پاسخ دهی به راه حل حفاظت مبتنی بر کامپیوتر میکرو: رله حفاظت شین

1. مروری بر مجموعه

حفاظت از مادربرق بخش مهمی از حفاظت سیستم قدرت است که وظیفه اساسی جدا کردن سریع خطاها در مادربرق و جلوگیری از گسترش آن را دارد. با پیشرفت ساخت شبکه هوشمند، حفاظت از مادربرق با چالش‌های دوگانه مواجه شده است: تداخل ناشی از اشباع ترانسفورماتورهای جریان (CT) و تأخیرهای ارتباطی در معماری‌های توزیع شده. به منظور تضمین قابلیت اطمینان و سرعت سیستم‌های حفاظتی، نیاز به راه‌حل‌های فناوری نوآورانه وجود دارد.

2. تجزیه و تحلیل چالش‌های اصلی

2.1 خطر عملکرد نامناسب ناشی از اشباع CT

ترانسفورماتورهای جریان در زمان خطاهای نزدیک مادربرق مشروط به اشباع هستند که باعث تحریف شدید جریان‌های ثانویه می‌شود. الگوریتم‌های حفاظتی سنتی ممکن است به دلیل تحریف نمونه‌برداری خطاهای را اشتباه تشخیص دهند. به ویژه در سناریوهای پیچیده که خطاهای خارجی به خطاهای داخلی تبدیل می‌شوند، توانایی مقابله با اشباع مستقیماً بر قابلیت اطمینان سیستم حفاظتی تأثیر می‌گذارد.

2.2 تأخیرهای ارتباطی در معماری‌های توزیع شده

زیراستانسیون‌های مدرن از معماری‌های حفاظت توزیع شده استفاده می‌کنند که در آن تأخیرهای انتقال داده بین واحد مرکزی و واحد بی تأثیر مستقیم بر سرعت عملکرد حفاظتی دارد. در سیستم‌های ولتاژ فوق العاده بالا (750kV و بالاتر)، تأخیرهای در سطح میلی‌ثانیه می‌توانند تأثیر قابل توجهی بر پایداری سیستم داشته باشند.

3. 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 مورد نظارت قرار می‌دهد تا آغاز اشباع شناسایی شود.
• ​وزن‌دهی پویا: وزن‌های بیشتری به بخش‌های غیراشباع در مرحله اولیه خطا اختصاص می‌یابد و به صورت خودکار وزن‌ها در بخش‌های اشباع شده کاهش می‌یابد.
• ​بازسازی داده: از درون‌یابی بر اساس داده‌های غیراشباع برای بازیابی جریان‌های خطا دقیق استفاده می‌کند.

​نتایج کاربردی: پیاده‌سازی عملی در یک زیراستانسیون 220kV نشان داد که الگوریتم شناسایی دقیق ناحیه خطا را به 99.8٪ افزایش داد. زمان تمیز کردن خطای مادربرق به طور مداوم در محدوده 8-12ms حفظ شد که به طور مؤثری از عملکرد نامناسب حفاظت به دلیل اشباع CT جلوگیری کرد.

3.2 سیستم ارتباطی نوری توزیع شده

یک معماری ارتباطی نوری نقطه به نقطه با عملکرد بالا به کار گرفته شده است:

• ​تأخیر قطعی: لینک‌های نوری اختصاصی تأخیرهای انتقال پایدار را تضمین می‌کنند.
• ​همگام‌سازی ساعت: مکانیزم‌های زمان‌بندی دقیق دقت همگام‌سازی مقادیر نمونه‌برداری را در محدوده ±1μs انجام می‌دهند.
• ​پیکربندی مازاد: طراحی مازاد دو شبکه ای قابلیت اطمینان ارتباطی را افزایش می‌دهد.

​اعتبارسنجی: داده‌های عملیاتی از یک زیراستانسیون هوشمند 750kV نشان داد که تأخیرهای ارتباطی بین واحد مرکزی و واحد بی کمتر از 1ms بود و نرخ عملکرد صحیح 100٪ بود که نیازهای سختگیرانه سیستم‌های ولتاژ فوق العاده بالا برای سرعت حفاظت را برآورده می‌کند.

3.3 فناوری مادربرق مجازی

توپولوژی مادربرق تعریف شده با نرم‌افزار امکان پیکربندی انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند:

• ​مدل‌سازی گرافیکی: ابزارهای بصری ارتباطات تجهیزات اصلی را تعریف می‌کنند.
• ​پشتیبانی از کتابخانه الگوها: شامل الگوهای توپولوژی استاندارد مانند تقسیم‌بندی دو مادربرق، طرح شکن 3/2 و مادربرق حلقه‌ای.
• ​پیکربندی آنلاین: امکان تنظیم تطبیقی منطق حفاظتی 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 و به طور مؤثر از خطاهای پیکربندی دستی جلوگیری کرد و به طور قابل توجهی کارایی اجرای پروژه را بهبود بخشید.