Solució de Protecció Basada en Microordinadors: Relé de Protecció de Barra
- Visió general
La protecció de la barra és un component crític de la protecció del sistema elèctric, amb la missió essencial d'aislar ràpidament les falles a la barra i prevenir la propagació de falles. Amb l'avance de la construcció de xarxes intel·ligents, la protecció de la barra s'enfronta a dos reptes: la interferència per saturació dels transformadors de corrent (TC) i els retards de comunicació en arquitectures distribuïdes. Són necessàries solucions tecnològiques innovadores per assegurar la fiabilitat i la velocitat dels sistemes de protecció.
- Anàlisi dels reptes principals
2.1 Risc de funcionament incorrecte degut a la saturació del TC
Els transformadors de corrent són propensos a la saturació en cas de falles properes a la barra, causant una distorsió greu de les corrents secundàries. Els algoritmes de protecció tradicionals poden malinterpretar les falles a causa de les distorsions de mostreig. Especialment en escenaris complexos on les falles externes es converteixen en falles internes, la capacitat anti-saturació afecta directament la fiabilitat del sistema de protecció.
2.2 Retards de comunicació en arquitectures distribuïdes
Les subestacions modernes adopten arquitectures de protecció distribuïdes, on els retards de transmissió de dades entre les unitats centrals i les unitats de baia afecten directament la velocitat d'operació de la protecció. En sistemes d'ultra-alta tensió (750kV i superior), els retards a nivell de mil·lisegons poden tenir un impacte significatiu en la estabilitat del sistema.
- Solucions
3.1 Algoritme anti-saturació ponderat
S'aplica una tècnica de pes dinàmic per a l'avaluació en temps real de la qualitat de les corrents secundàries del TC:
- Detecció de saturació: Monitoritza les taxes de distorsió de la forma d'ona de la corrent en temps real per identificar l'inici de la saturació.
- Pes dinàmic: Assigna pesos més alts als segments no saturats durant la fase inicial de la falla i redueix automàticament els pesos durant els segments saturats.
- Restauració de dades: Utilitza interpolació basada en dades no saturades per restaurar les corrents de falla precises.
Resultats de l'aplicació: La implementació pràctica en una subestació de 220kV va mostrar que l'algoritme millorava l'identificació precisa de la zona de falla al 99,8%. El temps de desactivació de la falla de la barra es mantenia consistentment entre 8-12 ms, evitant eficientment el funcionament incorrecte de la protecció degut a la saturació del TC.
3.2 Sistema de comunicació òptica distribuïda
S'adopta una arquitectura de comunicació òptica punt a punt de alt rendiment:
- Retard determinista: Les connexions òptiques dedicades asseguren retards de transmissió estables.
- Sincronització d'horari: Mecanismes de temporització precisos aconsegueixen una precisió de sincronització del valor de mostreig dins de ±1μs.
- Configuració redundant: El disseny de redundància de doble xarxa augmenta la fiabilitat de la comunicació.
Validació: Les dades operatives d'una subestació intel·ligent de 750kV van mostrar que els retards de comunicació entre les unitats central i de baia eren inferiors a 1ms, amb un 100% de taxa d'operació correcta, complint els requisits estrictes dels sistemes d'ultra-alta tensió per a la velocitat de protecció.
3.3 Tecnologia de barra virtual
La topologia de barra definida per programari permet una configuració flexible:
- Modelització gràfica: Eines visuals defineixen les relacions de connectivitat de l'equipament primari.
- Biblioteca de plantilles: Inclou plantilles de topologia estàndard com la segmentació de doble barra, l'esquema de 3/2 interruptors i la barra anular.
- Reconfiguració en línia: Permet l'ajust adaptatiu de la lògica de protecció sense interrompre l'energia.
Gains d'eficiència: L'aplicació pràctica en una estació de conversió va reduir el temps de configuració de la protecció de 48 hores (mètodes tradicionals) a 2 hores, evitant efectivament errors de configuració manual i millorant significativament l'eficiència de la implementació del projecte.
