Næringsledningsbeskyttelsesløsning med mikroprosessorbaserte reléer for moderne smarte distribusjonsnettverk

1. Introduksjon og kjerneutfordringer​
   Den økende integrasjonen av distribuerte energiresurser (DER) (som solenergi og vindkraft) i distribusjonsnett, sammen med økende brukerkrav til strømforsyningens pålitelighet og sikkerhet, stiller alvorlige utfordringer for tradisjonelle beskyttelsesskjemaer. Denne løsningen er designet for å møte de følgende tre kjerneutfordringene:

• ​Bueflamme-hazards:​​ Interne kortslutninger i utstyr som brytere kan utløse høydestørende buelfammer, som truer utstyrs- og personers sikkerhet, noe som krever en ekstremt rask respons fra beskyttelsessystemet.
• ​Høy impedans jordfeil:​​ Spesielt enfas-jordfeil som oppstår i landlige områder eller regioner med høy jordmotstand, kjennetegnet ved lav feilstrøm, er vanskelig å oppdage pålitelig av tradisjonell nullsekvens overstrømsbeskyttelse, noe som innebærer risiko for at beskyttelsen ikke virker.
• ​Påvirkning av integrasjon av distribuerte energiresurser (DER):​​ Integrering av DER endrer strømflytretningen og kortslutningsstrømsegenskapene i distribusjonsnett, noe som potensielt kan føre til beskyttelsesfeil (falsk utskjedling) eller mislykket operasjon, samt introduserer risiko for uoppmerksom isolering.

Denne løsningen, basert på avanserte mikroprosessorbaserte beskyttelsesrelæer og integrasjon av flere innovative algoritmer, gir komprehensiv, rask og pålitelig feederbeskyttelse for moderne distribusjonsnett.

​2. Løsningsdetaljer​
Vårt feederbeskyttelsesrelæ har et modulært design, med integrasjon av de følgende kjernebeskyttelsesfunksjonene for å møte de nevnte utfordringene.

​2.1 Multi-band buelfammebeskyttelse (AFP)-modul​

• ​Teknisk prinsipp:​​ Bruker egenutviklet flerbandsdeteksjonsteknologi, samtidig overvåker lysintensitet (via dedikerte buelfamme-sensorer) og hastigheten i strømendring (di/dt). En feil konfronteres som en buelfamme bare når begge betingelser – "sterkt buelfamme-signal" OG "høyhastighet overstrømsegenskap (>10 kA/ms)" – er oppfylt (logisk AND-operasjon). Dette dobbeltkriteriet forebygger effektivt feilaktig utskjedling som skyldes eksterne lyskilder eller skruvingsoverstrøm.
• ​Ytelsesfordeler:​​ Har ultrahøy hastighet, designet for å minimere buelfammeeffekten.
• ​Anvendelseseksempel:​​ Etter innføring i mediumspændingsdistribusjonssystemet i en stor datacenter, oppnådde dette modulen en total feilklaringstid på mindre enn 4 millisekunder, noe som representerer en hastighetsøkning på over tre ganger sammenlignet med tradisjonelle strøm-baserte beskyttelsesløsninger, noe som reduserer risikoen for utstyrsskade betydelig.

​2.2 Høyfølsom lavstrøms jordfeilbeskyttelse-modul​

• ​Teknisk prinsipp:​​ Bruker nullsekvensadmittansemetoden. Denne metoden involverer sanntidsmessig, nøyaktig måling av systemets nullsekvens spenning (3U₀) og nullsekvens strøm (3I₀), beregner den tilsvarende admittansen. Denne algoritmen er relativt uforanderlig overfor variasjoner i systemets kapasitive jordfeilstrøm, effektivt skiller mellom normal kapasitiv strøm og feilindusert resistiv strøm, og identifiserer dermed nøyaktig høy impedans jordfeil med motstandsverdier opptil 1 kΩ eller høyere.
• ​Ytelsesfordeler:​​ Løser problemet med utilstrekkelig følsomhet i tradisjonelle beskyttelsesskjemaer under feil gjennom høy overgangsmotstand, reduserer betydelig risiko for elektriske støt og brann.
• ​Anvendelseseksempel:​​ I et pilotprosjekt i et landlig nett (kennetegnet ved høy kapasitiv jordfeilstrøm og ulike linjeisoleringer), økte bruken av denne teknologien den totale jordfeildetekterate fra 65% med tradisjonelle løsninger til 92%, noe som betydelig forbedret strømforsyningens sikkerhet.

​2.3 Adaptiv anti-islandingbeskyttelse-modul​

• ​Teknisk prinsipp:​​ For å håndtere islandingrisiko introdusert av DER-integrasjon, kombinerer dette modulen passive og aktive deteksjonsmetoder.
• ​Passiv overvåking:​​ Overvåker kontinuerlig anormale parametre ved felles koblingspunkt (PCC), som spenningfrekvensavvik (Δf > 0.5 Hz) og fasestandsprang (Δφ > 10°).
• ​Aktiv bestemmelse:​​ Når indikatorer for passiv overvåking overstiger satt terskel, inkluderer det aktive metoder som aktiv frekvensdrift for rask bekreftelse av en islandingtilstand.
• ​Ytelsesfordeler:​​ Sikrer rask koppling av DER innen en svært kort tidsperiode (< 200 ms, i samsvar med nettregler) etter at islanding oppstår, forhindrer fare for nettuft og vedlikeholdsarbeidere fra uoppmerksom isolert drift.
• ​Anvendelseseksempel:​​ Valideret i et mikronett-prosjekt med flere solceller, oppnådde denne anti-islandingmodulen en nøyaktighetsrate på 99,7%. Det forhindrer effektivt islanding mens det minimerer unødvendige utskjedlinger forårsaket av normale nettforstyrrelser, noe som forbedrer utnyttelsen av distribuerte energiresurser.

​3. Kjerneverdisammenfattelse​
Denne mikroprosessorbaserte beskyttelsesløsningen, ved å integrere flere intelligente algoritmer, oppnår:

• ​Forbedret sikkerhet:​​ Maksimerer beskyttelsen av personer og utstyr gjennom millisekunds-nivå buelfammebeskyttelse og ultra-høyfølsom jordfeilbeskyttelse.
• ​Høy pålitelighet:​​ Håndterer effektivt kompleksiteten introdusert av DER-integrasjon, identifiserer nøyaktig islandingtilstand og høy impedans feil, fjerner beskyttelses-"blindsoner".
• ​Rask gjenoppretting:​​ Muliggjør rask feilklaring, fremmer rask nettself-healing, reduserer nedbrukstid, og forbedrer strømforsyningens pålitelighet.