Štitni relé za linije Mikroračunalničko temeljeno rješenje za zaštitu linija

1. Sažetak i pozadina​
   S porastom složenosti struktura mreže – posebno razvojem prenosa visokog naponodir (UHVDC), velikom integracijom obnovljivih izvora energije i više paralelnih linija prijenosa – zahtjevi na performanse zaštite prijenosnih linija dostigli su neviđene razine. Ključni izazov leži u balansiranju dvaju ključnih zahtjeva: osiguranja ekstremno brzog funkcioniranja uređaja zaštitne svrsi održavanja stabilnosti sustava, uz istovremeno jamčenje snažne selektivnosti kako bi se spriječilo nepotrebnost skakanja i eskalacija grešaka. Ova suprotnost je posebno izražena u složenim konfiguracijama mreže, poput paralelnih dvostrukih linija, gdje tradicionalni principi jednostrane zaštite suočavaju se s značajnim ograničenjima.

Ova rješenja koristi napredne tehnologije zaštitne mikrokompjuterske tehnologije, integrirajući tri ključna modula: zaštita promjene frekvencije snage na udaljenosti, lokacija grešaka putujućih valova sa dva kraja i prilagodljive strategije automatskog ponovnog zatvaranja. Cilj je komprehensivno unaprijediti pouzdanost, brzinu i inteligenciju zaštite linije, pružajući ključnu podršku u izgradnji čvrste i pametne mreže.

​2. Analiza ključnih izazova​

• ​Suprotstavljenost brzine i selektivnosti: Tradicionalni shemi zaštite često zahtijevaju odgođeno funkcioniranje kako bi se osigurala selektivnost, što je u sukobu s potrebom brzog otklanjanja grešaka radi održavanja stabilnosti sustava.
• ​Tocna lokacija grešaka u paralelnim dvostrukim linijama: Međusobna indukcija između dvostrukih linija komplicira karakteristike grešaka, značajno smanjujući točnost tradicionalnih metoda lokacije grešaka i onemogućavajući prepoznavanje grešaka i obnovu snage.
• ​Nepouzdanost ugrađene obnovljive energije: Integracija vjetroparka i sunčevih elektrana mijenja razine i karakteristike strujnih krugova, mogući pad ili neuspjeh zaštite. Također, njihove fluktuacije izazivaju uspješnost strategija automatskog ponovnog zatvaranja.

​3. Ključne tehnologije rješenja​

​3.1 Zaštita promjene frekvencije snage na udaljenosti (ΔZ Zaštita)​​

• ​Tehnički princip: Ova tehnologija nije utjecana strujom opterećenja tijekom normalnog funkcioniranja sustava. Izračunava otpornost greške koristeći samo varijacije frekvencije snage i struje generirane u trenutku pojavljivanja greške. S visokim pragovima pokretanja, ima svojstvo smjernosti, visoku selektivnost i neosjetljivost na oscilacije sustava i prelaznu otpornost.
• ​Prednosti u performanci:
• Ekstremno brzo funkcioniranje: Izuzetno brza reakcija, s tipičnim vremenom operacije manjim od 10ms.
• Visoka pouzdanost: Učinkovito izbjegava neispravno funkcioniranje zbog utjecaja struje opterećenja.
• ​Primjer primjene: Na ±800kV UHVDC prijenosnoj liniji, ova tehnologija smanjila je ukupno vrijeme otklanjanja grešaka (funkcioniranje zaštite + skakanje prekidača) za bliske greške na manje od 80ms, značajno unaprijedivši privremenu stabilnost UHVDC sustava.

​3.2 Lokacija grešaka putujućih valova sa dva kraja​

• ​Tehnički princip: Greška generira putujuće valove koji se šire prema obje strane linije. Koristeći precizne GPS/BDS sinkronizirane satove, uređaji zaštite na obje strane točno snimaju vrijeme dolaska prvih strujnih putujućih valova (t1 i t2). Lokacija greške točno se izračunava pomoću formule L = (v * Δt) / 2, gdje je v brzina vala, a Δt = |t1 - t2|.
• ​Prednosti u performanci:
• Ekstremna točnost: Lokacija greške uglavnom nije utjecana međusobnom indukcijom linije, modom funkcioniranja sustava, prelaznom otpornosti ili nasitnjom transformatora struje (CT).
• Neovisan o parametrima: Ne ovisi o parametrima impedancije linije, eliminirajući greške nastale zbog netočnih parametara u tradicionalnim metoda zasnovanim na impedanciji.
• ​Primjer primjene: Primjena na 500kV dvostrukoj liniji na istoj torani smanjila je grešku lokacije greške na manje od 200 metara, poboljšavši točnost za preko 80% u usporedbi s tradicionalnim metodom zasnovanim na impedanciji sa jednog kraja. To značajno olakšava brzo prepoznavanje grešaka i održavanje.

​3.3 Prilagodljiva strategija automatskog ponovnog zatvaranja​

• ​Tehnički princip: Mikrokompjuterski uređaj zaštitne inteligentno razlikuje vrste grešaka (privremene ili stalne):
1. ​Privremene greške: Nakon skakanja, dielektrična čvrstoća linije se samovratno obnavlja. Uređaj detektira oporavak izolacije i odmah izdaje naredbu za ponovno zatvaranje.
2. ​Stalne greške: Uređaj detektira trajnu grešku i blokira ponovno zatvaranje kako bi se spriječilo sekundarno skakanje prekidača, osiguravajući sigurnost opreme.
   Dodatno, strategija dinamički prilagođava vremenski interval bez djelovanja automatskog ponovnog zatvaranja temeljem stvarnih uvjeta sustava (npr., udjela proizvodnje obnovljive energije) kako bi se podudarala s karakteristikama oporavka sustava.
• ​Prednosti u performanci:

• Povećan stupanj uspjeha: Izbjegava ponovno zatvaranje na stalnim greškama, značajno unaprijedivši stupanj uspjeha automatskog ponovnog zatvaranja i pouzdanost snabdevanja strujom.
• Smanjen utjecaj: Spriječava nepotrebne sekundarne udarce na sustav, zaštitavajući opremu.

• ​Primjer primjene: Implementacija na ključnoj liniji izlaza vjetroparka povećala je stupanj uspjeha automatskog ponovnog zatvaranja s 72% na 93%, učinkovito smanjujući odvojene vjetroturbine zbog privremenih grešaka linije.

​4. Sažetak vrijednosti rješenja​
Ovo integrisano mikrokompjutersko rješenje zaštitne dostavlja ključnu vrijednost klijentima kroz sinergijsku primjenu njegovih tri ključne tehnologije:

1. ​Poboljšana stabilnost sustava: Ekstremno brza zaštita brzo izolira greške, osiguravajući ključno vrijeme za održavanje stabilnosti mreže.
2. ​Poboljšana pouzdanost snabdevanja strujom: Inteligentna prilagodljiva strategija automatskog ponovnog zatvaranja maksimalno omogućuje obnovu snage, smanjujući trajanje i gubitke isključenja.
3. ​Povećana operativna učinkovitost: Visoko precizna lokacija grešaka transformira održavanje iz "patuljanja linije" u "inspekciju točke," značajno smanjujući troškove i vrijeme otkrivanja.
4. ​Prilagodljivost novim elektroenergetskim sustavima: Njegova izvanredna performansa čini ga iznimno prikladnim za složene moderne scenarije mreže, uključujući UHVDC, integraciju obnovljive energije i više linija.