Solución de protección basada en microordenador: Rele de protección de barra

1. Vista xeral

A protección da barra é un compoñente crítico na protección do sistema eléctrico, cuxa misión esencial é a de aislar rapidamente os fallos nas barras e evitar a propagación dos mesmos. Co avance da construción da rede inteligente, a protección da barra enfréntase a dous desafíos: a interferencia debido á saturación dos transformadores de corrente (CT) e os retardos de comunicación nas arquitecturas distribuídas. Son necesarias solucións tecnolóxicas innovadoras para garantir a fiabilidade e a rapidez dos sistemas de protección.

2. Análise dos principais desafíos

2.1 Risco de funcionamento incorrecto debido á saturación do CT

Os transformadores de corrente son propensos á saturación durante os fallos próximos ás barras, provocando unha distorsión grave das correntes secundarias. Os algoritmos de protección tradicionais poden malinterpretar os fallos debido ás distorsións de muestreo. Especialmente en escenarios complexos onde os fallos externos evolucionan a fallos internos, a capacidade anti-saturación afecta directamente a fiabilidade do sistema de protección.

2.2 Retardos de comunicación nas arquitecturas distribuídas

As subestacións modernas adoptan arquitecturas de protección distribuída, onde os retardos de transmisión de datos entre as unidades centrais e as unidades de baía afectan directamente á velocidade de operación da protección. Nos sistemas de ultra-alta tensión (750kV e superior), os retardos de milisegundos poden afectar significativamente á estabilidade do sistema.

3. Solucións

3.1 Algoritmo antifallos ponderado

Emprega unha técnica de ponderación dinámica para a avaliación en tempo real da calidade das correntes secundarias do CT:

• ​Detección de saturación: Monitoriza en tempo real as taxas de distorsión da forma de onda da corrente para identificar o inicio da saturación.
• ​Ponderación dinámica: Asigna maiores pesos aos segmentos non saturados durante a fase inicial do fallo e reduce automaticamente os pesos durante os segmentos saturados.
• ​Restauración de datos: Utiliza interpolación baseada en datos non saturados para restaurar as correntes de fallo precisas.

​Resultados da aplicación: A implementación práctica nunha subestación de 220kV mostrou que o algoritmo mellorou a identificación precisa da zona de fallo ao 99,8%. O tempo de limpeza do fallo na barra mantívose consistentemente entre 8-12ms, evitando eficazmente o funcionamento incorrecto da protección debido á saturación do CT.

3.2 Sistema de comunicación por fibra óptica distribuída

Adopta unha arquitectura de comunicación de fibra óptica punto a punto de alto rendemento:

• ​Retardo determinista: As ligazóns de fibra óptica dedicadas garante retardos de transmisión estables.
• ​Sincronización de reloxos: Mecanismos de temporización precisos logran unha sincronización de valores de muestreo con unha precisión de ±1μs.
• ​Configuración redundante: O deseño de redunancia dual aumenta a fiabilidade da comunicación.

​Validación: Os datos operativos dunha subestación inteligente de 750kV mostraron que os retardos de comunicación entre as unidades central e de baía foron menores de 1ms, cunha taxa de funcionamento correcto do 100%, satisfacendo así os requisitos estritos dos sistemas de ultra-alta tensión en canto á velocidade de protección.

3.3 Tecnoloxía de barra virtual

A topoloxía de barra definida por software permite unha configuración flexible:

• ​Modelado gráfico: Ferramentas visuais definen as relacións de conectividade do equipo primario.
• ​Soporte de biblioteca de modelos: Inclúe modelos de topoloxía estándar como a segmentación de dobre barra, o esquema de interruptor 3/2 e a barra en anel.
• ​Reconfiguración en liña: Permite a adaptación da lóxica de protección sen interrupción do suministro eléctrico.

​Ganancias de eficiencia: A aplicación práctica nunha estación conversora reduciu o tempo de configuración da protección de 48 horas (métodos tradicionais) a 2 horas, evitando eficazmente erros de configuración manual e mellorando significativamente a eficiencia da implementación do proxecto.