โซลูชันการป้องกันฟีดเดอร์ด้วยรีเลย์ที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับเครือข่ายการกระจายไฟฟ้าสมาร์ทสมัยใหม่

1. บทนำและปัญหาหลัก​
   การรวมพลังงานกระจาย (DERs) เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม เข้ากับระบบจำหน่ายไฟฟ้า ร่วมกับความต้องการของผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้นสำหรับความเชื่อถือได้และความปลอดภัยในการจ่ายไฟฟ้า สร้างความท้าทายอย่างมากต่อแผนการคุ้มครองสายส่งแบบดั้งเดิม ทางออกนี้ออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาหลักสามประการดังนี้:

• ​อันตรายจากแฟลชอาร์ค:​​ การเกิดวงจรสั้นภายในอุปกรณ์เช่น แผงสวิตช์สามารถทำให้เกิดแฟลชอาร์คที่ทำลายล้างได้สูง ซึ่งเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์และบุคลากร ซึ่งต้องการการตอบสนองที่รวดเร็วจากระบบคุ้มครอง
• ​ความผิดปกติของวงจรต่อพื้นที่มีแรงต้านสูง:​​ โดยเฉพาะความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่เฟสเดียวที่เกิดขึ้นในพื้นที่ชนบทหรือพื้นที่ที่มีความต้านทานของดินสูง มีกระแสความผิดปกติต่ำ ยากต่อการตรวจจับโดยระบบคุ้มครองกระแสศูนย์ลำดับที่เกิน ทำให้มีความเสี่ยงที่ระบบคุ้มครองจะไม่ทำงาน
• ​ผลกระทบจากการรวมพลังงานกระจาย (DERs):​​ การรวม DERs เปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลของพลังงานและการแสดงลักษณะของกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อมีวงจรสั้นในระบบจำหน่ายไฟฟ้า อาจทำให้ระบบคุ้มครองทำงานผิดพลาด (การทริปเท็จ) หรือไม่ทำงาน และสร้างความเสี่ยงของการแยกเกาะ

ทางออกนี้ บนพื้นฐานของรีเลย์คุ้มครองที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และรวมหลายอัลกอริทึมที่มีนวัตกรรม มอบการคุ้มครองสายส่งที่ครอบคลุม รวดเร็ว และเชื่อถือได้สำหรับระบบจำหน่ายไฟฟ้าสมัยใหม่

​2. รายละเอียดของทางออก​
รีเลย์คุ้มครองสายส่งของเราใช้การออกแบบโมดูลาร์ รวมฟังก์ชันคุ้มครองหลักต่อไปนี้เพื่อแก้ไขปัญหาที่กล่าวมาแล้ว

​2.1 โมดูลคุ้มครองแฟลชอาร์คหลายแบนด์ (AFP)​

• ​หลักการทางเทคนิค:​​ ใช้เทคโนโลยีการตรวจจับหลายแบนด์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ ตรวจสอบความเข้มของแสง (ผ่านเซ็นเซอร์แฟลชอาร์คเฉพาะ) และอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส (di/dt) พร้อมกัน ความผิดปกติจะถูกยืนยันว่าเป็นแฟลชอาร์คเมื่อทั้งสองเงื่อนไข – "สัญญาณแฟลชอาร์คเข้ม" AND "ลักษณะกระแสเกินความเร็วสูง (>10 kA/ms)" – ถูกพบ (การดำเนินการ AND ทางลอจิก) หลักการคู่นี้ป้องกันการทำงานผิดพลาดจากแหล่งแสงภายนอกหรือกระแสเกินจากการสลับ
• ​ข้อดีด้านประสิทธิภาพ:​​ มีความเร็วในการทำงานที่สูงมาก ออกแบบมาเพื่อลดพลังงานแฟลชอาร์ค
• ​กรณีการใช้งาน:​​ หลังจากนำมาใช้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันกลางของศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ โมดูลนี้สามารถกำจัดความผิดปกติได้ภายในเวลาไม่เกิน 4 มิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่าระบบคุ้มครองที่ใช้กระแสเท่านั้นมากกว่าสามเท่า ลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของอุปกรณ์อย่างมาก

​2.2 โมดูลคุ้มครองความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่กระแสต่ำที่มีความไวสูง​

• ​หลักการทางเทคนิค:​​ ใช้วิธีการยอมรับศูนย์ลำดับ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวัดค่าแรงดันศูนย์ลำดับ (3U₀) และกระแสศูนย์ลำดับ (3I₀) ของระบบแบบเรียลไทม์และแม่นยำ คำนวณค่าการยอมรับที่สอดคล้องกัน อัลกอริทึมนี้ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของกระแสความผิดปกติที่เกิดจากความจุของระบบต่อพื้นที่ สามารถแยกแยะระหว่างกระแสความจุปกติและกระแสความต้านทานที่เกิดจากความผิดปกติได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถระบุความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่ที่มีความต้านทานสูงถึง 1 kΩ หรือสูงกว่าได้อย่างแม่นยำ
• ​ข้อดีด้านประสิทธิภาพ:​​ แก้ไขปัญหาความไวไม่เพียงพอของระบบคุ้มครองแบบดั้งเดิมในกรณีความผิดปกติผ่านความต้านทานสูง ลดความเสี่ยงจากการช็อกไฟฟ้าและการเกิดไฟไหม้ได้อย่างมาก
• ​กรณีการใช้งาน:​​ ในโครงการทดลองในเครือข่ายชนบท (ที่มีกระแสความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่ความจุสูงและระดับฉนวนของสายไฟไม่สม่ำเสมอ) การใช้เทคโนโลยีนี้เพิ่มอัตราการตรวจจับความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่จาก 65% ด้วยระบบคุ้มครองแบบดั้งเดิมเป็น 92% ปรับปรุงความปลอดภัยในการจ่ายไฟฟ้าอย่างมาก

​2.3 โมดูลคุ้มครองการแยกเกาะแบบปรับตัว​

• ​หลักการทางเทคนิค:​​ เพื่อแก้ไขความเสี่ยงจากการแยกเกาะที่เกิดจากการรวม DERs โมดูลนี้รวมวิธีการตรวจจับแบบพาสซีฟและแอคทีฟ
• ​การตรวจสอบแบบพาสซีฟ:​​ ตรวจสอบพารามิเตอร์ที่ผิดปกติที่จุดเชื่อมต่อทั่วไป (PCC) อย่างต่อเนื่อง เช่น การเบี่ยงเบนของความถี่แรงดัน (Δf > 0.5 Hz) และการกระโดดของมุมเฟส (Δφ > 10°)
• ​การกำหนดแบบแอคทีฟ:​​ เมื่อตัวชี้วัดจากการตรวจสอบแบบพาสซีฟเกินค่าที่ตั้งไว้ จะรวมวิธีการแบบแอคทีฟ เช่น การเลื่อนความถี่แบบแอคทีฟ เพื่อยืนยันสภาพการแยกเกาะอย่างรวดเร็ว
• ​ข้อดีด้านประสิทธิภาพ:​​ รับประกันการตัดการเชื่อมต่อ DERs ภายในระยะเวลาสั้นๆ (< 200 มิลลิวินาที ตามมาตรฐานของระบบจำหน่ายไฟฟ้า) หลังจากเกิดการแยกเกาะ ป้องกันอันตรายต่ออุปกรณ์และบุคลากรที่ทำงานบำรุงรักษาจากการทำงานในสภาพการแยกเกาะโดยไม่ตั้งใจ
• ​กรณีการใช้งาน:​​ ได้รับการตรวจสอบในโครงการไมโครกริดที่มีอาร์เรย์ PV หลายแห่ง โมดูลป้องกันการแยกเกาะนี้มีความแม่นยำ 99.7% ป้องกันการแยกเกาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันลดการทริปที่ไม่จำเป็นที่เกิดจากความผิดปกติของระบบจำหน่ายไฟฟ้าปกติ ทำให้เพิ่มอัตราการใช้พลังงานกระจาย

​3. สรุปคุณค่าหลัก​
ทางออกคุ้มครองที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์นี้ ด้วยการรวมอัลกอริทึมที่มีความฉลาดหลายรายการ บรรลุผลดังนี้:

• ​ความปลอดภัยสูงขึ้น:​​ ปกป้องบุคลากรและอุปกรณ์อย่างสูงสุดผ่านการคุ้มครองแฟลชอาร์คในระดับมิลลิวินาทีและการคุ้มครองความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่ที่มีความไวสูง
• ​ความเชื่อถือได้สูง:​​ แก้ไขความซับซ้อนที่เกิดจากการรวม DERs ระบุสภาพการแยกเกาะและความผิดปกติวงจรต่อพื้นที่ที่มีความต้านทานสูงได้อย่างแม่นยำ กำจัดจุดบอดของระบบคุ้มครอง
• ​การฟื้นฟูอย่างรวดเร็ว:​​ ทำให้การกำจัดความผิดปกติเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว อำนวยความสะดวกในการฟื้นฟูระบบเอง ลดระยะเวลาการขาดแคลนไฟฟ้า และเพิ่มความเชื่อถือได้ในการจ่ายไฟฟ้า