Жаңа жасыл тарату тармандары үшін микропроцессорды пайдаланған релелермен қамтамасыз ету шешімі

1. Кіріспе және негізгі қиындықтар​
   Жаратылыстан алу (PV) және шамал энергиясы сияқты таралған энергия ресурстарының (DERs) үлестірім желілеріне өсетін интеграция, онымен бірге электр ресурстарына қатысты пайдаланушылардың маңызды ықтималдығы мен қауіпсіздік талаптарының артуы, традициондық көтеріс қорғау схемаларына тяжел зерттеулерді ұшыратады. Бұл шешім мына үш негізгі қиындықтарды шешуге арналған:

• ​Дербес жарықтың қауіпсіздігі:​​ Шинопроводтар сияқты құрылғыларда ішкі қысқа шолу өте өткізгіш дегендерді жарып, құрылғылардың және қызметкерлердің қауіпсіздігіне қауіп тудыруы мүмкін, бұл өзінің нәтижесінде қорғау жүйесінің өте жылдам жауап беруін талап етеді.
• ​Жоғары импеданс басқаруындағы жер қысқа шолулары:​​ Ерекше, қазақша аймақтарда немесе жер қабырғасының өте жоғары болатын аймақтарда пайда болатын бір фазалы жер қысқа шолулары, қысқа шолу ағымының төменгі деңгейінің себепті, традициондық нөл-секундтік өткізгіш қорғаумен тиімді табылған жоқ, бұл қорғау қызметінің жұмысынан құтылуына қауіп тудыруы мүмкін.
• ​Таралған энергия ресурстары (DERs) интеграциясының тағылымы:​​ DERs интеграциясы үлестірім желілеріндегі энергия ағымының бағыты мен қысқа шолу ағымының қасиеттерін өзгертуге әкеледі, бұл өзінің нәтижесінде қорғау қате истеу (жалған қосу) немесе жұмыс істей алмайтынына әкеледі, олар өзара қолданылған аралықтың ризикогенін енгізеді.

Бұл шешім, өнеркәсіптік микропроцессорлық қорғау релелеріне негізделген және бірнеше инновациялық алгоритмдарды интегралдайды, сондықтан өзара қолданылған үлестірім желілері үшін толық, жылдам және тиімді көтеріс қорғау қамтамасыз етеді.

​2. Шешім деталдары​
Біздің көтеріс қорғау релеміз модульдік дизайнға негізделген, мына негізгі қорғау функцияларын интегралдап, өзгөртілетін қиындықтарды шешуге арналған.

​2.1 Көптеген диапазондардағы дербес жарық қорғау (AFP) модулі​

• ​Техникалық принцип:​​ Авторлық көптеген диапазондардағы анықтау технологиясы қолданылады, жарық деңгейін (арқылы әрекет ету үшін арналған дербес жарық датчыктарымен) және ағымдың өзгеру жылдамдығын (di/dt) бір уақытта мониторинг етеді. Жарық сигналының "қатаң" деңгейі және "тең өткізгіш ағымдың өзгеруі (>10 kA/ms)" (логикалық және операциясы) екеуі де сәтті болғанда гана қысқа шолу дербес жарық ретінде анықталады. Бұл екі критерий сыртқы жарық басқаруы немесе коммутация өткізгіш ағымдарына қарай қорғау қате истеуін тиімді түрде тартады.
• ​Жұмыс сипаттамаларының артықшылығы:​​ Өте жылдам жұмыс істеу жылдамдығы, дербес жарық энергиясын минималдау үшін құрылған.
• ​Қолданылу түрі:​​ Көптеген деректер қоймасының орта басымды үлестірім желісінде қолдану нәтижесінде, бұл модуль барлық қысқа шолу өшіру уақыты 4 миллисекундтан аз болды, бұл традициондық тек ағымға негізделген қорғау схемаларына қарағанда үш есе жылдам, құрылғылардың қырғылауына қарай қауіпсіздікті өте тиімді түрде азайтады.

​2.2 Жоғары сезімді төмен ағымды басқару модулі​

• ​Техникалық принцип:​​ Нөл-секундтік адмиттанс әдісі қолданылады. Бұл әдіс, системаның нөл-секундтік напряжение (3U₀) және нөл-секундтік ағым (3I₀) үшін нақты өлшемдерді жылжыту арқылы, соқтық адмиттанс мәнін есептеу. Бұл алгоритм системаның конденсаторлық жер қысқа шолу ағымының өзгеруіне қатысты өте сезімді емес, нормаль конденсаторлық ағым және қысқа шолу арқылы пайда болатын тең өткізгіш ағымды бөлісу, сондықтан 1 кОм немесе одан жоғары қарсылық мәндерінің жоғары импеданс басқаруын тиімді түрде анықтай алады.
• ​Жұмыс сипаттамаларының артықшылығы:​​ Традициондық қорғау схемаларының қысқа шолу үшін өте жоғары өткізгіш қате истеуін шешеді, өзара қолданылған қырғылау және өзара қолданылған жарық қауіпсіздігін өте тиімді түрде азайтады.
• ​Қолданылу түрі:​​ Ерекше, өте жоғары конденсаторлық жер қысқа шолу ағымы мен теңсіздік сызықты изоляция деңгейінің аймақтарындағы пилоттық проектте, бұл технология қолданылғанда, қысқа шолу анықталуының жалпы ұпайын традициондық схемалардан 65% -тен 92%-ге дейін арттыруға болды, өзара қолданылған электр ресурстар қауіпсіздігін өте тиімді түрде арттырады.

​2.3 Адаптивті аралықты басқару модулі​

• ​Техникалық принцип:​​ DER интеграциясына қолданылған аралық қауіпсіздігін шешу үшін, бұл модуль пассивті және активті анықтау әдістерін біріктіреді.
• ​Пассивті мониторинг:​​ Пайда болу нүктесінде (PCC) өзара қолданылған параметрлерді, мисалы, напряжение частотасының өзгеруі (Δf > 0.5 Гц) және фазалық бұрыштың өзгеруі (Δφ > 10°) үшін жалғас ұстап мониторинг жүргізеді.
• ​Активті анықтау:​​ Пассивті мониторинг көрсеткіштері белгіленген шекараларды асырып өткенде, активті әдістер, мисалы, активті частоталық өзгеру әдісін қолданып, аралық қысқа шолу өзгеруін тез анықтайды.
• ​Жұмыс сипаттамаларының артықшылығы:​​ Аралық қысқа шолу өзгеруінен кейін DER-лерді өте тез қосылтыру (200 мс-тен аз, таралған энергия ресурстарының қолданылуына қатысты кодтама талаптарына сай), өзара қолданылған қырғылау қауіпсіздігін және техник қызметкерлердің қауіпсіздігін өте тиімді түрде азайтады.
• ​Қолданылу түрі:​​ Бірнеше PV массивтерін қамтамасыз ететін микро үлестірім желісінде, бұл аралық қысқа шолу модулі 99.7% дәлдікпен жүзеге асырылды. Бұл тиімді түрде аралық қысқа шолу қолданылуын өзара қолданылған, өте тез қысқа шолу өзгеруінен кейін қолданылатын қызметтердің қолданылуын өте тиімді түрде азайтады, сондықтан таралған энергия ресурстарының қолданылуын арттырады.

​3. Негізгі мәндер жинағы​
Микропроцессорлық қорғау шешімі, бірнеше интеллектуалды алгоритмдарды интегралдау арқылы, төмендегілерді жүзеге асырады:

• ​Қауіпсіздікті арттыру:​​ Миллисекундтік дербес жарық қорғау және өте жоғары сезімді жер қысқа шолу қорғау арқылы қызметкерлер мен құрылғылардың қауіпсіздігін максималдау.
• ​Жоғары ықтималдылық:​​ DER интеграциясының қолданылуына қатысты қиындықтарды тиімді түрде шешу, аралық қысқа шолу өзгеруін және жоғары импеданс қысқа шолуларын тиімді түрде анықтау, өзара қолданылған қызметтердің "қараңғы" болуын өте тиімді түрде тартады.
• ​Тез қайта жүйелендіру:​​ Тез қысқа шолу өшіру, үлестірім желілерін тез өзін-өзі жүйелендіру, өзара қолданылған қызметтердің уақытын азайту, электр ресурстарының ықтималдығын жақсарту.