Υπολογιστική Λύση Προστασίας με Μικροϋπολογιστές: Συσκευή Προστασίας Συνδετήρων

1. Επισκόπηση

Η προστασία των συμπλεκτών είναι ένα κρίσιμο στοιχείο της προστασίας του συστήματος ενέργειας, με τη βασική αποστολή να απομονώνει γρήγορα τις παρανομαλίες των συμπλεκτών και να προλαμβάνει τη διάδοση των παρανομαλιών. Με την πρόοδο της κατασκευής του φυσικού δικτύου, η προστασία των συμπλεκτών αντιμετωπίζει δύο προκλήσεις: την παρεμπόδιση της κυκλωματικής υπερφόρτωσης (CT) και τις καθυστερήσεις στην επικοινωνία σε διανεμημένες αρχιτεκτονικές. Απαιτούνται καινοτόμες τεχνολογικές λύσεις για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία και ταχύτητα των συστημάτων προστασίας.

2. Ανάλυση των Κεντρικών Προκλήσεων

2.1 Κίνδυνος Λανθασμένης Λειτουργίας λόγω Υπερφόρτωσης CT

Τα μετατροπείς ρεύματος είναι ευάλωτα σε υπερφόρτωση κατά τη διάρκεια παρανομαλιών κοντινών συμπλεκτών, προκαλώντας σοβαρή διαστροφή των δευτερογενών ρευμάτων. Τα παραδοσιακά αλγόριθμοι προστασίας μπορεί να παρερμηνεύσουν τις παρανομαλίες λόγω διαστροφών δειγματοληψίας. Σε περίπλοκες συνθήκες, όπου οι εξωτερικές παρανομαλίες εξελίσσονται σε εσωτερικές, η ικανότητα αντιμετώπισης της υπερφόρτωσης επηρεάζει άμεσα την αξιοπιστία του συστήματος προστασίας.

2.2 Καθυστερήσεις στην Επικοινωνία σε Διανεμημένες Αρχιτεκτονικές

Σύγχρονες υποσταθμείς εφαρμόζουν διανεμημένες αρχιτεκτονικές προστασίας, όπου οι καθυστερήσεις μεταφοράς δεδομένων μεταξύ κεντρικών μονάδων και μονάδων περιοχών επηρεάζουν άμεσα την ταχύτητα λειτουργίας της προστασίας. Σε συστήματα υπερύψους (750kV και πάνω), καθυστερήσεις της τάξης των χιλιοστών δευτερολέπτων μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τη σταθερότητα του συστήματος.

3. Λύσεις

3.1 Αλγόριθμος Αντιμετώπισης Υπερφόρτωσης με Βάρη

Χρησιμοποιείται μια δυναμική τεχνική βαρύνσεων για την πραγματικοχρόνια αξιολόγηση της ποιότητας των δευτερογενών ρευμάτων CT:

• ​Ανίχνευση Υπερφόρτωσης: Επιτρέπει την πραγματικοχρόνια παρακολούθηση των ρυθμών διαστροφής των ρευμάτων για την εντοπισμός της έναρξης της υπερφόρτωσης.
• ​Δυναμική Βαρύνση: Αναθέτει υψηλότερα βάρη σε τμήματα χωρίς υπερφόρτωση κατά την αρχική φάση της παρανομαλίας και μειώνει αυτόματα τα βάρη κατά τη διάρκεια των τμημάτων με υπερφόρτωση.
• ​Επαναφορά Δεδομένων: Χρησιμοποιεί παρεμβολή με βάση τα δεδομένα χωρίς υπερφόρτωση για την επαναφορά ακριβών ρευμάτων παρανομαλίας.

​Αποτελέσματα Εφαρμογής: Η πρακτική εφαρμογή σε μια 220kV υποσταθμή έδειξε ότι ο αλγόριθμος βελτίωσε την ακρίβεια της τοποθέτησης της ζώνης παρανομαλίας στο 99,8%. Ο χρόνος εκκαθάρισης της παρανομαλίας του συμπλέκτη διατηρήθηκε σταθερά στα 8-12 ms, προλαμβάνοντας αποτελεσματικά τη λανθασμένη λειτουργία της προστασίας λόγω υπερφόρτωσης CT.

3.2 Σύστημα Οπτικού Φιβρού Επικοινωνίας

Εφαρμόζεται μια υψηλής απόδοσης αρχιτεκτονική επικοινωνίας point-to-point με οπτικό φίβρο:

• ​Καθορισμένη Καθυστέρηση: Αφοσιωμένες συνδέσεις οπτικού φιβρού εγγυώνται σταθερές καθυστερήσεις μεταφοράς.
• ​Συγχρονισμός Ρολογίου: Μηχανισμοί ακριβούς ρολογισμού επιτυγχάνουν ακρίβεια συγχρονισμού των τιμών δείγματος μέσα σε ±1μs.
• ​Πολλαπλή Σύνδεση: Σχεδιασμός διπλής δικτύωσης ενισχύει την αξιοπιστία της επικοινωνίας.

​Επιβεβαίωση: Τα λειτουργικά δεδομένα από μια 750kV σοφή υποσταθμή έδειξαν ότι οι καθυστερήσεις επικοινωνίας μεταξύ των κεντρικών και των μονάδων περιοχών ήταν λιγότερες από 1 ms, με 100% σωστή λειτουργία, πληρούντας τις αυστηρές απαιτήσεις των συστημάτων υπερύψους για την ταχύτητα προστασίας.

3.3 Τεχνολογία Υπολογιστικών Συμπλεκτών

Οραματική τοπολογία συμπλέκτη που ορίζεται με λογισμικό επιτρέπει ευέλικτη διαμόρφωση:

• ​Γραφική Μοντελοποίηση: Ορατά εργαλεία ορίζουν τις σχέσεις σύνδεσης των πρωτογενών εξοπλισμών.
• ​Βιβλιοθήκη Προτύπων: Περιλαμβάνει πρότυπα πρότυπα τοπολογίας, όπως διπλή συμπλεκτική διαίρεση, σχήμα 3/2 προστατευτών και κύκλος συμπλέκτη.
• ​Επικοινωνιακή Μεταβολή: Επιτρέπει την προσαρμοστική προσαρμογή της λογικής προστασίας χωρίς διακοπή ρεύματος.

​Επιπλέον Οφέλη: Η πρακτική εφαρμογή σε μια σταθμό μετατροπής μείωσε τον χρόνο διαμόρφωσης της προστασίας από 48 ώρες (παραδοσιακές μεθόδους) σε 2 ώρες, αποτρέποντας αποτελεσματικά τα λάθη χειροκίνητης διαμόρφωσης και βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα εφαρμογής του έργου.