Mikro računalniško temeljita rešitev za varnost: Stroj za varnost matične vodice

1. Pregled

Ščitna zaščita busbarjev je ključni sestavni del ščitne zaščite sistema za oskrbo z električno energijo, ki ima pomembno nalogo hitrega izolacije napak na busbarjih in preprečevanja širjenja napak. S napredkom gradnje pametnih omrežij se busbarska zaščita sooča z dvema izzivoma: motnjami zaradi nasititve tokovih preobrazovalnikov (CT) in zamudami v komunikaciji v distribuiranih arhitekturah. Za zagotavljanje zanesljivosti in hitrosti ščitnih sistemov so potrebne inovativne tehnološke rešitve.

2. Analiza ključnih izzivov

2.1 Tveganje napačnega delovanja zaradi nasititve CT

Tokovi preobrazovalniki so ob podobnih napakah na busbarjih lahko podvrženi nasititvi, kar povzroča hudo distorzijo sekundarnih tokov. Tradicionalni algoritmi za ščitno zaščito lahko zaradi motenj pri vzorčenju napačno ocenijo napake. Še posebej v kompleksnih situacijah, ko se zunanje napake spremenijo v notranje napake, ima zmogljivost odpiranja nasititve neposredni vpliv na zanesljivost ščitnega sistema.

2.2 Zamude v komunikaciji v distribuiranih arhitekturah

Sodobne pretvorne postaje uporabljajo distribuirane ščitne arhitekture, kjer neposredno vplivajo zamude pri prenosu podatkov med centralnimi enotami in enotami v bodo na hitrost delovanja ščitne zaščite. V sistemih z ekstremno visokim napetostjo (750kV in višje) lahko milisekundske zamude znatno vplivajo na stabilnost sistema.

3. Rešitve

3.1 Tehtana algoritem za preprečevanje nasititve

Za real-casno oceno kakovosti sekundarnih tokov CT se uporablja dinamična tehtna tehnika:

• ​Prepoznavanje nasititve: V realnem času spremlja stopnjo distorzije valovne oblike toka za identifikacijo začetka nasititve.
• ​Dinamično tehtanje: V prvem fazi napake dodeli višje teže netrganim segmentom in samodejno zmanjša teže v fazah nasititve.
• ​Obnovitev podatkov: Uporablja interpolacijo na podlagi netrganih podatkov za obnovitev točnih tokov pri napakah.

​Rezultati uporabe: Praktična implementacija v 220kV pretvornej postaji je pokazala, da je algoritem izboljšal točnost identifikacije zones s napakami na 99,8%. Čas odpravljanja napak na busbarju je bil konzistentno ohranjen med 8-12ms, kar je učinkovito preprečilo napačno delovanje ščitne zaščite zaradi nasititve CT.

3.2 Distribuiran optični vlaknen komunikacijski sistem

Uporablja visoko zmogljivo točka-do-točke optično vlaknen komunikacijsko arhitekturo:

• ​Deterministična zamuda: Dodeljene optične vlakne zagotavljajo stabilne prenosne zamude.
• ​Sinhronizacija ur: Natančni mehanizmi časovnice dosežejo točnost sinhronizacije vrednosti vzorčenja znotraj ±1μs.
• ​Dvojna konfiguracija: Dvojna omrežna dvojna konfiguracija povečuje zanesljivost komunikacije.

​Potrjevanje: Operativni podatki iz 750kV pametne pretvorne postaje so pokazali, da so bile zamude v komunikaciji med centralnimi in bodo enotami manjše od 1ms, z 100% točnostjo delovanja, kar izpolnjuje stroge zahteve sistemov z ekstremno visokim napetostjo glede hitrosti ščitne zaščite.

3.3 Tehnologija virtualnega busbara

Programsko opredeljena topologija busbarja omogoča prilagodljivo konfiguriranje:

• ​Grafično modeliranje: Vizualni orodji definirajo povezavne odnose primarnega opremarja.
• ​Podpora knjižnice predlog: Vključuje standardne topologijske predloge, kot so razdelitev dvojnega busbara, shema 3/2 preklopnikov in kolobar busbar.
• ​Online ponovna konfiguracija: Omogoča prilagodljivo prilagajanje logike ščitne zaščite brez prekinitve oskrbe z energijo.

​Napredek učinkovitosti: Praktična uporaba v pretvornej postaji je zmanjšala čas konfiguracije ščitne zaščite z 48 ur (tradicionalne metode) na 2 ure, učinkovito preprečila napake pri ročni konfiguraciji in zelo izboljšala učinkovitost izvajanja projekta.