Mikročamčev bazirano rješenje zaštite: Relé za zaštitu matične crte

1. Pregled

Štitnica šine je ključni element zaštite električnih sustava, s osnovnom misijom brzog izolacije grešaka na šinama i sprječavanja širenja grešaka. S napredovanjem građenja pametnih mreža, štitnica šine suočena je s dvostrukim izazovima: narušenje toka u transformatorima struje (CT) i kašnjenja u komunikaciji u distribuiranim arhitekturama. Potrebne su inovativne tehnološke rješenja kako bi se osigurala pouzdanost i brzina sustava zaštite.

2. Analiza ključnih izazova

2.1 Rizik od pogrešnog funkcioniranja zbog zasićenja CT-a

Transformatori struje podložni su zasićenju tijekom bliskih grešaka na šinama, što uzrokuje teško iskrivljenje sekundarnih struja. Tradicionalni algoritmi zaštite mogu pogrešno procijeniti greške zbog iskrivljenja uzoraka. Posebno u složenim scenarijima kada se vanjske greške pretvaraju u unutarnje, sposobnost otpora zasićenju direktno utječe na pouzdanost sustava zaštite.

2.2 Kašnjenja u komunikaciji u distribuiranim arhitekturama

Suvremene postaje prenosnice koriste distribuirane arhitekture zaštite, gdje kašnjenja pri prenosu podataka između centralnih jedinica i jedinica boksa direktno utječu na brzinu radnje zaštite. U sustavima ultravisokih napona (750kV i više), kašnjenja na razini milisekundi mogu značajno utjecati na stabilnost sustava.

3. Rješenja

3.1 Težinski algoritam protiv zasićenja

Za vremensku procjenu kvalitete sekundarnih struja CT-a koristi se dinamička težinska tehnika:

• ​Otkrivanje zasićenja: Stalno nadgleda stopu iskrivljenja talasnog oblika struje kako bi se identificirao početak zasićenja.
• ​Dinamičko teženje: Dodjeljuje veće težine nesaturiranim segmentima u početnoj fazi greške i automatski smanjuje težine tijekom saturiranih segmenata.
• ​Obnova podataka: Koristi interpolaciju temeljenu na nesaturiranim podacima kako bi se vratili točni strujni prinosi grešaka.

​Rezultati primjene: Praktična implementacija u 220kV postaji prenosnice pokazala je da je algoritam poboljšao točnu identifikaciju zone greške na 99,8%. Vrijeme očišćenja grešaka na šinama konstantno se održavalo na 8-12ms, efektivno sprečavajući pogrešno funkcioniranje zaštite zbog zasićenja CT-a.

3.2 Distribuirani optički vlakneni komunikacijski sustav

Usvaja se visokoperformantna točka-to-točka optički vlaknena komunikacijska arhitektura:

• ​Determinističko kašnjenje: Posebne optički vlaknene veze osiguravaju stabilna kašnjenja pri prenosu.
• ​Sinkronizacija satova: Precizni mehanizmi vremena dostižu preciznost sinkronizacije vrijednosti uzorka unutar ±1μs.
• ​Redundantna konfiguracija: Dizajn s dvostrukom mrežom povećava pouzdanost komunikacije.

​Validacija: Operativni podaci iz 750kV pametne postaje prenosnice pokazali su da su kašnjenja u komunikaciji između centralnih i boks jedinica manja od 1ms, s 100% točnosti operacija, zadovoljavajući stroge zahtjeve sustava ultravisokih napona za brzinu zaštite.

3.3 Virtualna tehnologija šina

Softverski definirana topologija šina omogućuje fleksibilnu konfiguraciju:

• ​Grafičko modeliranje: Vizualni alati definiraju relacije povezanosti primarnog opreme.
• ​Podrška temeljnicama: Uključuje standardne temeljnike topologije poput podjele dvostruke šine, sheme 3/2 prekidača i prstena šine.
• ​Online rekonfiguracija: Omogućuje prilagodljivo prilagođavanje logike zaštite bez prekida struje.

​Učinci učinkovitosti: Praktična primjena u pretvorbenoj postaji smanjila je vrijeme konfiguracije zaštite sa 48 sati (tradicionalne metode) na 2 sata, efektivno izbjegavajući greške ručne konfiguracije i značajno poboljšavajući učinkovitost izvršenja projekta.