รีเลย์คุ้มครองสายส่งระบบคุ้มครองสายส่งอัจฉริยะบนไมโครคอมพิวเตอร์

1. บทคัดย่อและพื้นหลัง​
   ด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของโครงสร้างระบบไฟฟ้า—โดยเฉพาะการพัฒนาของการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าแรงดันสูงมาก (UHVDC) การรวมพลังงานทดแทนในขนาดใหญ่ และสายส่งหลายเส้นขนาน—ความต้องการในการป้องกันสายส่งได้ถึงระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน ความท้าทายหลักอยู่ที่การรักษาสมดุลระหว่างสองความต้องการสำคัญ: รับประกันการทำงานที่รวดเร็วมากของอุปกรณ์ป้องกันเมื่อเกิดข้อผิดพลาดเพื่อรักษาความมั่นคงของระบบ ในขณะเดียวกันก็ต้องรับประกันความสามารถในการเลือกที่แข็งแกร่งเพื่อป้องกันการทริปโดยไม่จำเป็นและการขยายข้อผิดพลาด ความขัดแย้งนี้เป็นไปได้มากในโครงสร้างระบบไฟฟ้าที่ซับซ้อน เช่น สายส่งคู่ขนาน ซึ่งหลักการป้องกันแบบปลายเดียวแบบดั้งเดิมมีข้อจำกัดอย่างมาก

โซลูชันนี้ใช้เทคโนโลยีการป้องกันที่ขับเคลื่อนด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ รวมถึงโมดูลหลักสามโมดูล: การป้องกันระยะทางจากการเปลี่ยนแปลงความถี่กำลัง การระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดจากคลื่นเดินทางทั้งสองปลาย และกลยุทธ์การป้อนกลับอัตโนมัติที่ปรับตัว มีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ ความเร็ว และความฉลาดของการป้องกันสายส่ง ให้การสนับสนุนสำคัญในการสร้างระบบไฟฟ้าที่แข็งแกร่งและฉลาด

​2. การวิเคราะห์ความท้าทายหลัก​

• ​ความขัดแย้งระหว่างความเร็วและความสามารถในการเลือก: แผนการป้องกันแบบดั้งเดิมมักต้องทำงานล่าช้าเพื่อรักษาความสามารถในการเลือก ซึ่งขัดแย้งกับความต้องการในการกำจัดข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็วเพื่อรักษาความมั่นคงของระบบ
• ​การระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดที่แม่นยำในสายส่งคู่ขนาน: ความเหนี่ยวนำระหว่างสายส่งคู่ขนานทำให้ลักษณะข้อผิดพลาดซับซ้อน ลดความแม่นยำของวิธีการระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดแบบดั้งเดิมและขัดขวางการระบุข้อผิดพลาดและการฟื้นฟูพลังงาน
• ​ความไม่แน่นอนจากการรวมพลังงานทดแทน: การรวมโรงไฟฟ้าลมและแสงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงระดับและลักษณะของกระแสไฟฟ้าสั้น อาจทำให้การป้องกันทำงานผิดหรือล้มเหลว นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงของผลผลิตยังท้าทายอัตราความสำเร็จของกลยุทธ์การป้อนกลับอัตโนมัติ

​3. เทคโนโลยีหลักของโซลูชัน​

​3.1 การป้องกันระยะทางจากการเปลี่ยนแปลงความถี่กำลัง (ΔZ Protection)​​

• ​หลักการทางเทคนิค: เทคโนโลยีนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากกระแสโหลดในระหว่างการทำงานปกติของระบบ คำนวณความต้านทานข้อผิดพลาดโดยใช้เฉพาะการเปลี่ยนแปลงความถี่กำลังของแรงดันและกระแสที่เกิดขึ้นในทันทีเมื่อมีข้อผิดพลาด โดยมีค่าเริ่มต้นสูง มีทิศทางตามธรรมชาติ สามารถเลือกได้สูง และไม่ไวต่อการสั่นสะเทือนของระบบและความต้านทานการเปลี่ยนแปลง
• ​ข้อดีในการทำงาน:
• การทำงานที่เร็วมาก: ตอบสนองอย่างรวดเร็ว ด้วยเวลาการทำงานเฉลี่ยน้อยกว่า 10 มิลลิวินาที
• ความน่าเชื่อถือสูง: หลีกเลี่ยงการทำงานผิดเนื่องจากผลกระทบของกระแสโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ​กรณีการประยุกต์ใช้: ในสายส่ง UHVDC ±800kV เทคโนโลยีนี้ลดเวลาการกำจัดข้อผิดพลาดทั้งหมด (การทำงานของอุปกรณ์ป้องกัน + การทริปวงจรเบรกเกอร์) สำหรับข้อผิดพลาดใกล้ปลายลงเหลือภายใน 80 มิลลิวินาที ช่วยเพิ่มความมั่นคงชั่วขณะของระบบ UHVDC อย่างมาก

​3.2 การระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดจากคลื่นเดินทางทั้งสองปลาย​

• ​หลักการทางเทคนิค: ข้อผิดพลาดจะสร้างคลื่นเดินทางที่กระจายไปทั้งสองปลายของสายส่ง ใช้นาฬิกา GPS/BDS ที่ซิงโครไนซ์ด้วยความแม่นยำสูง อุปกรณ์ป้องกันทั้งสองปลายบันทึกเวลาที่คลื่นเดินทางของกระแสเริ่มต้นมาถึง (t1 และ t2) อย่างแม่นยำ ตำแหน่งข้อผิดพลาดถูกคำนวณอย่างแม่นยำโดยใช้สูตร L = (v * Δt) / 2 โดย v คือความเร็วคลื่น และ Δt = |t1 - t2|
• ​ข้อดีในการทำงาน:
• ความแม่นยำสูงมาก: ตำแหน่งข้อผิดพลาดไม่ได้รับผลกระทบจากความเหนี่ยวนำระหว่างสายส่ง โหมดการทำงานของระบบ ความต้านทานการเปลี่ยนแปลง หรือการอิ่มตัวของตัวแปลงกระแส (CT)
• ไม่ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์: ไม่ต้องพึ่งพาพารามิเตอร์ความต้านทานของสายส่ง ทำให้ลดข้อผิดพลาดที่เกิดจากพารามิเตอร์ที่ไม่ถูกต้องในวิธีการแบบดั้งเดิมที่ใช้ความต้านทาน
• ​กรณีการประยุกต์ใช้: การติดตั้งบนสายส่งคู่ขนาน 500kV บนเสาเดียวกันลดความผิดพลาดในการระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดลงเหลือน้อยกว่า 200 เมตร ทำให้ความแม่นยำเพิ่มขึ้นมากกว่า 80% เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิมที่ใช้ความต้านทานที่ปลายเดียว ซึ่งช่วยในการระบุข้อผิดพลาดและบำรุงรักษาอย่างรวดเร็ว

​3.3 กลยุทธ์การป้อนกลับอัตโนมัติที่ปรับตัว​

• ​หลักการทางเทคนิค: อุปกรณ์ป้องกันที่ขับเคลื่อนด้วยไมโครคอมพิวเตอร์แยกประเภทข้อผิดพลาด (ชั่วคราวหรือถาวร) อย่างชาญฉลาด:
1. ​ข้อผิดพลาดชั่วคราว: หลังจากทริป ความต้านทานของสื่อดีเอสดีฟฟิเคียนท์ฟื้นฟูเอง อุปกรณ์ตรวจจับการฟื้นฟูของฉนวนและส่งคำสั่งป้อนกลับอย่างรวดเร็ว
2. ​ข้อผิดพลาดถาวร: อุปกรณ์ตรวจจับข้อผิดพลาดที่ยังคงอยู่และปิดการป้อนกลับเพื่อป้องกันการทริปวงจรเบรกเกอร์ครั้งที่สอง รักษาความปลอดภัยของอุปกรณ์
   นอกจากนี้ กลยุทธ์ยังปรับเวลาตายของการป้อนกลับอัตโนมัติตามสภาพระบบในเวลาจริง (เช่น สัดส่วนการผลิตพลังงานทดแทน) เพื่อให้ตรงกับลักษณะการฟื้นฟูของระบบ
• ​ข้อดีในการทำงาน:

• เพิ่มอัตราความสำเร็จ: หลีกเลี่ยงการป้อนกลับในข้อผิดพลาดถาวร ทำให้อัตราความสำเร็จของการป้อนกลับอัตโนมัติและความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟเพิ่มขึ้นอย่างมาก
• ลดผลกระทบ: ป้องกันการกระทบกระเทือนที่ไม่จำเป็นต่อระบบ ปกป้องอุปกรณ์

• ​กรณีการประยุกต์ใช้: การดำเนินการบนสายส่งออกของฟาร์มลมที่สำคัญเพิ่มอัตราความสำเร็จของการป้อนกลับอัตโนมัติจาก 72% เป็น 93% ลดการตัดการเชื่อมต่อของกังหันลมที่เกิดจากข้อผิดพลาดชั่วคราวของสายส่งอย่างมีประสิทธิภาพ

​4. สรุปคุณค่าของโซลูชัน​
โซลูชันการป้องกันที่ขับเคลื่อนด้วยไมโครคอมพิวเตอร์แบบรวมนี้มอบคุณค่าหลักให้กับลูกค้าผ่านการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีหลักสามเทคโนโลยี:

1. ​เพิ่มความมั่นคงของระบบ: การป้องกันที่เร็วมากกำจัดข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็ว รักษาเวลาที่สำคัญในการรักษาความมั่นคงของระบบ
2. ​เพิ่มความน่าเชื่อถือในการจ่ายไฟ: การป้อนกลับอัตโนมัติที่ปรับตัวอย่างชาญฉลาดเพิ่มการฟื้นฟูพลังงาน ลดระยะเวลาการขาดแคลนและสูญเสีย
3. ​เพิ่มประสิทธิภาพในการปฏิบัติงาน: การระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดที่แม่นยำเปลี่ยนการบำรุงรักษาจาก "การสำรวจสายส่ง" เป็น "การตรวจสอบจุด" ลดค่าใช้จ่ายและเวลาในการตรวจสอบอย่างมาก
4. ​ความเหมาะสมกับระบบไฟฟ้าใหม่: ประสิทธิภาพที่โดดเด่นทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งกับสถานการณ์ระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ที่ซับซ้อน รวมถึง UHVDC การรวมพลังงานทดแทน และสายส่งหลายเส้น