Мікрокомп'ютерна система захисту: Реле захисту шин

1. Огляд

Захист шини є критичним компонентом системи захисту електропостачання, виконуючи важливу місію швидкого відокремлення аварій на шині та запобігання поширенню аварій. З розвитком будівництва інтелектуальних мереж, захист шини стикається з подвійними викликами: сатурацією трансформаторів струму (ТС) та затримками комунікації в розподілених архітектурах. Для забезпечення надійності та швидкодії систем захисту потрібні інноваційні технологічні рішення.

2. Аналіз основних викликів

2.1 Ризик невірної роботи через сатурацію ТС

При близьких аваріях на шині трансформатори струму можуть сатуруватися, що призводить до значного спотворення вторинних струмів. Традиційні алгоритми захисту можуть помилково виявити аварії через спотворення вибірок. Особливо в складних сценаріях, коли зовнішні аварії перетворюються на внутрішні, здатність протистояти сатурації безпосередньо впливає на надійність системи захисту.

2.2 Затримки комунікації в розподілених архітектурах

Сучасні підстанцій використовують розподілені архітектури захисту, де затримки передачі даних між центральними та бай-одиничками безпосередньо впливають на швидкість роботи захисту. У системах надвисокого напруги (750 кВ і вище) затримки на рівні мілісекунд можуть значно вплинути на стабільність системи.

3. Рішення

3.1 Важений алгоритм проти сатурації

Застосовується динамічна техніка вагування для реального оцінювання якості вторинних струмів ТС:

• ​Виявлення сатурації: Моніторинг у реальному часі ступеня спотворення форми струму для виявлення початку сатурації.
• ​Динамічне вагування: Призначення вищих ваг недесатурованим сегментам на початковій стадії аварії та автоматичне зменшення ваг під час сатурованих сегментів.
• ​Відновлення даних: Використання інтерполяції на основі недесатурованих даних для відновлення точних аварійних струмів.

​Результати застосування: Практична реалізація на підстанції 220 кВ показала, що алгоритм покращив точність визначення аварійної зони до 99,8%. Час очищення аварії на шині стабільно утримувався на рівні 8-12 мс, ефективно запобігаючи невірній роботі захисту через сатурацію ТС.

3.2 Розподілена оптико-волоконна система комунікації

Застосовується високопродуктивна точка-точка архітектура оптико-волоконної комунікації:

• ​Детермінована затримка: Спеціальні оптико-волоконні лінії забезпечують стабільні затримки передачі.
• ​Синхронізація годинника: Точні механізми відліку часу забезпечують точність синхронізації вибіркових значень в межах ±1 мкс.
• ​Надлишкова конфігурація: Дизайн з подвійною мережевою надлишковістю підвищує надійність комунікації.

​Перевірка: Операційні дані з розумної підстанції 750 кВ показали, що затримки комунікації між центральними та бай-одиничками були менше 1 мс, з 100% правильним виконанням, що задовольняє строгі вимоги систем надвисокого напругу до швидкості захисту.

3.3 Віртуальна технологія шини

Програмно-визначена топологія шини дозволяє гнучку конфігурацію:

• ​Графічне моделювання: Візуальні інструменти визначають зв'язки первинного обладнання.
• ​Підтримка бібліотеки шаблонів: Включає стандартні топологічні шаблони, такі як подвійна шина, схема 3/2 вимикачів та кільцева шина.
• ​Онлайн переопрацювання: Дозволяє адаптивну налаштування логіки захисту без відключення живлення.

​Зростання ефективності: Практичне застосування на станції зміни потужності скоротило час конфігурації захисту з 48 годин (традиційні методи) до 2 годин, ефективно уникнувши помилок ручної конфігурації та значно підвищивши ефективність реалізації проекту.