Microprocessoripõhiste releede kasutamine jaotusrätvete kaitsmiseks nutikates kaasuajastatud jaotusnetides

1. Sissejuhatus ja peamised väljakutsed​
   Hajusenergiavaramuste (DER) (nt päikeseenergia ja tuuleenergia) integreerimise kasv distribution võrkudes, koos kasvava nõudlusega elektritarnijätkusuhtlikkuse ja ohutuse järele, tekitab traditsioonilistele vooguvarjundusskeemidele tõsiseid väljakutseid. See lahendus on mõeldud järgmistele kolmele peamisele väljakutsele lahendama:

• ​Lambivoolude oht:​​ Sisevahetused seadmetes nagu lüliti võivad tekitada kahjustavaid lambivooke, mis ohustavad seadmete ja töötajate ohutust, mis nõuab varjundussüsteemilt äärmiselt kiiret reaktsiooni.
• ​Kõrge impedantsiga maapuud:​​ Eriti ühefaasi maapuud, mis toimuvad maapiirkondades või aladel, kus on kõrge maapindresistents, mille tunnuseks on madal puutevool, on raske kindlalt detekteerida traditsiooniliste nihkesekvendi ülevooluvarjundusega, mis suurendab varjunduse ebaõnnestumise riski.
• ​Hajusenergiavaramuste (DER) integreerimise mõju:​​ DER-de integreerimine muudab distribution võrkude voolusuuna ja lühikringi voolu omadusi, mis võib põhjustada varjunduse valetoimimist (väärpinge) või mitte-toimimist ning tuua kaasa ebatõhusa saareloomulikuks muutumise riski.

See lahendus, mis põhineb täiustatud mikroprotsessoripõhiste varjundussüllite ja mitme innovaatilise algoritmi integreerimisel, pakub täielikku, kiiret ja usaldusväärset vooguvarjundust kaasaegsetele distribution võrkudele.

​2. Lahenduse üksikasjad​
Meie vooguvarjundussüll on mooduline disainiga, mis sisaldab järgmisi peamisi varjundusfunktsioone, et lahendada eelnimetatu väljakutseid.

​2.1 Mitmesagede lambivooke varjundusmoodul (AFP)​

• ​Tehniline printsiip:​​ Kasutab patenditud mitmesagede detektsioonitehnoloogiat, jälgides samal ajal valguse intensiivsust (eraldatud lambivalgusandurite abil) ja voolu muutumiskiirust (di/dt). Viga kinnitatakse lambivooluks ainult siis, kui täidetud on mõlemad tingimused - "intense lambivalguse signaal" JA "kiire ülevooluomadus (>10 kA/ms)" (loogiline JA tehe). See topeltkriteerium aitab efektivselt vältida väärpinge välise valguse või lülitiülevoolude tõttu.
• ​Jõudluselamus:​​ Omab äärmiselt kiiret toimimissüsteemi, mis on mõeldud lambivooluenergia minimeerimiseks.
• ​Rakendusjuhtum:​​ Pärast selle mooduli paigaldamist suure andmekeskuse keskvoolu distribution süsteemi said seda moodulit saavutada kokku 4 millisekundi suuruseline viga, mis on üle kolm korda kiirem kui traditsioonilised ainult voolupõhised varjundusskeemid, oluliselt vähendades seadmete kahjustusriski.

​2.2 Kõrge tundlikkusega madala voolu maapuude varjundusmoodul​

• ​Tehniline printsiip:​​ Kasutab nihkesekvendi admittentsimeetodit. See meetod hõlmab süsteemi nihkesekvendi voltaga (3U₀) ja nihkesekvendi voolu (3I₀) reaalajas täpset mõõtmist, arvutades vastavat admittentsiväärtust. See algoritm on suhteliselt tundmatu süsteemi kapatsiitsema maapuude voolu muutuste suhtes, eristades tõhusalt normaalseid kapatsiitsemaid voolu ja vigade tõttu tekkinud vastupanulisi voolu, võimaldades seeläbi täpsete kõrge impedantsiga maapuude identifitseerimist, kus vastupanus on kuni 1 kΩ või kõrgem.
• ​Jõudluselamus:​​ Lahendab traditsiooniliste varjundusskeemide ebapiisava tundlikkuse probleemi kõrgete üleminekuvastupanudega vigade korral, oluliselt vähendades elektritrauma ja tulekahjude riski.
• ​Rakendusjuhtum:​​ Pilotprojektis maapiirkonna võrgus (mis on iseloomustatud kõrge kapatsiitsema maapuude vooluga ja ebavõrdsete joonte isolatsioonitasemedega) suurendas selle tehnoloogia rakendamine üldist maapuude tuvastamisprotsenti 65% traditsiooniliste skeemidega 92%, oluliselt parandades elektritarnijätkusuhtlikkust.

​2.3 Kohanduv saareloomulikuks muutumise varjundusmoodul​

• ​Tehniline printsiip:​​ DER-integreerimise poolt tekitatud saareloomulikuks muutumise riski lahendamiseks kombinib see moodul passiivsed ja aktiivsed detektsioonimeetodid.
• ​Passiivne jälgimine:​​ Jälgib pidevalt üldise ühenduspunkti (PCC) ebakindlate parameetrite, nagu voltaga sageduse kõrvalekalde (Δf > 0.5 Hz) ja faaside nurkede hüppet (Δφ > 10°).
• ​Aktiivne määramine:​​ Kui passiivsed jälgimisindikaatorid ületavad seatud limiite, lisatakse aktiivsed meetodid, nagu Aktiivne sageduse kaldenemine, et kiiresti kinnitada saareloomulikku seisundit.
• ​Jõudluselamus:​​ Tagab DER-i kiire lahutamise väga lühikese aja jooksul (< 200 ms, vastavalt võrgukoodi nõudmistele) pärast saareloomulikuks muutumist, vältides võrguseadmete ja hooldustöötajate ohtlikke olukordi ebatõhusa saareloomulikuks muutumise tõttu.
• ​Rakendusjuhtum:​​ Valideeritud mitme päikeseenergia paneeliga mikrovõrguprojektis saavutas see saareloomulikuks muutumise vastane moodul täpsuse määra 99,7%. See tõhusalt vältib saareloomulikkuks muutumist, vähendades ebatõhusaid pingevahetusi tavapäraste võrguhäirete tõttu, parandades nii hajusenergiavaramuste kasutamist.

​3. Peamiste väärtuste kokkuvõte​
See mikroprotsessoripõhine varjunduslahendus, mis integreerib mitmeid intelligentsed algoritmid, saavutab:

• ​Parandatud ohutus:​​ Maximeerib töötajate ja seadmete kaitset millisekundilise lambivooluvarjunduse ja ülisensitiivse maapuude varjunduse kaudu.
• ​Kõrge usaldusväärsus:​​ Tõhusalt lahendab DER-integreerimise kompleksuse, täpsete saareloomulike olukordade ja kõrge impedantsiga vigade tuvastamise, eemaldades varjunduse "sood".
• ​Kiire taastamine:​​ Lubab kiire viga korrastamise, soodustades võrgu kiiret eneseparandamist, vähendades katkestuse kestust ja parandades elektritarnijätkusuhtlikkust.