Līnijas aizsardzības relejs Datorprogrammatūras balstīta līnijas aizsardzības risinājuma

1. Kopsavilkums un fons​
   Ar elektrotīklu struktūru sarežģītības pieaugumu—jo īpaši ar ultrarādienīgās (UHVDC) pārvades, lielapjoma atjaunojamās enerģijas integrācijas un vairāku paralēlo pārvades līniju attīstību—transmīsijas līniju aizsardzības veiktspējas prasības ir sasniedzis nepieredzētu līmeni. Būtiskākais izaicinājums ir divu kritisko prasību līdzsvara nodrošināšana: aizsardzības ierīču ļoti augstas ātrdarbības nodrošināšana laikā trūkumiem, lai uzturētu sistēmas stabilitāti, un stipras selektivitātes nodrošināšana, lai novērstu nepieciešamos trippotus un trūkumu izplatīšanos. Šī pretruna ir īpaši acīmredzama sarežģītās tīklu konfigurācijās, piemēram, paralēlās divu līniju sistēmās, kur tradicionālie vienpusējie aizsardzības principi saskaras ar būtiskām ierobežojumiem.

Šī risinājuma mērķis ir izmantot pašreizējo mikrodatoru aizsardzības tehnoloģiju, integrējot trīs galvenos moduļus: strāvas frekvences maiņas attāluma aizsardzību, divu terminālu ceļojošās vārtu defektu lokāciju un adaptīvās automātiskās slēgšanas stratēģijas. Tā mērķis ir visaptveroši uzlabot līniju aizsardzības uzticamību, ātrumu un intelektualitāti, sniedzot būtisku atbalstu droša un gudra tīkla izveidei.

​2. Galvenā izaicinājuma analīze​

• ​Ātruma un selektivitātes konflikts: Tradicionālas aizsardzības shēmas bieži prasa aizsākuma aizpalikumu, lai nodrošinātu selektivitāti, kas pretojas nepieciešamībai ātri likvidēt trūkumus, lai saglabātu sistēmas stabilitāti.
• ​Tiešas divu līniju sistēmās precīza defekta lokācija: Divu līniju sistēmu savstarpējā indukcija sarežģī trūkumu raksturojumus, būtiski samazinot tradicionālo defektu lokācijas metožu precizitāti un traucējot defekta identifikāciju un enerģijas atjaunošanu.
• ​Nepilnība, ko rada atjaunojamās enerģijas integrācija: Vēju un saules parku integrācija maina īslaides strāves līmeņus un raksturojumus, potenciāli izraisojot aizsardzības nepareizu darbību vai neveiksmi. Papildus to izlaižu svārstības izaicina automātiskās slēgšanas stratēģiju panākumu līmeni.

​3. Risinājuma galvenās tehnoloģijas​

​3.1 Strāvas frekvences maiņas attāluma aizsardzība (ΔZ aizsardzība)​​

• ​Tehniskais princips: Šī tehnoloģija nav ietekmēta ielādes strāvēm normālā sistēmas darbībā. Tā aprēķina defekta impedanci, izmantojot tikai strāvas frekvences maiņas voltāžu un strāvu, kas rodas defekta mirkļā. Ar augstu startēšanas sliekšņiem tā ir būtiski virziena orientēta, augsti selektīva un nesensitīva pret sistēmas oscilācijām un pārejas reīzistenci.
• ​Darbības priekšrocības:
• Ultra-augsts ātrums: Ātriss atbilde, ar tipiskajiem darbības laikiem mazāk nekā 10 ms.
• Augsta uzticamība: Efektīvi izvairās no nepareizas darbības dēļ ielādes strāves ietekmes.
• ​Lietojuma piemērs: ±800 kV UHVDC pārvades līnijā šī tehnoloģija samazināja kopējo defekta likvidēšanas laiku (aizsardzības darbība + pārtraukumu trippojums) tuvāko defektu gadījumā līdz 80 ms, būtiski uzlabojot UHVDC sistēmas tranziento stabilitāti.

​3.2 Divu terminālu ceļojošās vārtu defektu lokācija​

• ​Tehniskais princips: Defekts radīs ceļojošas vārtas, kas izplatās uz abiem līnijas galiem. Izmantojot augstas precizitātes GPS/BDS sinhronizētus pulkstenis, aizsardzības ierīces abos galiem precīzi ieraksta sākotnējo strāvas ceļojošās vārtu (t1 un t2) ieradīšanās laikus. Defekta atrašanās vieta tiek precīzi aprēķināta, izmantojot formulu L = (v * Δt) / 2, kur v ir vārtu ātrums un Δt = |t1 - t2|.
• ​Darbības priekšrocības:
• Ultra-augsta precizitāte: Defekta lokācija ir lielā mērā neatkarīga no līnijas savstarpējās indukcijas, sistēmas darbības režīma, pārejas reīzistences vai strāvas transformatora (CT) satura.
• Parametru neatkarība: Nesastopina līnijas impedancijas parametri, izslēdzot kļūdas, kas rastos tradicionālajās impendances balstītajās metodēs.
• ​Lietojuma piemērs: Ieviešana 500 kV divu līniju sistēmā vienā torņa pagriezienā samazināja defekta lokācijas kļūdu līdz mazāk nekā 200 metriem, palielinot precizitāti vairāk nekā 80% salīdzinājumā ar tradicionālajām vienpusējām impedancijas balstītajām metodēm. Tas ļoti palīdz ātrai defekta identifikācijai un uzturēšanai.

​3.3 Adaptīvā automātiskā slēgšanas stratēģija​

• ​Tehniskais princips: Mikrodatoru aizsardzības ierīce intelligenti atšķir defektu veidus (momentāni vai pastāvīgi):
1. ​Momentānie defekti: Pēc trippojuma līnijas dielektiskā spēja atjaunojas. Ierīce uztver izolācijas atjaunošanos un tūlīt izsniedz slēgšanas komandu.
2. ​Pastāvīgie defekti: Ierīce uztver pastāvīgo defektu un bloķē slēgšanu, lai novērstu sekundāro pārtraukumu, nodrošinot iekārtu drošību.
   Papildus stratēģija dinamiski pielāgo automātiskās slēgšanas "dead time" reālajiem sistēmas apstākļiem (piemēram, atjaunojamās enerģijas izdošanas daļa), lai atbilstu sistēmas atjaunošanās raksturojumiem.
• ​Darbības priekšrocības:

• Palielināta panākumu līmeņa: Izvairās no slēgšanas pastāvīgos defektos, būtiski uzlabojot automātiskās slēgšanas panākumu līmeni un enerģijas piegādes uzticamību.
• Samazināta ietekme: Novērš nepieciešamus sekundāros sistēmas triecienus, aizsargājot iekārtas.

• ​Lietojuma piemērs: Kritiskā vēja parka izlaižu līnijā tā palielināja automātiskās slēgšanas panākumu līmeni no 72% līdz 93%, efektīvi samazinot vēja dzinēju atslēgšanas skaitu dēļ momentāno līniju defektu.

​4. Risinājuma vērtības kopsavilkums​
Šis integrētais mikrodatoru aizsardzības risinājums sniedz galveno vērtību klientiem, izmantojot trīs galveno tehnoloģiju sinerģisko pielietojumu:

1. ​Uzlabota sistēmas stabilitāte: Ultra-augsts ātrums aizsargā defektus ātri, nodrošinot kritisko laiku, lai uzturētu tīkla stabilitāti.
2. ​Uzlabota enerģijas piegādes uzticamība: Intelligenta adaptīvā automātiskā slēgšana maksimizē enerģijas atjaunošanu, samazinot bezenerģijas laiku un zaudējumus.
3. ​Palielināta operatīvā efektivitāte: Augsta precizitātes defektu lokācija pārveido uzturēšanu no "līnijas patrulēšanas" uz "punktām inspekciju", būtiski samazinot izmeklēšanas izmaksas un laiku.
4. ​Pielāgošanās jaunām enerģijas sistēmām: Tās izcilā darbība padara to ļoti piemērotu sarežģītām modernām tīklu situācijām, ieskaitot UHVDC, atjaunojamās enerģijas integrāciju un vairākas līnijas.