Linjeskytterelell Mikrobaseret linjeskytterløsning

1. Sammendrag og bakgrunn​
   Med økende kompleksitet i kraftnettstrukturer – spesielt utviklingen av overhøyspent direkte strøm (UHVDC) overføring, stor integrasjon av fornybar energi, og flere parallelle overføringslinjer – har kravene til overføringslinjens beskyttelse nådd usete nivåer. Kjernen av utfordringen ligger i å balansere to kritiske behov: sikre ekstremt hurtig operasjon av beskyttelsesenheter under feil for å opprettholde systemstabilitet, samtidig som det må garanteres sterk selektivitet for å unngå unødvendig utslag og feilutvikling. Dette motsetningen er spesielt tydelig i komplekse nettoppsett som parallelle dobbel-sirkuitslinjer, der tradisjonelle enektsbeskyttelsesprinsipper står overfor betydelige begrensninger.

Denne løsningen utnytter avansert mikrobaseret beskyttelseteknologi, med integrering av tre kjerne-moduler: frekvensvariasjonsavstandsbekskyttelse, dobbelterminalbølgefeilposisjonering, og adaptive automatiske omslåingsstrategier. Målet er å forbedre påliteligheten, hastigheten og intelligens i linjebeskyttelsen, og gi viktig støtte for å bygge et robust og smart kraftnett.

​2. Analyse av kjernautfordringer​

• ​Konflikt mellom hastighet og selektivitet: Tradisjonelle beskyttelsesskjemaer krever ofte forsinket operasjon for å sikre selektivitet, noe som kontrasterer med behovet for rask feilbortskaffing for å opprettholde systemstabilitet.
• ​Nøyaktig feilposisjonering i parallelle dobbel-sirkuitslinjer: Gjensidig induksjon mellom dobbel-sirkuitslinjer kompliserer feilegenskapene, noe som betydelig reduserer nøyaktigheten av tradisjonelle feilposisjoneringmetoder og hindrer feilidentifisering og strømgjenoppretting.
• ​Usikkerhet introdusert gjennom integrasjon av fornybar energi: Integrering av vind- og solkraftverk endrer kortslutningsstrømnivåer og -egenskaper, noe som potensielt kan føre til feiloperasjon eller mislykket beskyttelse. I tillegg utfordrer deres produksjonsfluktuasjoner suksessraten for automatiske omslåingsstrategier.

​3. Kjernteknologier i løsningen​

​3.1 Frekvensvariasjonsavstandsbekskyttelse (ΔZ-beskyttelse)​​

• ​Teknisk prinsipp: Denne teknologien er uavhengig av laststrøm under normal systemdrift. Den beregner feilimpedansen ved bare å bruke frekvensvariasjoner i spenning og strøm generert ved feiltidspunktet. Med høye starttrinn er den naturlig retningsspesifikk, høy selektivitet, og ubetydelig sensitiv for systemsvingninger og overgangsresistans.
• ​Ytelsesfordeler:
• Ekstremt hurtig operasjon: Veldig rask respons, med typiske operasjonstider under 10 ms.
• Høy pålitelighet: Unngår effektivt misoperasjon pga. innvirkning fra laststrøm.
• ​Anvendelseseksempel: På en ±800 kV UHVDC-overføringslinje, reduserte denne teknologien totalt feilbortskaffingstid (beskyttelsesoperasjon + bryterutslag) for nær-endefeil til under 80 ms, noe som betydelig forbedret den midlertidige stabiliteten i UHVDC-systemet.

​3.2 Dobbeltterminalbølgefeilposisjonering​

• ​Teknisk prinsipp: En feil genererer bølger som beveger seg mot begge ender av linjen. Ved hjelp av høypræcis GPS/BDS synkroniserte klokker, registrerer beskyttelsesenhetene på begge ender presist ankomsttiden for de inledende strømbølgene (t1 og t2). Feilposisjonen beregnes nøyaktig ved hjelp av formelen L = (v * Δt) / 2, hvor v er bølgehastigheten og Δt = |t1 - t2|.
• ​Ytelsesfordeler:
• Ekstremt høy nøyaktighet: Feilposisjonering er sterkt uavhengig av linjes gensidig induksjon, systemdriftsmode, overgangsresistans, eller strømtransformator (CT) metning.
• Parameteruavhengig: Relatert ikke til linjeimpedansparametre, eliminere feil som skyldes upresise parametre i tradisjonelle impedansbaserte metoder.
• ​Anvendelseseksempel: Implementering på en 500 kV dobbel-sirkuitlinje på samme tårn reduserte feilposisjoneringsfeilen til under 200 meter, med en nøyaktighetsforbedring på over 80% sammenlignet med tradisjonelle enekts impedansbaserte metoder. Dette forenkler betydelig hurtig feilidentifisering og vedlikehold.

​3.3 Adaptiv automatiske omslåingsstrategi​

• ​Teknisk prinsipp: Mikrodatamaskinbasert beskyttelsesenhet skiller intelligent mellom feiltyper (midlertidig eller permanent):
1. ​Midlertidige feil: Etter utslag, gjenopprettes linjens dielektriske styrke selv. Enheten oppdager isolasjonsgjenoppretting og gir umiddelbart en omslåingskommando.
2. ​Permanente feil: Enheten oppdager den vedvarende feilen og blokkerer omslåing for å unngå sekundær bryterutslag, for å sikre utstyrssikkerhet.
   I tillegg justerer strategien dynamisk dødtiden for automatiske omslåing basert på sanntids systemtilstand (f.eks. andel av fornybar energi-produksjon) for å matche systemets gjenopprettingskarakteristika.
• ​Ytelsesfordeler:

• Økt suksessrate: Unngår omslåing på permanente feil, noe som betydelig forbedrer suksessraten for automatiske omslåing og strømforsyningspålitelighet.
• Redusert innvirkning: Forhindrer unødvendige sekundære skokk i systemet, for å beskytte utstyr.

• ​Anvendelseseksempel: Implementering på en kritisk vindpark utgående linje økte automatiske omslåings suksessraten fra 72% til 93%, og reduserte effektivt vindturbinnedslag forårsaket av midlertidige linjefeil.

​4. Oppsummering av løsningens verdi​
Denne integrerte mikrodatamaskinbaserte beskyttelsesløsningen leverer kjerneverdi til kunder gjennom synergetisk anvendelse av sine tre nøkkleteknologier:

1. ​Forbedret systemstabilitet: Ekstremt hurtig beskyttelse isolerer feil raskt, sikrer kritisk tid for å opprettholde nettstabilitet.
2. ​Forbedret strømforsyningspålitelighet: Intelligente adaptive automatiske omslåing maksimerer strømgjenoppretting, reduserer strømnedsbruddets varighet og tap.
3. ​Økt driftseffektivitet: Høypræcis feilposisjonering transformerer vedlikehold fra "linjeinspeksjon" til "punktinspeksjon", noe som betydelig reduserer kostnader og tid for feilsøking.
4. ​Tilpassethet til nye kraftsystemer: Dens fremragende ytelse gjør den svært egnet for komplekse moderne nettscenarioer, inkludert UHVDC, integrasjon av fornybar energi, og flersirkuitslinjer.