Rešitev za zaščito vodil z mikroprocessorjimi releji za moderne pametne distribucijske mreže

1. Predstavitev in ključni izzivi​
   Naraščajoča integracija distribuiranih virov energije (DER) (kot so fotovoltaika in vetrna energija) v distribucijske omrežja, skupaj z naraščajočimi zahtevami uporabnikov glede zanesljivosti in varnosti oskrbe s strujom, predstavlja težke izzive za tradicionalne sheme zaščite krak. Ta rešitev je zasnovana za reševanje naslednjih treh ključnih izzivov:

• ​Nevarnost električnih lukov:​​ Notranji kratki krogi v opremi, kot so preklopniki, lahko sprožijo zelo destruktivne električne luči, ki ogrožajo varnost opreme in osebja, kar zahteva izjemno hitro odzivanje sistema zaščite.
• ​Krati s visokim upornostjo na zemlji:​​ Zlasti enofazni zemljiški krati, ki se pojavljajo v podeželju ali regijah z visoko upornostjo tal, so znani po nizkem toku krati, ki ga je težko zanesljivo zaznati z tradicionalno zaščito z nadmernim nulnim tokom, kar pomeni tveganje, da bo zaščita neuspešno delovala.
• ​Vpliv integracije distribuiranih virov energije (DER):​​ Integracija DER spremeni smer pretoka energije in lastnosti toka pri kratkih krogih v distribucijskih omrežjih, kar lahko povzroči nesporazum v delovanju zaščite (lažno odpadevanje) ali neuspešno delovanje ter prinaša tveganje nenamerno izoliranja.

Ta rešitev, temeljena na naprednih mikroprocesorskih zaščitnih relejah in združevanju več inovativnih algoritmov, zagotavlja celovito, hitro in zanesljivo zaščito krakov za sodobna distribucijska omrežja.

​2. Podrobnosti rešitve​
Naša zaščitna rela za krake uporablja modulski dizajn, ki združuje naslednje ključne funkcije zaščite za reševanje omenjenih izzivov.

​2.1 Modul za zaščito pred električnimi lukovi z več pasmi (AFP)​

• ​Tehnični princip:​​ Uporablja lastniški sistem detekcije z več pasmi, ki hkrati spremlja intenziteto svetlobe (preko posebnih senzorjev za električne luči) in hitrost spremembe toka (di/dt). Kratki krog je potrjen kot električna luka le, ko sta oba pogoja – "močen signal električne luči" IN "hitra prekomerna karakteristika toka (>10 kA/ms)" – izpolnjeni (logična operacija AND). Ta dvojni kriterij učinkovito preprečuje nesporazume zaradi zunanjih virjev svetlobe ali prekomernega toka pri preklapljanju.
• ​Prednosti delovanja:​​ Značilni so izjemno hitri časi delovanja, zasnovani za zmanjševanje energije električnih lukov.
• ​Primer uporabe:​​ Po namestitvi v srednjesilovnem distribucijskem sistemu velikega podatkovnega centra je ta modul dosegel skupni čas odpravljanja krati manjši od 4 milisekund, kar predstavlja povečanje hitrosti več kot trikrat v primerjavi z tradicionalnimi shemami zaščite samo z tokom, zelo zmanjša tveganje za škodo opreme.

​2.2 Modul za zaščito pred zemljiškimi krati z visoko občutljivostjo in nizkim tokom​

• ​Tehnični princip:​​ Uporablja metodo nulnega sekvence admittanc. Ta metoda vključuje realnočasno in natančno merjenje nulnega sekvence napetosti (3U₀) in nulnega sekvence toka (3I₀), izračunavanje ustrezne vrednosti admittanca. Ta algoritem je relativno netrgaven na spremembe kapacitivnega zemljiškega toka krati v sistemu, učinkovito razlikuje med normalnim kapacitivnim tokom in tokom, ki je povzročen zemljiškim kratom, tako da točno prepoznava zemljiške krati z upornostjo do 1 kΩ ali več.
• ​Prednosti delovanja:​​ Rešuje problem nedostatka občutljivosti tradicionalnih shem zaščite med krati s visokim prehodnim upornostjo, zelo zmanjša tveganje električnih udarcev in požarov.
• ​Primer uporabe:​​ V pilotnem projektu v podeželskem omrežju (značilen z visokim kapacitivnim zemljiškim tokom krati in neravnomernimi stopnjami izolacije črt) je uporaba te tehnologije povečala skupno stopnjo zaznavanja zemljiških krati z 65% z tradicionalnimi shemami na 92%, zelo poveča varnost oskrbe s strujom.

​2.3 Adaptivni modul za zaščito pred izoliranjem​

• ​Tehnični princip:​​ Za reševanje tveganja izoliranja, ki ga prinaša integracija DER, ta modul kombinira pasivne in aktivne metode detekcije.
• ​Pasivno spremljanje:​​ Nenehno spremlja neobičajne parametre na točki skupnega povezovanja (PCC), kot so odstopanja frekvence napetosti (Δf > 0,5 Hz) in skok faznega kota (Δφ > 10°).
• ​Aktivno določanje:​​ Ko kazalci pasivnega spremljanja presežejo določene meje, vključi aktivne metode, kot je aktivni pomik frekvence, za hitro potrditev stanja izoliranja.
• ​Prednosti delovanja:​​ Zagotavlja hitro ločevanje DER-jev v zelo kratkem času (< 200 ms, v skladu s standardi omrežja) po nastanku izoliranja, preprečuje tveganja za opremo in odraslo osebje zaradi nenamernega izoliranega delovanja.
• ​Primer uporabe:​​ Ovrednoten v projektu mikrogrid, ki vključuje več fotovoltaičnih polj, je ta modul za zaščito pred izoliranjem dosegl 99,7% točnosti. Učinkovito preprečuje izoliranje, hkrati pa zmanjša nepotrebnega odpadevanja zaradi normalnih motenj v omrežju, kar poveča uporabnost distribuiranih virov energije.

​3. Povzetek ključnih vrednosti​
Ta mikroprocesorska rešitev za zaščito, ki združuje več pametnih algoritmov, doseže:

• ​Povečano varnost:​​ Z maksimalno zaščito osebja in opreme z zaščito pred električnimi lukovima na ravni milisekund in z zaščito pred zemljiškimi krati z izjemno visoko občutljivostjo.
• ​Visoka zanesljivost:​​ Učinkovito rešuje kompleksnost, ki jo prinaša integracija DER, točno prepoznava stanja izoliranja in zemljiške krati z visokim upornostjo, odpravlja "slepe točke" zaščite.
• ​Hitro obnovljanje:​​ Omogoča hitro odpravljanje krati, olajša hitro samozaledbo omrežja, zmanjša trajanje odrezov in poveča zanesljivost oskrbe s strujom.