Joone kaitse releemiikroarvutipõhine joonekaitse lahendus

1. Ülevaade ja taust​
   Elektrivõrgu struktuuride kasvava keerukuse tõttu – eriti ülekaugepinna HVDC (UHVDC) edasijõudmise, taastuvenergia suuremahulise integreerimise ja mitme paralleelsel juhtrajal töötava edasijõudmise tõttu – on transmiisiorajate kaitse nõuded saavutanud ajaloo eelse taseme. Põhiline väljakutse seisneb kahe kriitilise nõude tasakaalu tagamises: kaitseseadmete äärmiselt kiire toimimise tagamisel vigade korral, et säilitada süsteemi stabiilsus, samal ajal kindlalt valikulisuse tagamisel, et vältida ebavajalikku lülitumist ja vigade levikut. See vastand on eriti tundlik keerukates võrgukonfiguratsioonides, näiteks paralleelsed kahejuhtrajalised lõigud, kus traditsioonilised ühepoolsete kaitsepõhimõtted on piiratud.

See lahendus kasutab täiustatud mikroarvutipõhist kaitsetehnoloogiat, integreerides kolm põhiküla: võimsusfrekventsi muutuse distantskaitse, kahepoolse lainevoolu veaposisioonimine ja kohanduv automaatne uuesti lülitumine. Selle eesmärk on tõhusalt parandada rajakaitse usaldusväärsust, kiirus ja intelligentsust, pakkudes olulist toetust jõukse ja teadmiste võrgu ehitamiseks.

​2. Põhiline väljakutse analüüs​

• ​Kiiruse ja valikulisuse vastand: Traditsioonilised kaitsemeetodid nõuavad sageli viivitust, et tagada valikulisus, mis on vastuolus kiire veekorvaamise vajadusega, et säilitada süsteemi stabiilsus.
• ​Täpne veaposisioonimine paralleelses kahejuhtrajalises lõigus: Kahejuhtrajaliste lõigute vaheline magnetinduktioon segadaks veaomadusi, mille tulemuseks on traditsiooniliste veaposisioonimismeetodite täpsuse oluline vähenemine ja takistab vea tuvastamist ja elektri taastamist.
• ​Taastuvenergia integreerimise toodud ebakindlus: Tuule- ja päikeseenergiakütlaste integreerimine muudab lühikese kõrvaltuletise tasemed ja omadused, mis võivad põhjustada kaitsevea või pettumust. Lisaks nende väljundfluktuatsioonid rahuldavad automaatse uuesti lülitumise strateegiate edu.

​3. Lahenduse põhitehnoloogiad​

​3.1 Võimsusfrekventsi muutuse distantskaitse (ΔZ kaitse)​​

• ​Tehniline printsiip: See tehnoloogia ei mõjuta normaalsete süsteemitingimustega koormuse ströömi. See arvutab veaimpedantsi ainult selle hetke võimsusfrekventsi muutuste abil, mil vea esineb. Kõrgete algusest lähtuvate limiidritest tõttu on see loomulikult suunaline, väga valikuline ja otsene, ning ignoreerib süsteemi oskilleerumisi ja üleminekulise vastu.
• ​Tootmisperioodilised eelised:
• Äärmiselt kiire toimimine: Täielik reageering aja jooksul, mis on tavaliselt alla 10ms.
• Kõrge usaldusväärsus: Väljendab efektiivselt vea koormuse ströömi mõjude tõttu.
• ​Rakendusjuhtum: ±800kV UHVDC transmiisiorajal vähendas see tehnoloogia lähedaste veade kogu veakorvaamise aega (kaitse toimimine + katkestaja lülitumine) alla 80ms, mille tulemuseks oli oluline UHVDC süsteemi ajutine stabiilsus.

​3.2 Kahepoolne lainevoolu veaposisioonimine​

• ​Tehniline printsiip: Veaga tekib lainevood, mis levivad mõlemale rajapoolele. Kõrge täpsusega GPS/BDS sünkroniseeritud kelladel kirjutavad kaitseseadmed mõlemal poolel täpselt algsel ströömilainevoolu (t1 ja t2) saabumisaegade. Veaposisioon arvutatakse valemiga L = (v * Δt) / 2, kus v on lainekiirus ja Δt = |t1 - t2|.
• ​Tootmisperioodilised eelised:
• Äärmiselt täpne: Veaposisioonimine on suurel määral sõltumatu raja magnetinduktioonist, süsteemi töörežiimist, üleminekulise vastust ja ströömitransformaatorite (CT) satueerumisest.
• Parameetritest sõltumatu: Ei sõltu raja impedantsparameetritest, elimineerides traditsiooniliste impedantsipõhiste meetodite täpsusevigade.
• ​Rakendusjuhtum: Rakendamine 500kV kahejuhtrajal sellesamas türil vähendas veaposisioonimise viga alla 200 meetri, parandades täpsust üle 80% traditsiooniliste ühepoolsete impedantsipõhistest meetoditest. See soodustab oluliselt kiiret vea tuvastamist ja hooldust.

​3.3 Kohanduv automaatne uuesti lülitumine​

• ​Tehniline printsiip: Mikroarvutipõhine kaitseseade intelligentselt eraldab veatüübid (ajutised või püsivad):
1. ​Ajutised vead: Pärast lülitumist taastub raja dielektriline tugevus ise. Seade tuvastab izoleerimise taastumise ja andestab kiiresti uuesti lülitumise käsklust.
2. ​Püsivad vead: Seade tuvastab püsiva vea ja blokeerib uuesti lülitumist, et vältida teist katkestaja lülitumist, tagades seadmete ohutuse.
   Lisaks kohandab strateegia automaatse uuesti lülitumise surmaaja reaalajas süsteemi tingimuste (nt taastuvenergia väljundosakaal) järgi, et sobituda süsteemi taastumisomadustega.
• ​Tootmisperioodilised eelised:

• Suurendatud edukus: Vältib uuesti lülitumist püsivate veade korral, oluliselt parandades automaatse uuesti lülitumise ja elektri tarnimise usaldusväärsust.
• Vähendatud mõju: Vältib ebavajalikku teist mõju süsteemile, kaitstes seadmeid.

• ​Rakendusjuhtum: Rakendamine olulises tuuleparki väljulinnal tõstis automaatse uuesti lülitumise edukuse 72%lt 93%, tõhusalt vähendades tuuleturbiinide lahutamist ajutiste raja veade tõttu.

​4. Lahenduse väärtuse kokkuvõte​
See integreeritud mikroarvutipõhine kaitse lahendus annab klientidele oma kolme põhitehnoloogia sidusa rakendamise kaudu järgmised peamised väärtused:

1. ​Parandatud süsteemi stabiilsus: Äärmiselt kiire kaitse isoleerib vead kiiresti, tagades kriitilise aja võrgu stabiilsuse säilitamiseks.
2. ​Parandatud elektri tarnimise usaldusväärsus: Intelligentsed kohanduvad automaatse uuesti lülitumise strateegiad maksimeerivad elektri taastamist, vähendades katkestuste kestust ja kahju.
3. ​Suurendatud operatsioonilisus: Kõrge täpsusega veaposisioonimine muudab hoolduse "raja patrullimisest" "punktiinspekteerimiseks", oluliselt vähendades kulusid ja aega.
4. ​Uute energiaüsteemide kohanduvus: Selle erakordse tootmise tõttu on see väga sobilik keerukate modernsete võrgustike stsenaariumide jaoks, sealhulgas UHVDC, taastuvenergia integreerimine ja mitmejuhtrajalised lõigud.