Galios perdavimo relės funkcija: Apsauga nuo tinklo ir valdymas

Pagrindiniai taškai

Maitinimo perdavimo relės yra tylūs elektros tinklo sergėtojai. Pagalvokite apie juos kaip apie galios tinklo nervų sistemą. Jie nuolat budrūs ir gali reaguoti mikrosekundėmis.

Galios perdavimo relės funkcija koncentruojasi į tinklo problemas ar gedimo sąlygas. Kai jie pastebi bėdą, jie greitai imasi veiksmų. Tai beveik visada reiškia grandinės pertraukiklio sutramdymą, kad būtų galima atskirti netinkamą skyrių.

Ši greita izoliacija yra labai svarbi. Tai apsaugo brangią įrangą, kurios vertė milijonai dolerių. Tai apima transformatorius, generatorius ir perdavimo linijas. Lygiai taip pat svarbu, kad tai išlaiko bendrą tinklelio stabilumą. Be relių, mažos problemos gali plisti ir sukelti didžiulį užtemimą.

Šiuolaikinės relės daro ne tik apsaugą. Jie taip pat tvarko pažangias valdymo užduotis. Jie išsamiai stebi sistemas. Jie įgalina tinklo automatizavimą, kuris suteikia galimybę šiandieniniam išmaniajam tinklui. Šie intelektualūs įrenginiai yra neginčijami herojai. Jie užtikrina, kad energijos srautai patikimai srautų į mūsų namus ir verslą.

Pagrindinis veiklos principas

Savo širdyje estafetė priima „sprendimą“ per paprastą, bet neįtikėtinai greitą procesą. Tai jaučia, palygina ir veikia.

Pirma, relė nuolat tikrina energijos sistemos sveikatą. Jis stebi pagrindinius elektrinius matavimus, tokius kaip srovė, įtampa, dažnis ir fazės kampai. Ši informacija į relę patenka per specialius instrumentų transformatorius. Tai yra srovės transformatoriai (CTS) ir įtampos transformatoriai (VTS arba PTS). Jie atsitraukia nuo aukšto - įtampos signalų iki saugių lygių.

Toliau relės vidinė logika lygina šias tikras - laiko matavimus pagal iš anksto nustatytas ribas. Šis kritinis nustatymas vadinamas „Pick - aukštyn“ verte. Kol viskas liks įprastomis ribomis, relė tiesiog monitorių ir laukia.

Jei įvyks gedimas, srovė gali sumažėti arba gali sumažėti įtampa. Kai išmatuota vertė kerta pasirinkimą - aukštyn slenksčiu, relė pradeda veikti. Jo išvesties kontaktas uždaromas. Tai užbaigia žemą - įtampos nuolatinės srovės grandinę, kuri energija įjungia grandinės pertraukiklio kelionės ritę. Šis galingas mechanizmas atveria pertraukiklį, sustabdydamas gedimo srovę ir išskiriant problemą. Visas procesas vyksta per sekundę.

Šio principo technologija bėgant metams dramatiškai pasikeitė. Jis perėjo iš mechaninių sistemų prie galingų mikroprocesorių.

Pirminė funkcija: apsauga

Nors estafetės gali padaryti daugybę dalykų, daugiau nei 80% jų tikslų sutelkti dėmesį į vieną kritinį darbą: sistemos apsaugą. Štai kodėl jie egzistuoja. Tikslas yra aptikti ir išvalyti gedimus visiškai tikslumu, greičiu ir saugumu. Tai užtikrina minimalų sutrikimą ir maksimalų saugumą.

Tam pasiekti inžinieriai naudoja įvairias apsaugos schemas. Kiekviena schema apsaugo nuo konkrečių rūšių gedimų konkrečioje įrangoje. Šiuolaikinė skaitmeninė relė gali atlikti daugelį šių funkcijų vienu metu viename įrenginyje. Tai suteikia sluoksniuotą ir išsamią apsaugą. Panagrinėkime svarbiausias apsaugos funkcijas.

Apsauga nuo viršįtampio (50/51)

Tai yra pati pagrindinė ir plačiai naudojama apsauga. Tai veikia pagal paprastą idėją: jei srovė viršija nustatytą lygį, iškirpkite pertraukiklį. Ši funkcija naudoja ANSI standartinius įrenginių numerius 50 ir 51.

Momentinis viršįtampio elementas (50) reaguoja be laiko. Jis yra aukštai, kad sugautų tik sunkius, aukštus - dydžio gedimus, tokius kaip tiesioginis trumpas jungtis. Jos darbas yra kuo greičiau išvalyti šiuos pavojingus įvykius.

Laikas - viršįtampio elementas (51) prideda sąmoningą laiko delsą. Vėlavimas paprastai būna atvirkštinis. Tai reiškia, kuo didesnė srovė, tuo greitesnė relė veikia. Tai leidžia nekenksmingos laikinosios sąlygos, tokios kaip variklis, pradeda veikti, nesukeliant melagingų kelionių. Tai vis dar suteikia patikimą nuolatinių perkrovų ir mažesnių gedimų apsaugą.

Šis apsaugos tipas yra paskirstymo tiektuvų pagrindas. Tai taip pat yra esminė beveik visos pagrindinės įrangos apsauga. Tai apima perdavimo linijas ir transformatorius, kai pirminė apsauga nepavyksta.

Diferencinė apsauga (87)

Aukštai - vertei, kritinė įranga, diferencinė apsauga yra aukso standartas. Ši schema, vadinama ANSI 87, siūlo neprilygstamą greitį, jautrumą ir selektyvumą. Tai yra pagrindinis transformatorių, generatorių, autobusų ir variklių apsaugos būdas.

Šis principas naudoja dabartinį Kirchhoffo įstatymą. Į zoną patenkančių srovių suma turi būti lygi jai paliekant sumą. Relė naudoja CTS, kad išmatuotų srovę, tekančią į saugomą įrangą ir iš jos. Pavyzdžiui, jis matuoja abi transformatoriaus apvijų puses.

Relės algoritmas skaitmeniniu būdu atima šias sroves. Normalios veikimo metu arba dėl gedimų, esančių už apsaugotos zonos ribų, srovės subalansuoja. Diferencialinė srovė išlieka arti nulio. Relė išlieka stabili.

Bet jei įrangos viduje įvyksta gedimas, srovė, tekanti į vidų, nebus lygi srovei tekanti. Tai sukuria reikšmingą diferencinę srovę. Relė veikia beveik akimirksniu, kad būtų galima ištraukti pertraukiklius iš visų įrangos pusių. Tai visiškai išskiria. Jos selektyvumas užtikrina, kad jis neveiks dėl gedimų už jos zonos ribų, užkirsdamas kelią netinkamoms kelionėms.

Atstumo apsauga (21)

Atstumo apsauga yra darbo arklys, apsauganti nuo aukštų - įtampos perdavimo linijų. Jos genijus slypi nustatant ne tik tai, kad įvyko kaltė, bet ir ten, kur ji yra palei liniją.

Relė (ANSI 21) nuolat apskaičiuoja perdavimo linijos varžą. Tai tai daro matuojant įtampą ir srovę jos vietoje (z=v/i). Normaliomis sąlygomis varža yra didelė, nustatoma pagal apkrovą. Kai įvyksta gedimas, įtampa mažėja ir srovės antplūdis. Dėl to išmatuota varža dramatiškai krinta.

Svarbiausia, kad ši išmatuota varža yra tiesiogiai proporcinga atstumui nuo relės iki gedimo. Labai maža varža reiškia gedimą, artimą pastotei. Didesnė varža reiškia gedimą toliau žemyn.

Norėdami pritaikyti šį principą tiek greičiu, tiek koordinavimu, atstumo apsauga naudoja kelias zonas.

1 zona apima apie 80–90% apsaugotos linijos ilgio. Jei apskaičiuota gedimo varža patenka į šį diapazoną, relės kelionės akimirksniu nedelsdama. Tai greitai išvalo daugumą linijos gedimų. Zona sąmoningai nustatoma nuo nuotolinio galo, kad dėl matavimo klaidų būtų išvengta per daug.

2 zona apima visą apsaugotą liniją ir apie 50% kitos trumpiausio gretimo linijos. Jis veikia trumpai vėluojant, pavyzdžiui, 300–400 milisekundžių. Pagrindinis jo darbas yra apsaugoti galutinį 10-20% namų linijos ir apsaugoti gretimą liniją.

3 zona pasiekia dar toliau už 2 zonos ir veikia dar ilgiau. Tai suteikia nuotolinę atsarginę kopiją gedimams, toliau esantiems sistemoje. Tai užtikrina, kad gedimai bus išvalyti, net jei kelis kitus įrenginius nepavyksta.

Kryptinė apsauga (67)

Standartinė srovės apsauga yra „akla“. Tai mato tik dabartinį dydį, o ne kryptį. Paprastose radialinėse sistemose tai veikia gerai. Tačiau sudėtinguose, tarpusavyje sujungtuose tinkluose su lygiagrečiais keliais šis aklumas gali priversti sveikas linijas neteisingai keliauti.

Krypties apsauga (ANSI 67) prideda intelektą. Jis naudoja įtampos matavimą kaip nuorodą, kad būtų galima nustatyti srovės srauto kryptį, palyginti su relės vieta. Relė gali būti nustatyta tik „pirmyn“ gedimams (atokiau nuo pastotės magistralės) ir užblokuoti „atvirkštinius“ gedimus.

Tai labai svarbu kilpinėse sistemose. Kai įvyksta gedimas, srovė į jį patenka iš abiejų pusių. Kryptinės relės užtikrina tik pažeistos linijos pertraukiklius, kad būtų galima atskirti problemą. Tai palieka lygiagrečius sveikus takus tarnyboje ir apsaugo nuo kaskadinių nutraukimų.

Kitos kritinės funkcijos

Be šių pirminių schemų, relės atlieka daugybę kitų gyvybiškai svarbių apsauginių vaidmenų.

Apsaugos nuo įtampos (27/59) apsaugos (27/59) Apsaugos įranga pagal žalingą įtampos lygį. Tai gali atsirasti dėl įvairių sistemos sąlygų ir apsaugoti izoliaciją bei jautrią elektroniką.

Aukščiau/per didelė dažnio apsauga (81) yra labai svarbus tinklo stabilumui. Jei pagrindinis generatorius kelia neprisijungus, sistemos dažnis sumažėja. 81 elementas gali paleisti automatinę apkrovos skleidimo schemas. Tai sąmoningai atjungia klientų blokus, kad būtų galima subalansuoti ir įkelti, užkirsti kelią visam tinklo žlugimui.

Neigiama sekos apsauga nustato nesubalansuotas fazės sąlygas. Šios sąlygos dažnai atsiranda dėl nesubalansuotų gedimų ar atvirų fazių. Jie sukuria kenksmingas sroves besisukančiose mašinose, tokiose kaip generatoriai ir varikliai, sukelia greitą perkaitimą. Ši funkcija apsaugo šį brangų turtą nuo didelės žalos.

Kaltės anatomija

Teorija yra vienas dalykas. Matyti estafetę yra dar viena. Eikime pro tikrą - pasaulio scenarijų, kad suprastume greitį ir tikslumą.

Scena: 230 kV transmisijos linija nuvažiuoja 50 mylių tarp dviejų pastolių. Tai patiria vieną - fazę - į - žemės gedimą nuo žaibo smūgio viduryje -. Čia yra milisekundė - pagal - milisekundės suskirstymą iš sistemos perspektyvos.

T =0 MS: Žaibas smogia vienam laidininkui. Švirkščiamas didžiulis energijos kiekis. Tūkstančių stiprintuvų gedimo srovė pradeda tekėti iš abiejų linijos galų link gedimo vietos. Įtampa ant sugedusios fazės griūva iki beveik nulio.

T =2 MS: CT ir VT abiejose pastotėse ištikimai atkuria šias nenormalias sąlygas kaip mažesnius, išmatuojamus signalus. Didelė srovė prisotina KT antrines grandines. VT praneša apie sunkų įtampos kritimą.

T =5 MS: Skaitmeninės atstumo relės (ANSI 21) abiejuose galuose gauna šiuos duomenis. Jų galingi mikroprocesoriai tūkstančius kartų per sekundę vykdo sudėtingus algoritmus. Jie akimirksniu apskaičiuoja varžą dėl gedimo. Abi relės nustato, kad varža yra tinkama jų momentinėje 1 zonos nustatyme. Tai patvirtina sunkų vidinės linijos gedimą.

T =10 MS: Relės vidinė logika patvirtina gedimo kriterijus. Algoritmai patvirtina gedimo tipą, vietą ir sunkumą. Sprendimas priimamas. Relės tvirtina jų kelionės išėjimus, siunčiant nuolatinės srovės įtampos signalą į „Circuit Breaker“ kelionių ritinius.

T =12 MS: Kelionės signalas maitina galingus kelionių ritinius, esančius aukštoje - įtampos grandinės pertraukikliuose abiejose pastotėse. Ši energija neleidžia pertraukiklio mechaninio darbo mechanizmo.

T =40-50 MS: Didžiuliai grandinės pertraukiklių kontaktai yra fiziškai atskirti. Kaip jie dalijasi, tarp jų susidaro didžiulis elektrinis lankas. Tuo pačiu metu į lanką nukreipta aukšto - slėgio SF6 dujų sprogimas, gesinant jas per keletą milisekundžių. Gedimo srovės srautas dabar yra visiškai sustabdytas.

Post - gedimų analizė: Linija sėkmingai išskirta iš tinklelio mažiau nei trimis 60 Hz bangos ciklais. Vėliau apsaugos inžinierius nuotoliniu būdu pateks į reles iš savo biuro. Jie atsisiųs gedimo įrašą, aukštą - skiriamąją gebą failą, rodantį tikslią įtampą ir dabartines bangos formas prieš gedimą, jo metu ir po jo. Jie taip pat peržiūrės įvykių žurnalo seką. Tai pateikia kiekvieno relės atlikto veiksmo įrašą. Šie duomenys leidžia inžinieriui patikrinti, ar apsaugos sistema tinkamai veikė, išanalizuoja gedimo charakteristikas ir užtikrina, kad tinklelis yra paruoštas atkurti liniją.

Vystosi į automatizavimą

Galios perdavimo relės funkcija peržengė paprastą „aptikimo ir kelionės“ įrenginį. Perėjimas nuo elektromechaninio prie mikroprocesoriaus - pagrįstas skaitmenines reles pavertė jas daugialypiu - funkciniais intelektualiais elektroniniais įrenginiais (IED). Tai yra šiuolaikinės tinklo automatikos pagrindas.

Šie IED nebėra tik pasyvūs gynėjai. Jie yra aktyvūs energijos sistemos valdymo ir valdymo dalyviai. Ši evoliucija išplėtė jų vaidmenį kontroliuojant, stebėdami ir bendraujant. Tai daro juos būtinais protingesniam, atsparesniam tinklui.

Išplėstinės valdymo funkcijos

Šiuolaikinės relės dabar tvarko iniciatyvius ir automatinius valdymo veiksmus, kurie padidina tinklo patikimumą ir saugumą.

Automatinis - pakartojimas (ANSI 79) yra puikus pavyzdys. Statistika rodo, kad 80 - 90% perdavimo linijos gedimų yra laikini, kaip ir mūsų ankstesniame pavyzdyje žaibas. Kai lankas užges, gedimo nebėra. Automatinis - funkcija automatiškai įsakys grandinės pertraukikliui vėl uždaryti po trumpo „negyvojo laiko“, paprastai mažiau nei sekundės. Jei gedimas iš tikrųjų buvo laikinas, linija sėkmingai vėl energija. Tai dramatiškai pagerina sistemos prieinamumą ir išvengia nuolatinio nutraukimo.

Apsauga nuo lūžio gedimo (ANSI 50BF) suteikia kritinį atleidimo iš darbo sluoksnį. Jei relė išleis kelionės komandą, tačiau susijęs grandinės pertraukiklis neatsidaro, gedimas išliks. „Breaker“ gedimo logika nustato, kad srovė vis dar teka po kelionės komandos. Po trumpo delsimo jis siunčia antrinį kelionės signalą visiems gretimiems pertraukikliams. Tai visiškai išskiria pastotės magistralę, kur yra nesėkmingas pertraukiklis. Ši „vietinė atsarginė kopija“ neleidžia įstrigusiam pertraukikliui kelti pavojaus visai stočiai.

Duomenų rinkimas ir stebėjimas

Vienas reikšmingiausių relės funkcijos pažangų yra jų, kaip galingiems duomenų įrašymo priemonių, vaidmuo. Ši stebėjimo galimybė yra neįkainojama sistemos operatoriams ir planavimo inžinieriams.

Kiekvienoje šiuolaikinėje skaitmeninėje estafetėje yra gedimų įrašymo įrenginys. Ši funkcija užfiksuoja aukštą - skiriamąją skiriamąją gedimo skaitmeninę oscilografiją, iš esmės gedimo metu esančios įtampos ir dabartinių bangos formų momentinis vaizdas. Šie duomenys yra labai svarbūs POST - gedimų analizei. Tai leidžia inžinieriams nustatyti tikslų gedimo tipą, vietą ir dydį. Tai taip pat patikrina teisingą apsaugos sistemos veikimą.

Jie taip pat pateikia išsamų įvykių registravimą, dažnai vadinamą įvykių įrašymo įrenginio seka (SER). Relė užfiksuoja kiekvieną operaciją, nustatymo pokyčius, aliarmą ir būsenos keitimą tiksliai su tikslu laiko žyma. Tai dažnai sinchronizuojama su GPS laiku su sub - milisekundės tikslumu. Tai sukuria tikslų įvykių laiko juostą, o tai yra būtina norint pašalinti sudėtingus sistemos sutrikimus.

Be to, relės iš esmės pakeitė tradicinius skydelio matuoklius. Jie pateikia nuolatinį aukšto - tikslumo matavimo duomenų srautą. Tai apima įtampos ir srovės, tikrosios ir reaktyviosios galios (MW, MVAR), galios faktoriaus ir dažnio RMS vertes. Tai suteikia informaciją „SCADA Systems“ realiame -.

Bendravimas ir automatizavimas

Tikrasis šuolis į sistemos automatizavimą įjungia ryšį. Šiuolaikinės relės yra tinklo įrenginiai. Jie kalba sudėtingomis kalbomis viena kitai ir centrinėms kontrolės sistemoms.

Šios galimybės kertinis akmuo yra IEC 61850 standartas. Tai yra daug daugiau nei tik komunikacijos protokolas. Tai yra išsamus pastotės automatizavimo sistemų projektavimo standartas. Tai apibrėžia standartizuotą duomenų modelį ir konfigūracijos kalbą. Tai leidžia iš skirtingų gamintojų IED, kad galėtų sklandžiai bendrauti. Šis sąveika buvo didelis iššūkis, susijęs su senesniais, patentuotais protokolais.

IEC 61850 įgalina aukštą - greitį, bendraamžių - į - bendraamžių komunikaciją naudojant žąsų (bendrųjų objektų orientuotų pastotės įvykių) pranešimus. Relė gali perduoti būsenos pranešimą tiesiogiai į kitas pastotės reles vos keliomis milisekundėmis. Tai palengvina pažangias, aukštas - greičio schemas, tokias kaip pastotė - plačios sujungimo ir autobusų apsaugos schemos. Tai yra greitesni ir patikimesni nei jų tvirtų pirmtakų.

Šis ryšių tinklas apima ne tik pastotės tvorą. Tai įgalina plačias apsaugos sritis (WAP), kurios naudoja duomenis iš viso tinklo, kad galėtų priimti intelektualiau. Šis automatizavimo ir duomenų mainų lygis yra pats intelektualiojo tinklo apibrėžimas. Šiuolaikinė galios perdavimo relė yra intelektualusis mazgas, kuris viską leidžia.

Relės pastotėse

Pastotė yra sudėtinga aplinka, turinti daugybę kritinio turto. Kiekvienam reikalingai reikalinga speciali apsauga. Relių vaidmuo pastotėse yra suderinti daugialypę - sluoksniuotą gynybos sistemą. Pagalvokite apie tai kaip pilies sluoksniuoti įtvirtinimai. Nei viena estafetė neveikia vien. Jie veikia kaip integruota sistema, užtikrinanti, kad kiekvienas komponentas būtų išsamiai apsaugotas.

Tai pasiekiama padalijus pastotę į atskiras, dažnai sutampančias, apsaugos zonas. Kiekviena zona - transformatorius, magistralė, perdavimo linija - saugoma pirminės apsaugos schema. Ši schema skirta optimaliam greičiui ir selektyvumui tam konkrečioje įrangoje.

Transformatoriaus apsauga

Didelis galios transformatorius yra vienas brangiausių ir kritiškiausių pastotės turtų. Pirminė jo apsauga beveik visada yra transformatoriaus diferencialo relė (87T). Ši schema suteikia greitą ir jautrią vidinių gedimų aptikimą. Tai papildo kiti prietaisai, tokie kaip „Buchholz“ relė, kuri nustato dujų kaupimąsi iš vidinio lanko aliejuje - užpildytuose transformatoriuose. Vingiuojančios temperatūros relės (49) apsauga nuo šiluminės perkrovos. Kaip galutinis užkulisinis, viršįtampių relės (50/51) iš abiejų pusių suteikia atsarginę apsaugą.

Autobusų apsauga

Pastotė Busbaras yra pagrindinis visų grandinių jungties taškas. Autobuso kaltė yra vienas sunkiausių įvykių. Tai gali sutrikdyti visą stotį. Pagrindinė schema yra magistralės diferencialo relė (87B). Tai sudėtingas diferencialo principo pritaikymas. Tai turi apibendrinti sroves iš visų gaunamų ir išeinančių linijų ir transformatorių, prijungtų prie magistralės. Jis turi būti visiškai saugus, kad būtų išvengta visos stoties, kad būtų išorinė. Vis dėlto jis turi būti pakankamai greitas, kad išvalytų pražūtingą autobuso gedimą milisekundėmis.

Tiektuvas ir linijos apsauga

Kiekviena transmisijos ar paskirstymo linija, paliekanti pastotę, turi savo specialią apsaugos schemą. Aukštos - įtampos perdavimo linijos paprastai tai yra atstumo relė (21) kaip pirminė apsauga. Tai dažnai derinama su tam tikra komunikacijos forma - padedama sutramdymo schema, kad būtų dar greitesnis gedimų išvalymas. Žemutiniams - įtampos pasiskirstymo tiektuvams standartinis yra suderintas viršįtampių relių rinkinys (50/51). Abiem atvejais automatinis - perdirbti relę (79) dažniausiai naudojamas siekiant pagerinti paslaugų patikimumą.

Raktas į šį darbą yra apsaugos koordinavimas, dar žinomas kaip laikas - klasifikavimas. Relės kruopščiai nustatomos taip, kad pirmiausia veiktų arčiausiai gedimo arčiausiai gedimo apsauginis įtaisas. Atsarginių relių laiko vėlavimai yra suderinti, kad veiktų seka tik tuo atveju, jei pirminė apsauga nepavyksta. Tai užtikrina, kad gedimas yra išskirtas atsižvelgiant į minimalų galimą poveikį likusiai maitinimo sistemai.

Nepakeičiama šiuolaikinė estafetė

Galios perdavimo relės funkcija iš esmės transformuota. Jis išsivystė iš vieno - tikslo elektromechaninio įrenginio į daugialypį - modernaus elektros tinklo skaitmeninį kertinį akmenį. Jos vaidmuo yra ne tik pasyvi apsauga, bet ir aktyvus valdymas.

Mes matėme, kaip jos funkcijas galima apibendrinti į keturias pagrindines sritis. Apsauga yra pagrindinis ir kritiškiausias vaidmuo. Valdymas vyksta per intelektualią automatizavimą, pavyzdžiui, automatinį - pakartojimą. Stebėjimas suteikia neįkainojamų gedimų duomenis ir realius - laiko matavimą. Automatizavimas įgalina aukštus - greičio ryšio standartus, tokius kaip IEC 61850.

Kai mūsų elektriniai tinklai tampa sudėtingesni, auga intelektualios, greitos ir adaptyviosios apsaugos poreikis. Mes integruojame protarpinę atsinaujinančią energiją, paskirstytą generavimą ir dvikrypčių galios srautus. Pažangios šiuolaikinės skaitmeninės relės funkcijos nėra tik naudingos. Jie yra absoliučiai būtini užtikrinant patikimą ir atsparų maitinimo šaltinį, nuo kurio priklausome kiekvieną dieną.

Taip pat žiūrėkite

PCB estafetės kaina, ką pirkėjai turi žinoti

Kaip pasirinkti tinkamą relės tipą savo projektui

8 geriausi PCB estafetės tiekėjai, skirti patikimam tiekimui 2025 m.

Kaip atnaujinti savo automobilio elektros sistemą tinkamu relės laidais