Hatlı Koruma Rölesi Mikrobilgisayar Tabanlı Hat Koruma Çözümü

1. Özet ve Arka Plan​
   Güç ağı yapılarının artan karmaşıklığı - özellikle ultra yüksek gerilimli doğrudan akım (UHVDC) iletim, yenilenebilir enerjinin büyük ölçekli entegrasyonu ve çoklu paralel iletim hatları - iletim hattı koruması için performans gereksinimleri önceden görülmemiş seviyelere ulaştı. Çekirdek zorluk, arızalar sırasında koruma cihazlarının sistem istikrarını sağlamak için aşırı hızlı çalışmasını sağlayarak aynı zamanda güçlü seçiciliği garanti ederek gereksiz devre açma ve arızanın yayılmasını önlemeye odaklanmaktadır. Bu çelişki, geleneksel tek uçlu koruma prensiplerinin önemli sınırlamalarla karşı karşıya olduğu paralel çift devre hatları gibi karmaşık ağ yapılarında özellikle belirgindir.

Bu çözüm, güç frekans varyasyon mesafe koruması, çift uçlu seyahat dalgası arıza konumlandırma ve uyarlamalı otomatik yeniden kapama stratejileri olmak üzere üç temel modülü entegre eden gelişmiş mikrobilgisayar tabanlı koruma teknolojisinden yararlanmaktadır. Hattın korumasının güvenilirliğini, hızını ve zekasını kapsamlı olarak artırmayı amaçlamaktadır, güçlü ve akıllı bir ağ inşa etmek için kritik destek sağlar.

​2. Çekirdek Zorluk Analizi​

• ​Hız ve seçicilik arasındaki çelişki: Geleneksel koruma şemaları genellikle seçiciliği sağlamak için gecikmeli işlem gerektirir, bu da sistem istikrarını korumak için hızlı arıza temizlemesi ihtiyacıyla çelişir.
• ​Paralel çift devre hatlarındaki hassas arıza konumlandırma: Çift devre hatları arasındaki karşılıklı endüktiflik arıza karakteristiklerini karmaşıklaştırır, geleneksel arıza konumlandırma yöntemlerinin doğruluğunu önemli ölçüde azaltır ve arıza tanımlamasını ve güç restorasyonunu zorlaştırır.
• ​Yenilenebilir enerji entegrasyonu tarafından getirilen belirsizlik: Rüzgar ve güneş enerjisi tesislerinin entegrasyonu kısa devre akımı seviyelerini ve karakteristiklerini değiştirir, potansiyel olarak koruma yanlış çalışmasına veya başarısızlığa neden olabilir. Ayrıca, çıkış dalgalanmaları otomatik yeniden kapama stratejilerinin başarı oranını zorlaştırır.

​3. Çözümün Çekirdek Teknolojileri​

​3.1 Güç Frekans Varyasyon Mesafe Koruması (ΔZ Koruması)​​

• ​Teknik Prensip: Bu teknoloji normal sistem çalışması sırasında yük akımı etkisinden etkilenmez. Sadece arıza anında üretilen güç frekans varyasyonları kullanılarak arıza impedansını hesaplar. Yüksek başlangıç eşiğiyle, doğal olarak yönlendirici, yüksek seçiciliklidir ve sistem salınımlarına ve geçiş dirençlerine duyarlı değildir.
• ​Performans Avantajları:
• Aşırı hızlı çalışma: Tipik olarak 10ms'den daha az bir yanıt süresi ile aşırı hızlı reaksiyon sağlar.
• Yüksek güvenilirlik: Yük akımı etkilerinden dolayı yanlış çalışmayı etkili bir şekilde önler.
• ​Uygulama Örneği: ±800kV UHVDC iletim hattında, bu teknoloji yakın ucu arızalar için toplam arıza temizleme süresini (koruma çalışması + devre kesicisi devre dışı bırakılması) 80ms'ye indirdi, UHVDC sisteminin geçici istikrarını önemli ölçüde artırdı.

​3.2 Çift Uçlu Seyahat Dalgası Arıza Konumlandırma​

• ​Teknik Prensip: Bir arıza, hattın her iki ucuna doğru ilerleyen seyahat dalgaları oluşturur. Yüksek hassasiyetli GPS/BDS senkron saatler kullanılarak, her iki uçtaki koruma cihazları ilk akım seyahat dalgalarının (t1 ve t2) varış zamanlarını hassas bir şekilde kaydeder. Arıza konumu, formül L = (v * Δt) / 2 kullanılarak hesaplanır, burada v dalga hızıdır ve Δt = |t1 - t2|.
• ​Performans Avantajları:
• Aşırı yüksek doğruluk: Hat karşılıklı endüktifliği, sistem çalışma modu, geçiş direnci veya akım transformatörü (CT) doygunluğu etkisinde olmayan arıza konumlandırma sağlar.
• Parametreye bağımlı değil: Hat impedans parametrelerine bağlı olmadığından, geleneksel impedans tabanlı yöntemlerdeki hataları ortadan kaldırır.
• ​Uygulama Örneği: Aynı kulede bulunan 500kV çift devre hattında, arıza konumlandırma hatasını 200 metreden daha azına düşürdü, geleneksel tek uçlu impedans tabanlı yöntemlere göre doğruluğu %80'den fazla artırdı. Bu, hızlı arıza tanımlamasını ve bakımını büyük ölçüde kolaylaştırır.

​3.3 Uyarlamalı Otomatik Yeniden Kapama Stratejisi​

• ​Teknik Prensip: Mikrobilgisayar tabanlı koruma cihazı, arıza tiplerini (geçici veya kalıcı) akıllıca ayırt eder:
1. ​Geçici arızalar: Devre dışı bırakıldıktan sonra, hat dielektrik gücü kendiliğinden geri yüklenir. Cihaz yalıtımın geri yüklenmesini algılar ve hızlı bir şekilde yeniden kapama komutu verir.
2. ​Kalıcı arızalar: Cihaz sürekli arızayı algılar ve ikincil devre kesicisi devre dışı bırakılmasını önlemek için yeniden kapamayı engeller, ekipman güvenliğini sağlar.
   Ayrıca, strateji gerçek zamanlı sistem koşullarına (örneğin, yenilenebilir enerji üretim payı) dayanarak otomatik yeniden kapamanın ölü zamanını dinamik olarak ayarlar, sistem kurtarma özelliklerine uygun hale getirir.
• ​Performans Avantajları:

• Başarı oranı artırılır: Kalıcı arızalarda yeniden kapamayı önler, otomatik yeniden kapama ve güç sağlama güvenilirliğinin başarı oranını önemli ölçüde artırır.
• Etki azalır: Sisteme gereksiz ikincil şokları önler, ekipmanı korur.

• ​Uygulama Örneği: Kritik bir rüzgar çiftliği çıkış hattında uygulanması, otomatik yeniden kapama başarı oranını %72'den %93'e yükseltti, geçici hat arızalarından kaynaklanan rüzgar türbini kopmalarını etkili bir şekilde azalttı.

​4. Çözüm Değer Özeti​
Bu entegre mikrobilgisayar tabanlı koruma çözümü, üç ana teknolojisinin sinerjik uygulaması aracılığıyla müşterilere çekirdek değer sunar:

1. ​Güçlendirilmiş sistem istikrarı: Aşırı hızlı koruma, arızaları hızlı bir şekilde izole eder, ağ istikrarını korumak için kritik zaman sağlar.
2. ​İyileştirilmiş güç sağlama güvenilirliği: Akıllı uyarlamalı otomatik yeniden kapama, güç restorasyonunu maksimize eder, kesinti süresini ve kayıplarını azaltır.
3. ​Artan operasyonel verimlilik: Yüksek hassasiyetli arıza konumlandırma, bakım işlemlerini "hat turları" yerine "nokta incelemelerine" dönüştürerek, tarama maliyetlerini ve süresini önemli ölçüde azaltır.
4. ​Yeni güç sistemlerine uyumluluk: Mükemmel performansı, UHVDC, yenilenebilir enerji entegrasyonu ve çoklu devre hatları dahil karmaşık modern ağ senaryolarına son derece uygun hale getirir.