Rješenje za zaštitu isporuke sa mikroprocesorskim relejima za moderne inteligentne distributivne mreže

1. Uvod i ključni izazovi​
   Rastuća integracija raspodeljenih energetskih resursa (DER) (poput fotovoltaične i vjetroenergije) u distribucijske mreže, uz rastuće zahteve korisnika za pouzdanost i sigurnost snabdevanja električnom energijom, predstavlja ozbiljan izazov tradicionalnim shemama zaštitnih uređaja na isporučivačkim linijama. Ova rešenja su dizajnirana da odgovore na sledeće tri ključna izazova:

• ​Opasnosti od lukova struje:​​ Unutrašnji krajnjici u opremi poput prekidača mogu pokrenuti veoma destruktivne lukove struje, koji prijeti sigurnosti opreme i osoblja, što zahteva ekstremno brzu reakciju sistema zaštite.
• ​Visok impedansni zemljani kvarovi:​​ Posebno jednofazni zemljani kvarovi koji se javljaju u ruralnim područjima ili regijama sa visokim otporom tla, karakterizovani niskim strujnim tokom, teško se pouzdano otkrivaju tradicionalnom zaštitom nadmernog nultočkastog strujnog toka, što predstavlja rizik od neadekvatnog funkcionisanja zaštite.
• ​Uticaj integrisanih raspodeljenih energetskih resursa (DER):​​ Integracija DER menja smer toka struje i karakteristike struje kratkog spoja u distribucijskim mrežama, potencijalno dovodeći do nepravilnog funkcionisanja zaštite (lažno skakanje) ili neadekvatnog funkcionisanja, i uvodeći rizik od neplaniranog ostrvovanja.

Ovo rešenje, bazirano na naprednim mikroprocesorskim zaštitnim releima i integrisanim više inovativnih algoritama, pruža kompleksnu, brzu i pouzdanu zaštitu isporučivačkih linija za moderne distribucijske mreže.

​2. Detalji rešenja​
Naš zaštitni relé za isporučivačke linije koristi modularni dizajn, integrišući sledeće ključne funkcije zaštite kako bi se odgovorilo na prethodno navedene izazove.

​2.1 Modul za zaštitu od lukova struje (AFP) sa više spektara​

• ​Tehnički princip:​​ Koristi autorsku tehnologiju detekcije sa više spektara, istovremeno monitorujući intenzitet svetlosti (preko posebnih senzora za lukove struje) i brzinu promene struje (di/dt). Kvar se potvrđuje kao luk struje samo kada su ispunjeni oba uslova - "intenzivan signal luka struje" I "visoka brzina prekoračenja struje (>10 kA/ms)" (logička operacija I). Ovaj dvojni kriterijum efektivno sprečava nepravilno funkcionisanje uzrokovano vanjskim izvorima svetlosti ili prekoračenjem struje prilikom preklapanja.
• ​Prednosti u performansama:​​ Karakterišu ga ultra-brze vremena reagovanja, dizajnirane da smanje energiju luka struje.
• ​Primer primene:​​ Nakon implementacije u srednjepresuskom distribucijskom sistemu velikog data centra, ovaj modul je postigao ukupno vreme otklanjanja kvara manje od 4 milisekundi, što predstavlja povećanje brzine preko tri puta u odnosu na tradicionalne šeme zaštite samo preko struje, znatno smanjujući rizik od oštećenja opreme.

​2.2 Modul za zaštitu od zemljanih kvarova sa visokom osetljivošću i niskim strujnim tokom​

• ​Tehnički princip:​​ Koristi metodu nultočkaste admintancije. Ova metoda uključuje realno vreme, preciznu meru nultočkastog napona (3U₀) i nultočkastog strujnog toka (3I₀), izračunavanje odgovarajuće vrednosti admintancije. Ovaj algoritam je relativno neosetljiv na variranja kapacitivnog strujnog toka zemljanih kvarova, efektivno razlikujući normalan kapacitivni strujni tok i strujni tok uzrokovan kvarom, time tačno identificirajući visok impedansne zemljane kvarove sa otpornosima do 1 kΩ ili više.
• ​Prednosti u performansama:​​ Rešava problem nedostatka osetljivosti tradicionalnih šema zaštite prilikom kvarova kroz visok prelazni otpor, znatno smanjujući rizike od električnog udara i požara.
• ​Primer primene:​​ U pilot projektu unutar ruralne mreže (karakteristika visokog kapacitivnog strujnog toka zemljanih kvarova i neuniformne izolacije linija), primena ove tehnologije je povećala ukupnu stopu otkrivanja zemljanih kvarova sa 65% sa tradicionalnim metodama na 92%, znatno poboljšavajući sigurnost snabdevanja električnom energijom.

​2.3 Adaptivni modul za zaštitu od ostrvovanja​

• ​Tehnički princip:​​ Da bi se rešio rizik od ostrvovanja uzrokovan integracijom DER, ovaj modul kombinuje pasivne i aktivne metode detekcije.
• ​Pasivno praćenje:​​ Kontinuirano praćenje anormalnih parametara na tački zajedničkog spoja (PCC), poput devijacije frekvencije napona (Δf > 0.5 Hz) i skoka faznog ugla (Δφ > 10°).
• ​Aktivno utvrđivanje:​​ Kada pokazatelji pasivnog praćenja pređu postavljene pragove, uključuju se aktivne metode poput aktivne devijacije frekvencije kako bi se brzo potvrdio uslov ostrvovanja.
• ​Prednosti u performansama:​​ Osigurava brzo odspajanje DER-a u vrlo kratkom vremenskom periodu (< 200 ms, u skladu sa zahtevima mreže) nakon nastanka ostrvovanja, sprečavajući opasnosti za opremu mreže i održavajuće osoblje od neplaniranog ostrvovanog radnog stanja.
• ​Primer primene:​​ Validirano u mikromrežnom projektu koji sadrži više fotonaponskih polja, ovaj modul za zaštitu od ostrvovanja je postigao tačnost od 99.7%. Efektivno sprečava ostrvovanje, minimizirajući neophodne skokove uzrokovane normalnim poremećajima mreže, time poboljšavajući iskorišćenje raspodeljenih energetskih resursa.

​3. Sažetak ključne vrednosti​
Ovo rešenje bazirano na mikroprocesorskim zaštitama, kroz integraciju više inteligentnih algoritama, postiže:

• ​Poboljšana sigurnost:​​ Maksimalno štiti osoblje i opremu kroz zaštitu od luka struje na milisekundnom nivou i zaštitu od zemljanih kvarova sa visokom osetljivošću.
• ​Visoka pouzdanost:​​ Efektivno rešava kompleksnosti koje dovode integracija DER, tačno identificirajući uslove ostrvovanja i visok impedansne kvarove, eliminirajući "slepe zone" zaštite.
• ​Brzo obnavljanje:​​ Omogućava brzo otklanjanje kvarova, omogućavajući brzo samolečenje mreže, smanjujući trajanje prekida snabdevanja i poboljšavajući pouzdanost snabdevanja električnom energijom.