Микропроцесорна система за защита: Реле за защита на шина
- Преглед
Защитата на шинна лента е ключов елемент в защитата на електроенергийните системи, изпълнявайки основната задача за бързо изолиране на дефекти в шинната лента и предотвратяване на разпространението им. С напредъка на интелигентните мрежи, защитата на шинната лента се сблъсква с двойни предизвикателства: нарушаване от насыщението на трансформаторите на тока (CT) и забавяне в комуникацията в разпределени архитектури. Изискват се иновативни технологични решения, за да се гарантира надеждността и бързодействието на защитните системи.
- Анализ на основните предизвикателства
2.1 Риск от грешки поради насыщението на CT
Трансформаторите на тока са склонни към насыщаване при близки дефекти на шинната лента, което води до сериозно искажение на вторичните токове. Традиционните алгоритми за защита могат да допуснат грешки при искажения в пробирането. Особено в сложни ситуации, когато външни дефекти се превръщат във вътрешни, способността за противодействие на насыщението直接影响了保护系统的可靠性。特别是当外部故障演变为内部故障时，抗饱和能力直接关系到保护系统的可靠性。
2.2 分布式架构中的通信延迟
现代变电站采用分布式保护架构，其中中央单元与间隔单元之间的数据传输延迟直接影响保护操作速度。在超高压系统（750kV及以上）中，毫秒级的延迟会显著影响系统稳定性。
- 解决方案
3.1 加权抗饱和算法
采用动态加权技术对CT二次电流进行实时质量评估：
- 饱和检测：实时监控电流波形失真率以识别饱和起始。
- 动态加权：在故障初期阶段为非饱和段分配更高的权重，并在饱和段自动降低权重。
- 数据恢复：基于非饱和数据使用插值法恢复准确的故障电流。
应用结果：在220kV变电站的实际应用表明，该算法将准确的故障区域识别率提高到99.8%。母线故障清除时间始终维持在8-12ms，有效防止了由于CT饱和引起的保护误动。
3.2 分布式光纤通信系统
采用高性能点对点光纤通信架构：
- 确定性延迟：专用光纤链路确保稳定的传输延迟。
- 时钟同步：精密定时机制实现采样值同步精度在±1μs以内。
- 冗余配置：双网冗余设计增强通信可靠性。
验证：来自750kV智能变电站的运行数据显示，中央单元与间隔单元之间的通信延迟小于1ms，正确动作率为100%，满足超高压系统对保护速度的严格要求。
3.3 虚拟母线技术
软件定义的母线拓扑结构支持灵活配置：
- 图形建模：可视化工具定义一次设备的连接关系。
- 模板库支持：包括双母线分段、3/2断路器接线和环形母线等标准拓扑模板。
- 在线重配置：无需停电即可自适应调整保护逻辑。
效率提升：在换流站的实际应用中，保护配置时间从传统的48小时减少到2小时，有效避免了手动配置错误，并显著提高了项目实施效率。
请允许我重新翻译完整内容，确保符合您的要求：
- Преглед
Защитата на шинна лента е ключов елемент в защитата на електроенергийните системи, изпълнявайки основната задача за бързо изолиране на дефекти в шинната лента и предотвратяване на разпространението им. С напредъка на интелигентните мрежи, защитата на шинната лента се сблъсква с двойни предизвикателства: нарушаване от насыщението на трансформаторите на тока (CT) и забавяне в комуникацията в разпределени архитектури. Изискват се иновативни технологични решения, за да се гарантира надеждността и бързодействието на защитните системи.
- Анализ на основните предизвикателства
2.1 Риск от грешки поради насыщението на CT
Трансформаторите на тока са склонни към насыщаване при близки дефекти на шинната лента, което води до сериозно искажение на вторичните токове. Традиционните алгоритми за защита могат да допуснат грешки при искажения в пробирането. Особено в сложни ситуации, когато външни дефекти се превръщат във вътрешни, способността за противодействие на насыщението直接影响了保护系统的可靠性。特别是当外部故障演变为内部故障时，抗饱和能力直接关系到保护系统的可靠性。
2.2 分布式架构中的通信延迟
现代变电站采用分布式保护架构，其中中央单元与间隔单元之间的数据传输延迟直接影响保护操作速度。在超高压系统（750kV及以上）中，毫秒级的延迟会显著影响系统稳定性。
- 解决方案
3.1 加权抗饱和算法
采用动态加权技术对CT二次电流进行实时质量评估：
- 饱和检测：实时监控电流波形失真率以识别饱和起始。
- 动态加权：在故障初期阶段为非饱和段分配更高的权重，并在饱和段自动降低权重。
- 数据恢复：基于非饱和数据使用插值法恢复准确的故障电流。
应用结果：在220kV变电站的实际应用表明，该算法将准确的故障区域识别率提高到99.8%。母线故障清除时间始终维持在8-12ms，有效防止了由于CT饱和引起的保护误动。
3.2 分布式光纤通信系统
采用高性能点对点光纤通信架构：
- 确定性延迟：专用光纤链路确保稳定的传输延迟。
- 时钟同步：精密定时机制实现采样值同步精度在±1μs以内。
- 冗余配置：双网冗余设计增强通信可靠性。
验证：来自750kV智能变电站的运行数据显示，中央单元与间隔单元之间的通信延迟小于1ms，正确动作率为100%，满足超高压系统对保护速度的严格要求。
3.3 虚拟母线技术
软件定义的母线拓扑结构支持灵活配置：
- 图形建模：可视化工具定义一次设备的连接关系。
- 模板库支持：包括双母线分段、3/2断路器接线和环形母线等标准拓扑模板。
- 在线重配置：无需停电即可自适应调整保护逻辑。
效率提升：在换流站的实际应用中，保护配置时间从传统的48小时减少到2小时，有效避免了手动配置错误，并显著提高了项目实施效率。
请允许我重新翻译完整内容，确保符合您的要求：
- Преглед
Защитата на шинна лента е ключов елемент в защитата на електроенергийните системи, изпълнявайки основната задача за бързо изолиране на дефекти в шинната лента и предотвратяване на разпространението им. С напредъка на интелигентните мрежи, защитата на шинната лента се сблъсква с двойни предизвикателства: нарушаване от насыщението на трансформаторите на тока (CT) и забавяне в комуникацията в разпределени архитектури. Изискват се иновативни технологични решения, за да се гарантира надеждността и бързодействието на защитните системи.
- Анализ на основните предизвикателства
2.1 Риск от грешки поради насыщението на CT
Трансформаторите на тока са склонни към насыщаване при близки дефекти на шинната лента, което води до сериозно искажение на вторичните токове. Традиционните алгоритми за защита могат да допуснат грешки при искажения в пробирането. Особено в сложни ситуации, когато външни дефекти се превръщат във вътрешни, способността за противодействие на насыщението直接影响了保护系统的可靠性。特别是当外部故障演变为内部故障时，抗饱和能力直接关系到保护系统的可靠性。
2.2 Разпределени архитектури и забавяне в комуникацията
Съвременните подстанции използват разпределени защитни архитектури, при които забавянето в предаването на данни между централните единици и единиците на интервали директно влияе на скоростта на защитните операции. В системи с ултра-високо напрежение (750кВ и по-високо), забавяния на милисекунди могат значително да повлияят на стабилността на системата.
- Решения
3.1 Весели алгоритъм за противодействие на насыщението
Използва се динамична техника за везиране за реално време оценка на качеството на вторичните токове на CT:
- Детекция на насыщението: Мониторира в реално време скорости на искажение на формата на тока, за да идентифицира началото на насыщението.
- Динамично везиране: Присвоява по-високи тегла на ненаситени сегменти в началната фаза на дефекта и автоматично намалява теглата във фазата на насыщението.
- Възстановяване на данни: Използва интерполация, базирана на ненаситени данни, за да възстанови точните токове на дефекта.
Резултати от приложението: Практичното приложение в 220кВ подстанция показа, че алгоритъмът подобри точната идентификация на зона на дефекта до 99.8%. Времето за изчистване на дефекта в шинната лента беше постоянно поддържано между 8-12мс, като ефективно се предотвратиха грешки в защитата поради насыщението на CT.
3.2 Разпределена оптическа влакна комуникационна система
Използва се високопроизводителна точка-точка оптическа влакна комуникационна архитектура:
- Определено забавяне: Посветени влакнови връзки осигуряват стабилни забавяния в предаването.
- Синхронизация на часовника: Механизми за прецизно време постигат точност на синхронизация на стойности на пробиране в ±1μs.
- Резервно конфигуриране: Дизайн с двойна мрежа за резервно увеличава надеждността на комуникацията.
Потвърждение: Оперативни данни от 750кВ интелигентна подстанция показаха, че забавянето в комуникацията между централните и интервалните единици беше под 1мс, с 100% правилно действие, отговарящо на строгите изисквания на системите с ултра-високо напрежение за скорост на защитата.
3.3 Технология за виртуална шинна лента
Софтуерно-дефинирана топология на шинна лента позволява гъвкава конфигурация:
- Графично моделиране: Визуални инструменти дефинират връзки на основното оборудване.
- Поддръжка на библиотека с шаблони: Включва стандартни топологични шаблони като двойна шинна лента, схема с 3/2 прекъсвителя и кръгова шинна лента.
- Онлайн реконфигуриране: Позволява адаптивна корекция на логиката за защита без прекъсване на мощността.
Ефективност: Практичното приложение в преходна станция намали времето за конфигуриране на защитата от 48 часа (традиционни методи) до 2 часа, като ефективно се избягват грешки при ръчно конфигуриране и значително се подобрява ефективността на реализацията на проекта.
