Relé za zaštitu linije Mikroračunarsko rešenje za zaštitu linija

1. Apstrakt i pozadina​
   Sa povećanjem kompleksnosti struktura električnih mreža - posebno razvojem prenosa visokog naponu (UHVDC), velikom integracijom obnovljivih izvora energije i više paralelnih prenosnih linija - zahtevi za performanse zaštitnih uređaja za prenosne linije dostigli su neprekidan nivo. Glavni izazov leži u balansiranju dva ključna zahteva: osiguranje ekstremno brzog funkcionisanja zaštitnih uređaja tokom kvarova kako bi se održala stabilnost sistema, uz istovremeno garantovanje snažne selektivnosti kako bi se spriječilo neophodno isključivanje i eskalacija kvara. Ovaj konflikt je posebno izražen u složenim konfiguracijama mreže, poput paralelnih dvostrukih linija, gde tradicionalni principi zaštite sa jedne strane suočavaju se sa značajnim ograničenjima.

Ova rešenja koriste naprednu tehnologiju zaštitnih mikrokomputera, integrisana tri ključna modula: zaštita na osnovu varijacije frekvencije moći, lokacija kvara putem talasa sa dve strane i strategije prilagodljivog automatskog ponovnog zatvaranja. Cilj je da komprehensivno unapredi pouzdanost, brzinu i inteligenciju zaštite linija, pružajući ključnu podršku u izgradnji čvrste i pametne mreže.

​2. Analiza ključnih izazova​

• ​Konflikt između brzine i selektivnosti: Tradicionalni sistemi zaštite često zahtevaju zakasnjeno funkcionisanje kako bi se osigurala selektivnost, što stupa u sukob sa potrebom za brzim otklanjanjem kvara kako bi se održala stabilnost sistema.
• ​Tačna lokacija kvara u paralelnim dvostrukim linijama: Međusobna indukcija između dvostrukih linija komplikuje karakteristike kvara, značajno smanjujući tačnost tradicionalnih metoda lokacije kvara i sprečavajući identifikaciju kvara i povrat energije.
• ​Nepouzdanost usled integracije obnovljivih izvora energije: Integracija vetroelektrana i fototselija menja nivo i karakteristike strujnih krugova, potencijalno uzrokujući nepravilno funkcionisanje ili propadanje zaštite. Takođe, njihove fluktuacije proizvodnje predstavljaju izazov za uspešnost strategija automatskog ponovnog zatvaranja.

​3. Ključne tehnologije rešenja​

​3.1 Zaštita na osnovu varijacije frekvencije moći (ΔZ Zaštita)​​

• ​Tehnički princip: Ova tehnologija nije utičena na struju opterećenja tokom normalnog funkcionisanja sistema. Izračunava otpornost kvara koristeći samo varijacije frekvencije moći u naponu i struji generisane u trenutku kvara. Sa visokim pragom pokretanja, ona je po prirodi orijentisana, vrlo selektivna i neosjetljiva na oscilacije sistema i prelaznu otpornost.
• ​Prednosti performansi:
• Ekstremno brzo funkcionisanje: Izuzetno brza reakcija, sa tipičnim vremenom od manje od 10ms.
• Visoka pouzdanost: Efektivno izbegava nepravilno funkcionisanje zbog uticaja struje opterećenja.
• ​Primena slučaja: Na ±800kV UHVDC prenosnoj liniji, ova tehnologija smanjila je ukupno vreme otklanjanja kvara (funkcionisanje zaštite + isključivanje prekidača) za bliski kraj do manje od 80ms, značajno unapređujući privremenu stabilnost UHVDC sistema.

​3.2 Lokacija kvara putem talasa sa dve strane​

• ​Tehnički princip: Kvar generiše talase koji se šire prema obema krajevima linije. Koristeći visoko precizne GPS/BDS sinhronizovane satove, zaštitni uređaji sa oba kraja precizno beleže vremena dolaska prvih talasa struje (t1 i t2). Lokacija kvara se tačno izračunava koristeći formulu L = (v * Δt) / 2, gde je v brzina talasa i Δt = |t1 - t2|.
• ​Prednosti performansi:
• Ekstremna tačnost: Lokacija kvara je uglavnom nezavisna od međusobne indukcije linije, načina rada sistema, prelazne otpornosti ili nasitljivosti transformatora struje (CT).
• Nezavisna od parametara: Ne zavisi od parametara impedancije linije, eliminirajući greške koje nastaju zbog netačnih parametara u tradicionalnim metodama zasnovanim na impedanciji.
• ​Primena slučaja: Implementacija na 500kV dvostrukoj liniji na istoj torani smanjila je grešku lokacije kvara do manje od 200 metara, poboljšavši tačnost za preko 80% u poređenju sa tradicionalnim metodama zasnovanim na impedanciji sa jedne strane. To značajno olakšava brzu identifikaciju kvara i održavanje.

​3.3 Strategija prilagodljivog automatskog ponovnog zatvaranja​

• ​Tehnički princip: Mikrokompojterski zaštitni uređaj inteligentno razlikuje tipove kvarova (privremeni ili trajni):
1. ​Privremeni kvarovi: Nakon isključivanja, dielektrička snaga linije se samovratno obnavlja. Uređaj detektuje oporavak izolacije i ubrzo izdaje naredbu za ponovno zatvaranje.
2. ​Trajni kvarovi: Uređaj detektuje trajan kvar i blokira ponovno zatvaranje kako bi se spriječilo sekundarno isključivanje prekidača, osiguravajući sigurnost opreme.
   Dodatno, strategija dinamički prilagođava vreme smrti automatskog ponovnog zatvaranja na osnovu stvarnih uslova sistema (npr. udela proizvodnje obnovljive energije) kako bi se podudarao sa karakteristikama oporavka sistema.
• ​Prednosti performansi:

• Povećana stopa uspeha: Spriječava ponovno zatvaranje na trajnim kvarovima, značajno unapređujući stopu uspeha automatskog ponovnog zatvaranja i pouzdanost snabdijevanja energijom.
• Smanjen uticaj: Spriječava neophodne sekundarne šoke sistema, zaštitavajući opremu.

• ​Primena slučaja: Implementacija na ključnoj liniji izlaza vetroelektrene povećala je stopu uspeha automatskog ponovnog zatvaranja sa 72% na 93%, efektivno smanjujući diskonekcije vetroturbina uzrokowane privremenim kvarovima linije.

​4. Sažetak vrednosti rešenja​
Ovo integrirano rešenje zaštitnih mikrokompojtara pruža ključnu vrednost klijentima kroz sinergijsku primenu svoje tri ključne tehnologije:

1. ​Poboljšana stabilnost sistema: Ekstremno brza zaštita brzo izoluje kvarove, osiguravajući ključno vreme za održavanje stabilnosti mreže.
2. ​Poboljšana pouzdanost snabdijevanja energijom: Inteligentna prilagodljiva strategija automatskog ponovnog zatvaranja maksimalizira povrat energije, smanjujući vreme isključivanja i gubitke.
3. ​Povećana operativna efikasnost: Visoko precizna lokacija kvara transformiše održavanje iz "patroliranja linije" u "tačku inspekcije", značajno smanjujući troškove i vreme pretraživanja.
4. ​Prilagodljivost novim sistemima energije: Njegove izuzetne performanse čine ga izuzetno pogodnim za složene moderne scenarije mreže, uključujući UHVDC, integraciju obnovljivih izvora energije i više-linijne konfiguracije.