پیش‌گیری مبتنی بر رایانه‌ی کوچک: رله‌ی محافظت از باربر
- مروری بر کلیات
حفاظت از باربر یک جزء حیاتی در حفاظت سیستم قدرت است که وظیفه اساسی جدا کردن سریع خرابی‌های باربر و جلوگیری از انتشار خرابی را دارد. با پیشرفت ساخت شبکه هوشمند، حفاظت از باربر با چالش‌های دوگانه مواجه است: تداخل ناشی از اشباع ترانسفورماتور جریان (CT) و تأخیرهای ارتباطی در معماری‌های توزیع شده. نیاز به راه‌حل‌های فناوری نوآورانه برای تضمین قابلیت اطمینان و سرعت سیستم‌های حفاظت وجود دارد.
- تجزیه و تحلیل چالش‌های اصلی
2.1 خطر عملکرد غیرطبیعی به دلیل اشباع CT
ترانسفورماتورهای جریان در زمان خرابی‌های نزدیک باربر آسیب‌پذیر به اشباع هستند که منجر به تحریف شدید جریان‌های ثانویه می‌شود. الگوریتم‌های حفاظتی سنتی ممکن است خرابی‌ها را به دلیل تحریف نمونه‌برداری اشتباه تشخیص دهند. به ویژه در سناریوهای پیچیده که خرابی‌های خارجی به خرابی‌های داخلی تبدیل می‌شوند، قابلیت مقاومت در برابر اشباع مستقیماً بر قابلیت اطمینان سیستم حفاظت تأثیر می‌گذارد.
2.2 تأخیرهای ارتباطی در معماری‌های توزیع شده
زیرстанسیون‌های مدرن از معماری‌های حفاظت توزیع شده استفاده می‌کنند که تأخیرهای انتقال داده بین واحد مرکزی و واحد بیت مستقیماً بر سرعت عملکرد حفاظت تأثیر می‌گذارند. در سیستم‌های فشار بسیار بالا (750kV و بالاتر)، تأخیرهای در سطح میلی‌ثانیه می‌توانند به طور قابل توجهی بر پایداری سیستم تأثیر بگذارند.
- راه‌حل‌ها
3.1 الگوریتم ضد اشباع وزن‌دار
تکنیک وزن‌دهی پویا برای ارزیابی کیفیت زنده جریان‌های ثانویه CT استفاده می‌شود:
- تشخیص اشباع: نرخ تحریف موج جریان را در زمان واقعی می‌نگارد تا شروع اشباع شناسایی شود.
- وزن‌دهی پویا: وزن‌های بیشتری به بخش‌های غیراشباع در مرحله اولیه خرابی اختصاص می‌یابد و به طور خودکار وزن‌ها را در بخش‌های اشباع کاهش می‌دهد.
- بازسازی داده‌ها: از درون‌یابی بر اساس داده‌های غیراشباع برای بازیابی جریان‌های خرابی دقیق استفاده می‌کند.
نتایج کاربرد: پیاده‌سازی عملی در یک زیرستانسیون 220kV نشان داد که الگوریتم شناسایی دقیق ناحیه خرابی را به 99.8% بهبود بخشید. زمان تمیز کردن خرابی باربر به طور مداوم بین 8-12ms حفظ شد و به طور موثری از عملکرد غیرطبیعی حفاظت به دلیل اشباع CT جلوگیری کرد.
3.2 سیستم ارتباطی لیزری توزیع شده
یک معماری ارتباطی لیزری نقطه به نقطه با عملکرد بالا استفاده می‌شود:
- تأخیر قطعی: لینک‌های لیزری اختصاصی تأخیرهای انتقال پایدار را تضمین می‌کنند.
- همگام‌سازی ساعت: مکانیزم‌های زمان‌بندی دقیق دقت همگام‌سازی مقادیر نمونه‌برداری را در محدوده ±1μs به دست می‌آورد.
- پیکربندی مجدد: طراحی مجدد دو شبکه اطمینان ارتباطی را افزایش می‌دهد.
اعتبارسنجی: داده‌های عملیاتی از یک زیرستانسیون هوشمند 750kV نشان داد که تأخیرهای ارتباطی بین واحد مرکزی و واحد بیت کمتر از 1ms بود و نرخ عملکرد صحیح 100% بود، که مطابق با نیازهای سختگیرانه سیستم‌های فشار بسیار بالا برای سرعت حفاظت است.
3.3 فناوری باربر مجازی
توپولوژی باربر تعریف شده به صورت نرم‌افزاری امکان پیکربندی انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند:
- مدل‌سازی گرافیکی: ابزارهای بصری روابط اتصال دستگاه‌های اصلی را تعریف می‌کنند.
- پشتیبانی از کتابخانه الگوها: شامل الگوهای توپولوژی استاندارد مانند تقسیم دو باربر، طرح شکن 3/2 و حلقه باربر.
- پیکربندی آنلاین مجدد: امکان تنظیم مجدد منطق حفاظت بدون قطع برق را فراهم می‌کند.
سودمندی‌ها: کاربرد عملی در یک ایستگاه تبدیل کننده زمان پیکربندی حفاظت را از 48 ساعت (روشهای سنتی) به 2 ساعت کاهش داد، که به طور موثری از خطاهای پیکربندی دستی جلوگیری کرد و به طور قابل توجهی کارایی اجرای پروژه را بهبود بخشید.
