Σύστημα Προστασίας Γραμμής Μικροεπεξεργαστη-Βασισμένη Λύση Προστασίας Γραμμής

1. Περίληψη και Φόντο​
   Με την αυξανόμενη πολυπλοκότητα των δικτύων ενέργειας, ιδιαίτερα με την ανάπτυξη της υπερυψηλής τάσης άμεσης ροής (UHVDC), τη μεγάλη ολοκλήρωση ανανεώσιμης ενέργειας και την παράλληλη μεταφορά σε πολλές γραμμές, οι απαιτήσεις απόδοσης για την προστασία των μεταφορικών γραμμών έχουν φθάσει σε άνευ προηγουμένου επίπεδα. Το βασικό πρόβλημα βρίσκεται στην ισορροπία δύο κρίσιμων απαιτήσεων: την εξασφάλιση εξαιρετικά γρήγορης λειτουργίας των συσκευών προστασίας κατά τη διάρκεια σφαλμάτων για τη διατήρηση της σταθερότητας του συστήματος, ενώ ταυτόχρονα εγγυάται ισχυρή επιλεκτικότητα για την πρόληψη αναγκαίων παρακμώσεων και επεκτάσεων σφαλμάτων. Αυτή η αντίθεση είναι ειδικά εμφανής σε περίπλοκες διατάξεις δικτύων, όπως παράλληλες διπλές γραμμές, όπου τα παραδοσιακά αρχή-τέλος προστατικά πρίγματα αντιμετωπίζουν σημαντικές περιορισμούς.

Αυτή η λύση εκμεταλλεύεται προηγμένη τεχνολογία προστασίας με βάση μικροϋπολογιστές, ενοποιώντας τρία βασικά μόντουλ: προστασία μεταβολής της συχνότητας της ενέργειας, θέση σφάλματος διπλής πλευράς και στρατηγικές προσαρμοστικής αυτοματοπάλινης σύνδεσης. Στόχος της είναι να ενισχύσει ολοκληρωμένα την αξιοπιστία, την ταχύτητα και την νοημοσύνη της προστασίας των γραμμών, παρέχοντας κρίσιμη υποστήριξη για την κατασκευή ένος ανθεκτικού και νοημοσύνης δικτύου.

​2. Ανάλυση του Κεντρικού Προβλήματος​

• ​Σύγκρουση μεταξύ ταχύτητας και επιλεκτικότητας: Οι παραδοσιακές προστατικές σχεδιασμοί συχνά απαιτούν καθυστερημένη λειτουργία για την εγγύηση της επιλεκτικότητας, η οποία συγκρούεται με την ανάγκη για γρήγορη διάλυση σφαλμάτων για τη διατήρηση της σταθερότητας του συστήματος.
• ​Ακριβής θέση σφάλματος σε παράλληλες διπλές γραμμές: Η αμοιβαία επαγωγή μεταξύ διπλών γραμμών πολυπλοκοποιεί τα χαρακτηριστικά σφαλμάτων, μειώνοντας σημαντικά την ακρίβεια των παραδοσιακών μεθόδων θέσης σφαλμάτων και εμποδίζοντας την αναγνώριση σφαλμάτων και την επαναφορά ενέργειας.
• ​Αβεβαιότητα λόγω της ολοκλήρωσης ανανεώσιμης ενέργειας: Η ολοκλήρωση αιολικών και ηλιακών παρκών αλλάζει τα επίπεδα και τα χαρακτηριστικά των ρευστών σύνδεσης, με πιθανότητα παρανομίας ή αποτυχίας προστασίας. Επιπλέον, οι κυμαίνονται στην έξοδο τους προκαλούν προκλήσεις για την επιτυχία των στρατηγικών αυτοματοπάλινης σύνδεσης.

​3. Βασικές Τεχνολογίες της Λύσης​

​3.1 Προστασία Μεταβολής Συχνότητας Διαστάσεων (ΔZ Προστασία)​​

• ​Τεχνική Αρχή: Αυτή η τεχνολογία δεν επηρεάζεται από το ρεύμα φορτίου κατά την κανονική λειτουργία του συστήματος. Υπολογίζει την αντίσταση σφάλματος χρησιμοποιώντας μόνο τις μεταβολές συχνότητας της ενέργειας και του ρεύματος που παράγονται στη στιγμή του σφάλματος. Με υψηλά καταρχήν ορία, είναι φυσικά διευθυντική, υψηλά επιλεκτική και ανεπιβλεπτή σε ταλάντωση του συστήματος και σε μεταβατική αντίσταση.
• ​Πλεονεκτήματα Απόδοσης:
• Υπερταχεία λειτουργία: Εξαιρετικά γρήγορη απόκριση, με τυπικός χρόνος λειτουργίας λιγότερο από 10ms.
• Υψηλή αξιοπιστία: Αποτελεσματικά αποφεύγει παρανομία λόγω επιρροής του ρεύματος φορτίου.
• ​Εφαρμογή Περιπτώσεων: Σε μια ±800kV UHVDC μεταφορική γραμμή, αυτή η τεχνολογία μείωσε τον συνολικό χρόνο διάλυσης σφαλμάτων (λειτουργία προστασίας + παρακμώση παλαντών) για σφάλματα κοντά στο άκρο σε λιγότερο από 80ms, ενισχύοντας σημαντικά την προσωρινή σταθερότητα του συστήματος UHVDC.

​3.2 Θέση Σφάλματος Διπλής Πλευράς Κυματικής Προστασίας​

• ​Τεχνική Αρχή: Ένα σφάλμα παράγει κυματικές παραμορφώσεις που εξαπλώνονται προς τα δύο άκρα της γραμμής. Χρησιμοποιώντας υψηλής ακρίβειας GPS/BDS συγχρονισμένα ρολόγια, οι προστατικές συσκευές σε κάθε άκρο καταγράφουν ακριβώς τις χρονικές στιγμές άφιξης των αρχικών κυματικών ρευμάτων (t1 και t2). Η θέση του σφάλματος υπολογίζεται ακριβώς με την τύπωση L = (v * Δt) / 2, όπου v είναι η ταχύτητα του κύματος και Δt = |t1 - t2|.
• ​Πλεονεκτήματα Απόδοσης:
• Υπερακρίβεια: Η θέση του σφάλματος είναι σχεδόν ανεξάρτητη από την αμοιβαία επαγωγή της γραμμής, τη λειτουργία του συστήματος, τη μεταβατική αντίσταση ή την κόλληση των μετατροπέων ρεύματος (CT).
• Ανεξάρτητη από παραμέτρους: Δεν εξαρτάται από παραμέτρους αντίστασης της γραμμής, εξαλείφοντας τα λάθη που προκαλούνται από ακριβείς παραμέτρους σε παραδοσιακές μεθόδους βασισμένες στην αντίσταση.
• ​Εφαρμογή Περιπτώσεων: Η εφαρμογή σε μια 500kV διπλή γραμμή στο ίδιο πύργο μείωσε το λάθος της θέσης του σφάλματος σε λιγότερο από 200 μέτρα, αυξάνοντας την ακρίβεια κατά πάνω από 80% σε σύγκριση με παραδοσιακές μεθόδους μεταφοράς ενιαίας πλευράς. Αυτό βοηθά σημαντικά στη γρήγορη αναγνώριση σφαλμάτων και στην επισκευή.

​3.3 Στρατηγική Προσαρμοστικής Αυτοματοπάλινης Σύνδεσης​

• ​Τεχνική Αρχή: Η προστατική συσκευή με βάση μικροϋπολογιστή διακρίνει νοημοσύνης τους τύπους σφαλμάτων (προσωρινά ή μόνιμα):
1. ​Προσωρινά σφάλματα: Μετά την παρακμώση, η ηλεκτρική αντοχή της γραμμής επαναφέρεται. Η συσκευή ανιχνεύει την αποκατάσταση της απομόνωσης και εκδίδει ταχύτατα εντολή αυτοματοπάλινης σύνδεσης.
2. ​Μόνιμα σφάλματα: Η συσκευή ανιχνεύει το συνεχή σφάλμα και εμποδίζει την αυτοματοπάλινη σύνδεση για την πρόληψη δευτερευόντων παρακμώσεων παλαντών, εγγυώμενη την ασφάλεια των εξοπλισμών.
   Επιπλέον, η στρατηγική προσαρμόζει δυναμικά την αδράνεια της αυτοματοπάλινης σύνδεσης με βάση τις πραγματικές συνθήκες του συστήματος (π.χ., την αναλογία έξοδου ανανεώσιμης ενέργειας) για να ταιριάζει στα χαρακτηριστικά ανάκαμψης του συστήματος.
• ​Πλεονεκτήματα Απόδοσης:

• Αυξημένη επιτυχία: Προστατεύει από την αυτοματοπάλινη σύνδεση σε μόνιμα σφάλματα, αυξάνοντας σημαντικά την επιτυχία της αυτοματοπάλινης σύνδεσης και την αξιοπιστία της παροχής ενέργειας.
• Μείωση επιπτώσεων: Προλαμβάνει αναγκαίες δευτερεύουσες σοκ στο σύστημα, προστατεύοντας τους εξοπλισμούς.

• ​Εφαρμογή Περιπτώσεων: Η εφαρμογή σε μια κρίσιμη εξόδια γραμμή αιολικού πάρκου αύξησε την επιτυχία της αυτοματοπάλινης σύνδεσης από 72% σε 93%, αποτελεσματικά μειώνοντας τις αποσυνδέσεις ανεμογεννήτριας λόγω προσωρινών σφαλμάτων γραμμής.

​4. Σύνοψη Αξίας της Λύσης​
Αυτή η ολοκληρωμένη προστατική λύση με βάση μικροϋπολογιστή παρέχει κεντρική αξία στους πελάτες μέσω της συνεργατικής εφαρμογής των τριών κλειδιών τεχνολογιών:

1. ​Ενίσχυση της σταθερότητας του συστήματος: Η υπερταχεία προστασία απομονώνει τα σφάλματα γρήγορα, εξασφαλίζοντας κρίσιμο χρόνο για τη διατήρηση της σταθερότητας του δικτύου.
2. ​Βελτίωση της αξιοπιστίας της παροχής ενέργειας: Η νοημοσύνης προσαρμοστική αυτοματοπάλινη σύνδεση επιτρέπει την αποτελεσματική ανακατασκευή, μειώνοντας τη διάρκεια και τις απώλειες αποσυνδέσεων.
3. ​Αύξηση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας: Η υψηλή ακρίβεια θέσης σφαλμάτων μετατρέπει την επισκευή από "περιπάτου γραμμής" σε "εξέταση σημείου", μειώνοντας σημαντικά το κόστος και το χρόνο αναζήτησης.
4. ​Προσαρμοστικότητα σε νέα συστήματα ενέργειας: Η εξαιρετική απόδοσή της την καθιστά εξαιρετικά κατάλληλη για περίπλοκα σύγχρονα σενάρια δικτύων, συμπεριλαμβανομένων των UHVDC, της ολοκλήρωσης ανανεώσιμης ενέργειας και των πολυπλοκών γραμμών.