Relé de protección de línea Solución de protección de línea basada en microordenador IEE-Business

1. Resumo e antecedentes​
   Coa crecente complexidade das estruturas da rede eléctrica, especialmente o desenvolvemento da transmisión de corrente directa de ultra alta tensión (UHVDC), a integración en gran escala de enerxías renovables e múltiples liñas de transmisión paralelas, os requisitos de rendemento para a protección das liñas de transmisión alcanzaron niveis sem precedentes. O desafío central reside en equilibrar dúas demandas críticas: garantir un funcionamento extremadamente rápido dos dispositivos de protección durante as falhas para manter a estabilidade do sistema, ao mesmo tempo que se asegura unha forte selectividade para evitar saltos innecesarios e a escalada de falhas. Esta contradición é especialmente pronunciada en configuracións de rede complexas como liñas de circuito duplo paralelas, onde os principios de protección monodireccionais tradicionais enfrentan limitacións significativas.

Esta solución aproveita a tecnoloxía avanzada de protección baseada en microordenadores, integrando tres módulos centrais: protección de distancia de variación de frecuencia de potencia, localización de fallos de onda viaxante de dous terminais e estratexias de recierre adaptativo. O obxectivo é aumentar comprehensivamente a fiabilidade, velocidade e intelixencia da protección de liñas, proporcionando un soporte crítico para construír unha rede robusta e intelixente.

​2. Análise do desafío central​

• ​Conflito entre velocidade e selectividade: As esquemas de protección tradicionais adoitan requiren un funcionamento con retardo para asegurar a selectividade, o que entra en conflito coa necesidade de eliminación rápida de fallos para manter a estabilidade do sistema.
• ​Localización precisa de fallos en liñas de circuito duplo paralelas: A indutancia mutua entre as liñas de circuito duplo complica as características de fallo, reducindo significativamente a precisión dos métodos de localización de fallos tradicionais e dificultando a identificación de fallos e a restauración de enerxía.
• ​Incertidume introducida pola integración de enerxías renovables: A integración de parques eólicos e solares altera os niveis e características de corrente de cortocircuito, podendo causar malfuncionamentos ou fallas na protección. Ademais, as súas fluctuacións de saída desafían o éxito das estratexias de recierre automático.

​3. Tecnoloxías centrais da solución​

​3.1 Protección de distancia de variación de frecuencia de potencia (ΔZ Protection)​​

• ​Principio técnico: Esta tecnoloxía non está afectada pola corrente de carga durante a operación normal do sistema. Calcula a impedancia de fallo utilizando só as variacións de frecuencia de potencia de voltaxe e corrente xeradas no instante do fallo. Con umbrais de inicio altos, é inxenitamente direccional, altamente selectiva e insensible ás oscilacións do sistema e á resistencia de transición.
• ​Vantaxes de rendemento:
• Funcionamento de ultra alta velocidade: Resposta extremadamente rápida, con tempos típicos de funcionamento inferiores a 10ms.
• Alta fiabilidade: Evita eficazmente o malfuncionamento debido á influencia da corrente de carga.
• ​Caso de aplicación: Nuna liña de transmisión UHVDC de ±800kV, esta tecnoloxía reduciu o tempo total de eliminación de fallos (funcionamento de protección + salto do interruptor) para fallos próximos a menos de 80ms, aumentando significativamente a estabilidade transitória do sistema UHVDC.

​3.2 Localización de fallos de onda viaxante de dous terminais​

• ​Principio técnico: Un fallo xera ondas viaxantes que se propagan cara a ambos os finais da liña. Usando reloxos sincronizados de alta precisión GPS/BDS, os dispositivos de protección en ambos os finais rexistran precisamente os tempos de chegada das ondas viaxantes iniciais de corrente (t1 e t2). A localización do fallo calculase de forma precisa usando a fórmula L = (v * Δt) / 2, onde v é a velocidade da onda e Δt = |t1 - t2|.
• ​Vantaxes de rendemento:
• Precisión de ultra alta: A localización de fallos non está afectada substancialmente pola indutancia mutua da liña, polo modo de operación do sistema, pola resistencia de transición ou pola saturación do transformador de corrente (CT).
• Independencia de parámetros: Non depende dos parámetros de impedancia da liña, eliminando erros causados por parámetros incorrectos nos métodos tradicionais baseados en impedancia.
• ​Caso de aplicación: A implementación nunha liña de 500kV de circuito duplo no mesmo poste reduciu o erro de localización de fallos a menos de 200 metros, mellorando a precisión máis do 80% en comparación cos métodos tradicionais monodireccionais baseados en impedancia. Isto facilita grandemente a identificación rápida de fallos e o mantemento.

​3.3 Estratexia de recierre adaptativo​

• ​Principio técnico: O dispositivo de protección baseado en microordenador distingue intelixentemente os tipos de fallos (transitorios ou permanentes):
1. ​Fallos transitorios: Despois do salto, a resistencia dieléctrica da liña se restaura automaticamente. O dispositivo detecta a recuperación da isolación e emite rapidamente unha orde de recierre.
2. ​Fallos permanentes: O dispositivo detecta o fallo persistente e bloquea o recierre para evitar un segundo salto do interruptor, asegurando a seguridade do equipo.
   Ademais, a estratexia axusta dinamicamente o tempo morto do recierre adaptativo en función das condicións do sistema en tempo real (por exemplo, a participación de saída de enerxía renovable) para coincidir coas características de recuperación do sistema.
• ​Vantaxes de rendemento:

• Aumento da taxa de éxito: Evita o recierre en fallos permanentes, mellorando significativamente a taxa de éxito do recierre automático e a fiabilidade do suministro de enerxía.
• Redución do impacto: Previne choques secundarios innecesarios ao sistema, protexendo o equipo.

• ​Caso de aplicación: A implementación nunha liña de saída crítica dun parque eólico aumentou a taxa de éxito do recierre automático do 72% ao 93%, reducindo eficazmente as desconexións de aerxeneradores causadas por fallos transitorios nas liñas.

​4. Resumo do valor da solución​
Esta solución integrada de protección baseada en microordenadores ofrece un valor central aos clientes a través da aplicación sinérgica das súas tres tecnoloxías clave:

1. ​Estabilidade do sistema mellorada: A protección de ultra alta velocidade aisla os fallos rapidamente, asegurando un tempo crítico para manter a estabilidade da rede.
2. ​Fiabilidade do suministro de enerxía mellorada: O recierre automático adaptativo intelixente maximiza a restauración de enerxía, reducindo a duración e as perdas de interrupción.
3. ​Eficiencia operativa aumentada: A localización de fallos de alta precisión transforma o mantemento de "patrulla de liñas" a "inspección de puntos", reducindo significativamente os custos e o tempo de detección.
4. ​Adaptabilidade a novos sistemas de enerxía: O seu rendemento excepcional a fai altamente adecuada para escenarios de rede modernos complexos, incluíndo UHVDC, integración de enerxías renovables e liñas de múltiples circuitos.