Soluzione di Protezione Basata su Microcomputer: Relè di Protezione della Barra Elettrica
- Panoramica
La protezione della barra è un componente critico della protezione del sistema elettrico, con la missione essenziale di isolare rapidamente i guasti alla barra e prevenire la propagazione dei guasti. Con l'avanzamento della costruzione della rete intelligente, la protezione della barra affronta due sfide: l'interferenza dovuta alla saturazione dei trasformatori di corrente (CT) e i ritardi di comunicazione nelle architetture distribuite. Sono necessarie soluzioni tecnologiche innovative per garantire l'affidabilità e la velocità dei sistemi di protezione.
- Analisi delle principali sfide
2.1 Rischio di malfunzionamento a causa della saturazione dei CT
I trasformatori di corrente sono soggetti a saturazione durante i guasti vicini alla barra, causando distorsioni gravi delle correnti secondarie. Gli algoritmi di protezione tradizionali possono fraintendere i guasti a causa delle distorsioni nei campioni. In particolare, in scenari complessi dove i guasti esterni si evolvono in guasti interni, la capacità anti-saturazione influisce direttamente sull'affidabilità del sistema di protezione.
2.2 Ritardi di comunicazione nelle architetture distribuite
Le moderne stazioni elettriche adottano architetture di protezione distribuite, dove i ritardi di trasmissione dei dati tra le unità centrali e le unità di baia influiscono direttamente sulla velocità di operazione della protezione. Nei sistemi ad ultra-alta tensione (750kV e oltre), i ritardi a livello di millisecondo possono avere un impatto significativo sulla stabilità del sistema.
- Soluzioni
3.1 Algoritmo antifurto a pesi
Viene utilizzata una tecnica di pesatura dinamica per la valutazione in tempo reale della qualità delle correnti secondarie dei CT:
- Rilevamento della saturazione: Monitora in tempo reale i tassi di distorsione delle forme d'onda di corrente per identificare l'inizio della saturazione.
- Pesatura dinamica: Assegna pesi più elevati ai segmenti non saturati nella fase iniziale del guasto e riduce automaticamente i pesi durante i segmenti saturati.
- Ripristino dei dati: Utilizza l'interpolazione basata su dati non saturati per ripristinare le correnti di guasto accurate.
Risultati dell'applicazione: L'implementazione pratica in una sottostazione da 220kV ha mostrato che l'algoritmo ha migliorato l'identificazione accurata della zona di guasto al 99,8%. Il tempo di sgancio del guasto alla barra è stato costantemente mantenuto tra 8-12 ms, prevenendo efficacemente il malfunzionamento della protezione a causa della saturazione dei CT.
3.2 Sistema di comunicazione a fibra ottica distribuita
Viene adottata un'architettura di comunicazione a fibra ottica punto-punto ad alte prestazioni:
- Ritardo deterministico: Collegamenti a fibra ottica dedicati assicurano ritardi di trasmissione stabili.
- Sincronizzazione oraria: Meccanismi di temporizzazione precisi raggiungono un'accuratezza di sincronizzazione dei valori di campionamento entro ±1μs.
- Configurazione ridondante: Il design a doppia rete ridondante aumenta l'affidabilità della comunicazione.
Validazione: I dati operativi da una sottostazione intelligente da 750kV hanno mostrato che i ritardi di comunicazione tra le unità centrali e quelle di baia erano inferiori a 1 ms, con un tasso di funzionamento corretto del 100%, soddisfacendo i requisiti stringenti dei sistemi ad ultra-alta tensione per la velocità di protezione.
3.3 Tecnologia della barra virtuale
La topologia della barra definita software consente una configurazione flessibile:
- Modellazione grafica: Strumenti visivi definiscono le relazioni di connettività dell'equipaggiamento primario.
- Supporto libreria di modelli: Include modelli topologici standard come segmentazione a doppia barra, schema a 3/2 interruttori e barra anulare.
- Riconfigurazione online: Permette l'adattamento della logica di protezione senza interruzione di energia.
Aumento di efficienza: L'applicazione pratica in una stazione di conversione ha ridotto il tempo di configurazione della protezione da 48 ore (metodi tradizionali) a 2 ore, evitando efficacemente gli errori di configurazione manuale e migliorando significativamente l'efficienza di implementazione del progetto.
