Relé zaščite črta Mikro računalniško temeljita rešitev za zaščito črte

1. Povzetek in ozadje​
   S povečevanjem kompleksnosti struktur električnih omrežij, zlasti razvojem prenosov napetosti ultra visoke napetosti (UHVDC), velikomaskih vključitv enov obnovljivih virov energije in večkratnih vzporednih prenosov, zahtevi glede zaščite prenosnih linij dosegle neznanega ravni. Ključni izziv je v uravnoteženju dveh kritičnih zahtev: zagotavljanju izredno hitrega delovanja zaščitnih naprav med napakami, da se ohrani stabilnost sistema, in hkrati zagotavljanju močne selektivnosti, da se prepreči nepotreben preklop in širjenje napak. Ta protislovje je posebej izrazito v kompleksnih konfiguracijah omrežij, kot so vzporedne dvojne linije, kjer tradicionalni načini zaščite s strani enega kraja soočajo z bistvenimi omejitvami.

Ta rešitev izkorišča napredno mikro računalniško tehnologijo zaščite, ki združuje tri ključne module: zaščita s spremembami valovne dolžine pri frekvenci struje, lokacija napak s podaljševalnimi valovi s strani dveh krajev in prilagodljive strategije avtomatskega ponovnega zapiranja. Cilj je celovito izboljšati zanesljivost, hitrost in pametnost zaščite linij, kar prinaša ključno podporo pri gradnji trdnega in pametnega omrežja.

​2. Analiza ključnih izzivov​

• ​Protislovje med hitrostjo in selektivnostjo: Tradicionalni načrti zaščite pogosto zahtevajo zamudeno delovanje, da se zagotovi selektivnost, kar je v nasprotju s potrebo po hitrem odstranitvi napak, da se ohrani stabilnost sistema.
• ​Natančna lokacija napak v vzporednih dvojnih linijah: Medsebojna indukcija med dvojnicami komplicira značilnosti napak, zelo zmanjša natančnost tradicionalnih metod lokacije napak in ovira identifikacijo napak in obnovljanje struje.
• ​Nedogodki, ki jih povzroča vključitev obnovljivih virov energije: Vključitev vetrskih in sončnih elektrarn povzroča spremembe raven in značilnosti kratkoročnih tokov, kar lahko povzroči nespravno delovanje ali odpoved zaščitnih naprav. Dodatno, njihove fluktuacije izgibajo uspešnost strategij avtomatskega ponovnega zapiranja.

​3. Ključne tehnologije rešitve​

​3.1 Zaščita s spremembami valovne dolžine pri frekvenci struje (ΔZ zaščita)​​

• ​Tehnični princip: Ta tehnologija ni vplivana s tokom bremena med normalnim delovanjem sistema. Izračunava upornost napake le s spremembami valovne dolžine pri frekvenci struje in napetosti, generiranimi ob trenutku napake. Z visokimi začetnimi pragmi je samodejno smerninska, zelo selektivna in neobčutljiva na sistemsko oscilacijo in prehodno upornost.
• ​Prednosti delovanja:
• Izredno hitro delovanje: Zelo hitra odzivnost, tipično delovanje v manj kot 10ms.
• Visoka zanesljivost: Učinkovito preprečuje nespravno delovanje zaradi vplivov toka bremena.
• ​Primer uporabe: Na ±800kV UHVDC prenosni liniji je ta tehnologija zmanjšala skupno čas odstranitve napak (delovanje zaščite + preklop preklopnika) za blizu kraja napak na manj kot 80ms, zelo izboljšala prehodno stabilnost UHVDC sistema.

​3.2 Lokacija napak s podaljševalnimi valovi s strani dveh krajev​

• ​Tehnični princip: Napaka generira podaljševalne valove, ki se širijo proti obema kraju linije. Z uporabo visoko natančnih GPS/BDS sinhroniziranih ur, zaščitne naprave na obema kraju natančno zabeležita čase prispoda prvotnih tokov podaljševalnih valov (t1 in t2). Lokacija napake se natančno izračuna z formulo L = (v * Δt) / 2, kjer je v hitrost vala in Δt = |t1 - t2|.
• ​Prednosti delovanja:
• Izredno natančno: Lokacija napake je zelo malo vplivana s medsebojno indukcijo linije, načinom delovanja sistema, prehodno upornostjo ali nasititvijo transformatorjev struje (CT).
• Neodvisno od parametrov: Ne odvisi od parametrov upornosti linije, izključi napake, povzročene nenatančnimi parametri v tradicionalnih metodi, temelječih na upornosti.
• ​Primer uporabe: Namestitev na 500kV dvojni liniji na isti stolpi je zmanjšala napako lokacije napake na manj kot 200 metrov, izboljšala natančnost za več kot 80% v primerjavi z tradicionalnimi metodami, temelječimi na upornosti z enega kraja. To zelo olajša hitro identifikacijo in vzdrževanje napak.

​3.3 Prilagodljiva strategija avtomatskega ponovnega zapiranja​

• ​Tehnični princip: Mikro računalniška zaščitna naprava inteligenentno loči vrste napak (časovne ali trajne):
1. ​Časovne napake: Po preklopu se dielektrična moč linije samodejno obnovi. Naprava zazna obnovitev izolacije in takoj izda ukaz za ponovno zapiranje.
2. ​Trajne napake: Naprava zazna obstoječo napako in blokira ponovno zapiranje, da se prepreči drugi preklop preklopnika, ohranja varnost opreme.
   Dodatno, strategija dinamično prilagaja mrtvo čas avtomatskega ponovnega zapiranja glede na realne pogoje sistema (npr. delež proizvodnje obnovljivih virov energije), da se prilagodi značilnostim obnovitve sistema.
• ​Prednosti delovanja:

• Povečan uspešni odstotek: Preprečuje ponovno zapiranje na trajnih napakah, zelo izboljša uspešnost avtomatskega ponovnega zapiranja in zanesljivost oskrbe s strujom.
• Zmanjšan vpliv: Preprečuje nepotrebnim sekundarnim udarom sistema, varuje opremo.

• ​Primer uporabe: Implementacija na ključni liniji izhoda vetrske elektrarne je povečala uspešnost avtomatskega ponovnega zapiranja s 72% na 93%, učinkovito zmanjšala preklope vetrskega turbinca, povzročene časovnimi napakami linije.

​4. Povzetek vrednosti rešitve​
Ta integrirana mikro računalniška rešitev za zaščito prinaša ključno vrednost strankam preko sinergijske uporabe svojih treh ključnih tehnologij:

1. ​Povečana stabilnost sistema: Izredno hitra zaščita hitro izolira napake, zagotavlja ključen čas za ohranjanje stabilnosti omrežja.
2. ​Izboljšana zanesljivost oskrbe s strujom: Inteligentna prilagodljiva strategija avtomatskega ponovnega zapiranja maksimizira obnovitev oskrbe s strujom, zmanjša trajanje prekinitve in izgube.
3. ​Povečana operativna učinkovitost: Visoko natančna lokacija napak preoblikuje vzdrževanje iz "patroliranja linije" v "točkovno inspekcijo", zelo zmanjša stroške in čas iskanja.
4. ​Prilagodljivost novim sistemom oskrbe s strujom: Njena izjemen delovanje jo naredi zelo primerno za kompleksne moderne scenarije omrežja, vključno s UHVDC, vključitvijo obnovljivih virov energije in večkratnimi linijami.