Mikrobaseret Beskyttelsesløsning: Busbarbeskyttelsesrelæ

1. Oversigt

Busbarbeskyttelse er en vigtig del af strømsystembeskyttelse, der har den afgørende opgave at hurtigt isolere busbarfejl og forhindre fejludbredelse. Med fremskridt i smart grid-konstruktion står busbarbeskyttelse over for to dobbelte udfordringer: saturering af strømtransformatorer (CT) og kommunikationsforsinkelser i distribuerede arkitekturer. Innovativ teknologi er nødvendig for at sikre pålidelighed og hastighed i beskyttelsessystemerne.

2. Analyse af hovedudfordringer

2.1 Risiko for forkert handling pga. CT-saturering

Strømtransformatorer er tilbøjelige til at blive saturerede under nærtliggende busbarfejl, hvilket fører til alvorlig forvrængning af sekundære strømme. Traditionelle beskyttelsesalgoritmer kan misforstå fejl pga. samplingsforvrængninger. Især i komplekse scenarier, hvor eksterne fejl udvikler sig til interne fejl, påvirker anti-satureringskapaciteten direkte pålideligheden af beskyttelsessystemet.

2.2 Kommunikationsforsinkelser i distribuerede arkitekturer

Moderne anlæg anvender distribuerede beskyttelsesarkitekturer, hvor dataoverførselsforsinkelser mellem centrale enheder og bay-enheder direkte påvirker beskyttelseshastigheden. I ultra-højspændingssystemer (750kV og over) kan millisekunds-forsinkelser betydeligt påvirke systemstabiliteten.

3. Løsninger

3.1 Vægtet anti-satureringsalgoritme

En dynamisk vægteknik anvendes til realtidsvurdering af kvaliteten af sekundære strømme fra CT:

• ​Satureringsdetektion: Overvåger strømformforvrængningsrater i realtid for at identificere begyndelsen på saturering.
• ​Dynamisk vægtning: Tildeler højere vægte til ikke-saturerede segmenter i den initiale fejlperiode og reducerer automatisk vægte under saturerede segmenter.
• ​Datarestaurering: Bruger interpolation baseret på ikke-saturerede data for at genskabe præcise fejlstrømme.

​Anvendelsesresultater: Praktisk implementering i et 220kV-anlæg viste, at algoritmen forbedrede præcis fejlzonsidentifikation til 99,8%. Busbarfejlrydningstiden blev konsekvent vedholdende på 8-12ms, hvilket effektivt forhindrede beskyttelsesfejl pga. CT-saturering.

3.2 Distribueret fiberoptisk kommunikationssystem

En højprestationspunkt-til-punktfiberoptisk kommunikationsarkitektur anvendes:

• ​Deterministisk forsinkelse: Dedikerede fiberoptiske links sikrer stabile overførselsforsinkelser.
• ​Ur-synkronisering: Præcisionstidsmekanismer opnår synkroniseringspræcision for samplingsværdier inden for ±1μs.
• ​Redundant konfiguration: Dual-netværks-redundansdesign forbedrer kommunikationspålidelighed.

​Validering: Driftsdata fra et 750kV-smart anlæg viste, at kommunikationsforsinkelser mellem centrale og bay-enheder var mindre end 1ms, med en korrekt driftsprocent på 100%, som opfylder de strenge krav for beskyttelseshastighed i ultra-højspændingssystemer.

3.3 Virtuel busbarteknologi

Softwaredefineret busbartoologi gør fleksibel konfiguration mulig:

• ​Grafisk modellering: Visuelle værktøjer definerer forbindelsesrelationer for primære enheder.
• ​Skabelonbiblioteksunderstøttelse: Inkluderer standardtopologisk skabeloner såsom dobbelt busbarsegmentering, 3/2 bryderopstilling og ringbusbar.
• ​Online rekonfiguration: Gør det muligt at justere beskyttelseslogik adaptrivt uden strømafbrydelse.

​Effektivitetsfordele: Praktisk anvendelse i et omdanneranlæg reducerede beskyttelseskonfigurations tiden fra 48 timer (traditionelle metoder) til 2 timer, hvilket effektivt undgik manuelle konfigurationsfejl og forbedrede projektimplementerings-effektiviteten betydeligt.