Решение по защите питательных линий с использованием микропроцессорных реле для современных умных распределительных сетей

1. Введение и основные проблемы
   Повышение интеграции распределенных источников энергии (DER) (например, солнечных и ветровых установок) в распределительные сети, а также растущие требования пользователей к надежности и безопасности электроснабжения, создают серьезные вызовы для традиционных схем защиты линий. Данное решение разработано для решения следующих трех ключевых проблем:

• Опасности дуговых замыканий: Внутренние короткие замыкания в оборудовании, таком как коммутационные устройства, могут вызвать высокоэнергетические дуговые вспышки, угрожающие безопасности оборудования и персонала, что требует крайне быстрого реагирования системы защиты.
• Высокоомные заземления: Особенно однофазные заземления, происходящие в сельской местности или регионах с высоким удельным сопротивлением грунта, характеризуются низким током короткого замыкания, что затрудняет их надежное обнаружение традиционной защитой по нулевой последовательности, создавая риск отказа защиты от срабатывания.
• Влияние интеграции распределенных источников энергии (DER): Интеграция DER изменяет направление потока мощности и характеристики тока короткого замыкания в распределительных сетях, что может привести к неправильному срабатыванию (ложному срабатыванию) или отказу защиты, а также создает риск случайного островкового режима.

Это решение, основанное на передовых микропроцессорных реле защиты и интегрирующее несколько инновационных алгоритмов, обеспечивает всестороннюю, быструю и надежную защиту линий для современных распределительных сетей.

2. Подробности решения
Наши реле защиты линий имеют модульную конструкцию, интегрирующую следующие ключевые функции защиты для решения вышеупомянутых проблем.

2.1 Модуль защиты от дуговых вспышек с многополосным детектором (AFP)

• Технический принцип: Использует запатентованную технологию многополосного обнаружения, одновременно мониторя интенсивность света (с помощью специальных датчиков дугового света) и скорость изменения тока (di/dt). Неисправность считается дуговой вспышкой только тогда, когда выполняются оба условия - "сильный сигнал дугового света" И "характеристика сверхбыстрого тока (>10 кА/мс)" (логическая операция И). Этот двойной критерий эффективно предотвращает ложные срабатывания, вызванные внешними источниками света или переходными токами.
• Преимущества производительности: Обладает сверхбыстрой скоростью срабатывания, предназначенной для минимизации энергии дуговых вспышек.
• Пример применения: После внедрения в средневольтную распределительную систему крупного центра данных этот модуль достиг общего времени устранения неисправности менее 4 миллисекунд, что в три раза быстрее, чем традиционные схемы защиты только по току, значительно снижая риск повреждения оборудования.

2.2 Модуль защиты от высокоомных заземлений с высокой чувствительностью

• Технический принцип: Использует метод нулевой последовательной проводимости. Этот метод включает в себя точное измерение в реальном времени нулевого напряжения системы (3U₀) и нулевого тока (3I₀), вычисляя соответствующее значение проводимости. Этот алгоритм относительно нечувствителен к изменениям емкостного тока заземления, эффективно различая нормальный емкостный ток и ток, вызванный неисправностью, что позволяет точно определять высокоомные заземления с сопротивлением до 1 кОм и выше.
• Преимущества производительности: Решает проблему недостаточной чувствительности традиционных схем защиты при неисправностях через высокое переходное сопротивление, значительно снижая риски поражения электрическим током и пожаров.
• Пример применения: В пилотном проекте в сельской сети (характеризующейся высоким емкостным током заземления и неравномерными уровнями изоляции линий) применение этой технологии повысило общий коэффициент обнаружения заземлений с 65% при использовании традиционных схем до 92%, значительно улучшая безопасность электроснабжения.

2.3 Модуль адаптивной защиты от островкового режима

• Технический принцип: Для решения риска островкового режима, вызванного интеграцией DER, этот модуль сочетает пассивные и активные методы обнаружения.
• Пассивный мониторинг: Непрерывно мониторит аномальные параметры в точке общего подключения (PCC), такие как отклонение частоты напряжения (Δf > 0.5 Гц) и скачок фазового угла (Δφ > 10°).
• Активное определение: Когда показатели пассивного мониторинга превышают установленные пороги, включаются активные методы, такие как активное смещение частоты, для быстрого подтверждения состояния островкового режима.
• Преимущества производительности: Обеспечивает быстрое отключение DER в очень короткое время (< 200 мс, соответствует требованиям сетевого кодекса) после возникновения островкового режима, предотвращая опасности для сетевого оборудования и персонала, обслуживающего оборудование, от непреднамеренного островкового режима.
• Пример применения: Проверено в проекте микросети, содержащей несколько солнечных массивов, этот модуль защиты от островкового режима достиг точности 99,7%. Он эффективно предотвращает островковый режим, минимизируя ненужные отключения, вызванные обычными сетевыми помехами, тем самым улучшая коэффициент использования распределенных источников энергии.

3. Краткое описание ключевых преимуществ
Это решение защиты на основе микропроцессора, интегрирующее несколько интеллектуальных алгоритмов, обеспечивает:

• Усиленная безопасность: Максимально защищает персонал и оборудование благодаря защите от дуговых вспышек на уровне миллисекунд и сверхвысокочувствительной защите от заземлений.
• Высокая надежность: Эффективно решает сложности, вызванные интеграцией DER, точно идентифицируя состояния островкового режима и высокоомные неисправности, устраняя "слепые зоны" защиты.
• Быстрое восстановление: Обеспечивает быстрое устранение неисправностей, способствуя быстрому самовосстановлению сети, сокращая продолжительность отключений и улучшая надежность электроснабжения.