Vonalvédelmi relé Mikroprocesszor alapú vonalvédelmi megoldás

1. Összefoglaló és Háttér​
   A hálózatok struktúrájának egyre nagyobb összetettsége, különösen az ultra magas feszültségű (UHVDC) áramkénti továbbítás, a megújuló energiaforrások nagymértékű integrációja és a több párhuzamos továbbítási vonal fejlesztése miatt a továbbítási vonal védelmének teljesítménykövetelményei előrehaladó szintre érkeztek. A legfőbb kihívás abban áll, hogy kiegyensúlyozza a két kritikus igényt: a rendszer stabilitásának fenntartása érdekében a hibák során a védelmi eszközök extrém gyors működésének biztosítása, valamint a széles kiválasztóság garantálása, hogy elkerülje a felesleges lekapcsolást és a hiba növekedését. Ez a kontradikció különösen jelentős a komplex hálózati konfigurációkban, mint például a párhuzamos kétszeres vonalakon, ahol a hagyományos egyoldali védelmi elvek jelentős korlátokkal találkoznak.

Ez a megoldás haladó technológiát használ, három alapvető modult integrálva: a hőmérsékleti frekvenciaváltozás távolságvédelem, a kétoldali hullámútazó hibahelymeghatározás és az adaptív automatikus újrakapcsolási stratégiák. Célja a vonalvédelem megbízhatóságának, sebességének és intelligenciájának átfogó javítása, amely kritikus támogatást nyújt a robust és okos hálózat felépítéséhez.

​2. Alapvető Kihívások Analízise​

• ​A sebesség és a kiválasztóság közötti konfliktus: A hagyományos védelmi sémák gyakran késleltetett működést igényelnek a kiválasztóság biztosítása érdekében, ami ellentmond a gyors hibaeltávolítás szükségességének a rendszer stabilitásának fenntartása érdekében.
• ​Pontos hibahelymeghatározás a párhuzamos kétszeres vonalakon: A kétszeres vonalak közötti kölcsönös indukció bonyodalmazza a hibajellemzőket, jelentősen csökkentve a hagyományos hibahelymeghatározási módszerek pontosságát, és gátolva a hibaazonosítást és az energiavisszaállítást.
• ​A megújuló energiaforrások integrációjának bevezetett bizonytalansága: A szél- és napenergia telepek integrációja módosítja a rövidzárló áram szintjét és jellemzőit, potenciálisan okozva védelmi hibaműködést vagy hibát. Ezenfelül a kimeneti fluktuációk kihívást jelentenek az automatikus újrakapcsolási stratégiák sikeres alkalmazásához.

​3. A Megoldás Alapvető Technológiái​

​3.1 Hőmérsékleti Frekvenciaváltozás Távolságvédelem (ΔZ Védelem)​​

• ​Műszaki Elv: Ez a technológia nem befolyásolódik a terhelésárammal a normál rendszerműködés során. Csak a hiba pillanatában generált hőmérsékleti frekvenciaváltozásokat használja a hibaimpedancia kiszámítására. Magas indítási küszöbökkel, természetesen irányított, nagyon kiválasztó és nem érzékeny a rendszer rezgései és átmeneti ellenállásra.
• ​Teljesítményi Előnyök:
• Ultra-gyors működés: Extrém gyors válaszidő, tipikusan 10ms-nél kevesebb idő alatt.
• Nagyon megbízható: Hatékonyan elkerüli a terhelésáram hatásából adódó hibaműködést.
• ​Alkalmazási Példa: Egy ±800kV UHVDC továbbítási vonalon ez a technológia a közelhelyi hibák teljes eltávolítási idejét (védelem működése + kapcsoló lekapcsolása) 80ms-ra csökkentette, jelentősen javítva az UHVDC rendszer tranzienstabilitását.

​3.2 Kétoldali Hullámútazó Hibahelymeghatározás​

• ​Műszaki Elv: A hiba generál hullámútazókat, amelyek mindkét irányba terjednek a vonalon. A nagy pontosságú GPS/BDS szinkronizált órák segítségével a védelmi eszközök pontosan rögzítik az első áramhullámútazók érkezési időpontjait (t1 és t2). A hibahely pontosan kiszámítható a L = (v * Δt) / 2 képlettel, ahol v a hullám sebessége, és Δt = |t1 - t2|.
• ​Teljesítményi Előnyök:
• Ultra-pontos: A hibahelymeghatározás jelentősen nem befolyásolódik a vonal kölcsönös indukcióján, a rendszer működési módján, a tranzíciós ellenálláson vagy a CT-s zömén.
• Paraméterfüggetlen: Nem függ a vonal impedancia paramétereitől, kiküszöböli a hagyományos impedancia-alapú módszerekben a pontatlanságokat okozó inacurrate paraméterektől eredő hibákat.
• ​Alkalmazási Példa: Az ugyanazon toronyon lévő 500kV kétszeres vonalra történő telepítéssel a hibahelymeghatározási hiba 200 méternél kevesebb lett, 80%-kal javítva a hagyományos egyoldali impedancia-alapú módszerekhez képest. Ez jelentősen segíti a gyors hibaazonosítást és karbantartást.

​3.3 Adaptív Automatikus Újrakapcsolási Stratégia​

• ​Műszaki Elv: A mikroszámítógép alapú védelmi eszköz intelligensan megkülönbözteti a hibatípusokat (tranziensek vagy állandók):
1. ​Tranziensek: A lekapcsolás után a vonal dielektrikus erőssége sajátmagát helyreállítja. Az eszköz detektálja a izoláció helyreállását, és gyorsan kiad újrakapcsolási parancsot.
2. ​Állandók: Az eszköz detektálja a fennmaradó hibát, és blokkolja az újrakapcsolást, hogy elkerülje a másodlagos kapcsoló lekapcsolását, biztosítva a berendezések biztonságát.
   Ezenfelül a stratégia dinamikusan módosítja az automatikus újrakapcsolás halott időjét a valós idejű rendszerállapotok (pl. a megújuló energia kimeneti aránya) alapján, hogy illeszkedjen a rendszer helyreállási jellemzőkhöz.
• ​Teljesítményi Előnyök:

• Növekedett sikerteljes arány: Elkerüli az állandó hibák esetén történő újrakapcsolást, jelentősen javítva az automatikus újrakapcsolás sikerteljes arányát és az áramellátás megbízhatóságát.
• Csökkentett hatás: Elkerüli a felesleges másodlagos rendszer szokásai, biztosítva a berendezések védelmét.

• ​Alkalmazási Példa: Egy kritikus szélpark kimenő vonalán történő implementálás során az automatikus újrakapcsolás sikerteljes arányát 72% ról 93%-ra emelte, hatékonyan csökkentve a tranziensek miatti szélturbina leválasztásokat.

​4. A Megoldás Értékének Összefoglalása​
Ez az integrált mikroszámítógép alapú védelmi megoldás alapvető értéket nyújt az ügyfeleknek a három kulcsfontosságú technológiájának szinergikus alkalmazásával:

1. ​Javított rendszerstabilitás: Az ultra-gyors védelem gyorsan elkülöníti a hibákat, biztosítva a kritikus időt a hálózat stabilitásának fenntartásához.
2. ​Javított áramellátás megbízhatósága: Az intelligens adaptív automatikus újrakapcsolás maximalizálja az áramvisszaállítást, csökkentve a kimaradás időtartamát és a veszteségeket.
3. ​Növekedett működési hatékonyság: A nagy pontosságú hibahelymeghatározás a karbantartást "vonalszakasz ellenőrzéséről" "pont ellenőrzésre" változtatja, jelentősen csökkentve a keresési költségeket és időt.
4. ​Új erőrendszerekhez való alkalmazkodás: Kiváló teljesítménye miatt nagyon alkalmas a modern, összetett hálózati forgatókönyvekhez, beleértve az UHVDC-t, a megújuló energia integrációját és a többvonallal rendelkező rendszereket is.