоростта над три пъти в сравнение с традиционните схеми за защита само с ток, значително намалявайки риска от повреда на оборудването.

​2.2 Модул за защита от заземни повреди с висока чувствителност и нисък ток​

• ​Технически принцип:​​ Използва метода на нулевата последователностна проводимост. Този метод включва реално време, прецизно измерване на нулевата последователностна напрежение (3U₀) и нулевата последователностна ток (3I₀), изчислявайки съответната стойност на проводимост. Този алгоритъм е относително нечувствителен към вариации в капацитивния ток на заземната повреда, ефективно различавайки нормалния капацитивен ток и резистивния ток, причинен от повреда, като така точно идентифицира високо-импедансни заземни повреди със съпротивителност до 1 кОм или повече.
• ​Преимущества по производителност:​​ Решава проблема с недостатъчната чувствителност на традиционните схеми за защита при повреди чрез високи преходни съпротивления, значително намалявайки рисковете от удар с електричество и пожар.
• ​Приложение:​​ В пилотен проект в селска мрежа (характеризирана с висок капацитивен ток на заземната повреда и неравномерни ниво на изолация на линиите), приложението на тази технология увеличи общата скорост на откриване на заземни повреди от 65% с традиционни схеми до 92%, значително подобрявайки безопасността на доставката на електроенергия.

​2.3 Адаптивен модул за защита против островчеобразуване​

• ​Технически принцип:​​ За да се справи с риска от островчеобразуване, въведен от интеграцията на DER, този модул комбинира пасивни и активни методи за детектиране.
• ​Пасивно наблюдение:​​ Непрекъснато наблюдава аномални параметри в точката на обща връзка (PCC), като девиация на честотата на напрежението (Δf > 0.5 Hz) и скок на фазовия ъгъл (Δφ > 10°).
• ​Активно определяне:​​ Когато показателите от пасивното наблюдение надхвърлят зададени прагове, се включват активни методи като активно дрейф на честотата, за да се потвърди бързо условие на островчеобразуване.
• ​Преимущества по производителност:​​ Обеспечава бързо откъсване на DER в много кратко време (< 200 ms, съответстващо на изискванията на мрежовия код) след настъпване на островчеобразуване, предотвратявайки опасности за оборудването и техническия персонал от непреднамерено островчеобразуване.
• ​Приложение:​​ Валидиран в проект за микромнежда, съдържащ множество фотоелектрични масиви, този модул за защита срещу островчеобразуване постигна точност 99.7%. Ефективно предотвратява островчеобразуване, минимизирайки ненужните срабативания, причинени от нормални нарушения в мрежата, като така подобрява степента на използване на разпределените енергийни ресурси.

​3. Съкратено резюме на основната стойност​
Това решение за защита, основано на микропроцесор, чрез интегрирането на множество интелигентни алгоритми, постига:

• ​Подобряване на безопасността:​​ Максимизира защитата на персонала и оборудването чрез защита на дъгови пробиви на милисекунден уровень и свръхвисокочувствителна защита срещу заземни повреди.
• ​Висока надеждност:​​ Ефективно решава сложностите, въведени от интеграцията на DER, точно идентифицира условията на островчеобразуване и високо-импедансни повреди, елиминирайки "слепи точки" в защитата.
• ​Бързо възстановяване:​​ Осигурява бързо изчистване на повреди, насърчава бързо самовъзстановяване на мрежата, намалява продължителността на прекъсването и подобрява надеждността на доставката на електроенергия.