حل الحماية القائم على الميكروكمبيوتر: جهاز حماية الحافلة
- نظرة عامة
تعتبر حماية الحافلة الكهربائية عنصراً أساسياً في حماية نظام الطاقة، حيث تلعب دوراً مهماً في عزل أعطال الحافلة بسرعة ومنع انتشار الأعطال. مع تطور بناء الشبكات الذكية، تواجه حماية الحافلة تحديين رئيسيين: تشبع محولات التيار (CT) وتأخيرات الاتصال في الهندسات الموزعة. يتطلب الأمر حلول تقنية مبتكرة لضمان موثوقية وسرعة أنظمة الحماية.
- تحليل التحديات الأساسية
2.1 خطر التشغيل الخاطئ بسبب تشبع CT
تُعرض محولات التيار للتشبع أثناء الأعطال القريبة على الحافلة، مما يؤدي إلى تشوه شديد في التيار الثانوي. قد يُؤدي استخدام الخوارزميات التقليدية للحماية إلى خطأ في تحديد الأعطال بسبب تشوهات العينات. خاصة في السيناريوهات المعقدة حيث تتطور الأعطال الخارجية إلى داخلية، فإن قدرة مقاومة التشبع تؤثر بشكل مباشر على موثوقية نظام الحماية.
2.2 تأخيرات الاتصال في الهندسات الموزعة
تستخدم المحطات الفرعية الحديثة هندسة حماية موزعة، حيث يؤثر تأخير نقل البيانات بين الوحدات المركزية والوحدات الجانبية بشكل مباشر على سرعة عمل الحماية. في الأنظمة ذات الجهد فوق العالي (750 كيلوفولت وما فوق)، يمكن أن يكون التأخير بمقياس الميلي ثانية له تأثير كبير على استقرار النظام.
- الحلول
3.1 خوارزمية مضادة للتشبع المرجحة
يتم استخدام تقنية الترجيح الديناميكي لتقييم جودة التيار الثانوي لـ CT في الوقت الحقيقي:
- اكتشاف التشبع: يقوم بتتبع معدل تشوه شكل التيار في الوقت الحقيقي لتحديد بداية التشبع.
- ترجيح ديناميكي: يتم تخصيص أوزان أعلى للشرائح غير المشبعة خلال المرحلة الأولى من العطل ويتم تخفيض الأوزان تلقائيًا خلال الشرائح المشبعة.
- استعادة البيانات: يستخدم الاستكمال على أساس البيانات غير المشبعة لإعادة بناء التيار العطل بدقة.
نتائج التطبيق: أظهر التطبيق العملي في محطة 220 كيلوفولت أن الخوارزمية تحسنت في تحديد منطقة العطل بدقة بنسبة 99.8٪. تم الحفاظ على وقت إزالة عطل الحافلة باستمرار بين 8-12 ميلي ثانية، مما يمنع التشغيل الخاطئ للحماية بسبب تشبع CT.
3.2 نظام الاتصال الضوئي الموزع
يتم استخدام هندسة اتصال ضوئية عالية الأداء من نقطة إلى نقطة:
- تأخير محدد: تضمن الروابط الضوئية المخصصة تأخيرات نقل مستقرة.
- تزامن الساعة: تحقق الآليات الدقيقة لتزامن الوقت دقة تزامن قيمة العينة ضمن ±1μs.
- تكوين مكرر: تصميم الشبكة المزدوج يعزز موثوقية الاتصال.
التحقق: أظهرت بيانات التشغيل من محطة ذكية 750 كيلوفولت أن تأخيرات الاتصال بين الوحدات المركزية والوحدات الجانبية كانت أقل من 1 ميلي ثانية، مع نسبة تشغيل صحيحة 100٪، مما يلبي المتطلبات الصارمة لنظم الجهد فوق العالي فيما يتعلق بسرعة الحماية.
3.3 تقنية الحافلة الافتراضية
تسمح تقنية تعريف الحافلة بالبرمجيات بتكوين مرنة:
- نمذجة رسومية: أدوات بصرية تحدد علاقات الاتصال للمعدات الرئيسية.
- دعم مكتبة النماذج: تشمل نماذج طوبولوجية قياسية مثل تقسيم الحافلة المزدوجة، ونظام القطع الثلاثي، والحافلة الحلقة.
- إعادة التكوين عبر الإنترنت: تتيح التعديل التكيفي لمنطق الحماية دون انقطاع الكهرباء.
زيادة الكفاءة: أدى التطبيق العملي في محطة التحويل إلى تقليل وقت تكوين الحماية من 48 ساعة (بالطرق التقليدية) إلى ساعتين فقط، مما يتجنب الأخطاء في التكوين اليدوي ويحسن بشكل كبير كفاءة تنفيذ المشروع.
