رله اي جديد براي خطوط 345 كيلوولت

با توجه به رشد و توسعه سريع صنايع برق در همه زوايا ، سيستمهاي حفاظتي شبكه هاي الكتريكي در چند ساله اخير نيز متحول شده و ضرورت جايگزيني سيستمهاي حفاظتي قديم با طرحها و تجهيزات جديد اجتناب ناپذير است . بدين خاطر براي پوشش دادن حفاظت انواع مختلف اتصال كوتاهها در دو خط انتقال كامون ولس اديسون ( Com Ed ) و آيوا ( Iowa ) ، رله هاي قديمي ( 30 ساله ) با رله هاي جديد جايگزين شدند . طرح سيستم حفاظتي روي هرخط شامل دو سيستم مستقل يكي با استفاده ازآلگوريتم مقايسه زاويه فازوديگري با استفاده ازآلگوريتم مقايسه جهت ها باتريپ مشروطPermissive)) قرارداده شد.

بدليل وجود محدوديتهايي در اوضاع وشرايط وزمان، ابتدا رله ها فقط آلارم ميدادند(فرمان قطع براي بريكرها صادر نمي كردند).

براي اطمينان از نتايج آزمايشهاي بدست آمده، توسط يك سيمولاتور آزمايشگاهي و كانالهاي ارتباطي ماهواره اي(Satellite End to End tests) سيستم حفاظتي شبيه سازي گرديد. فلسفه انتخاب حفاظتهاي خط انتقال 345 كيلوولت براين اساس قرارگرفت كه دوسيستم حفاظتي جداگانه متشكل از رله هاي حفاظتي مستقل مورد استفاده قرارگيرد: سيستم (1) وسيستم (2) بنحويكه تمام خطاهاي ممكن پوشش داده شود.

همچنين براي به حداقل رساندن احتمال وجود عوامل مشترك خرابي(Common mode failure) از يك يا دو رله حفاظتي با آلگوريتم كاملا" متفاوت و از كارخانه هاي سازنده مختلف استفاده شد.
سيستم(1): مقايسه كننده فاز

مزيت اصلي اين آلگوريتم اينست كه ولتاژ به عنوان ورودي سيستم نيست .

شركتهاي سازنده تلاش ميكنندكه رله اي براساس آلگوريتم مقايسه فاز دوبل طراحي كنند كه باكانالهايPLC شيفت دهنده فركانس(frequency shift chanels) قابل استفاده باشند . قابليتهاي ديگري كه حفاظتهاي پستCom Ed داشتند عبارتند از:

§ زمان عملكرد كمتر از 5/1 سيكل

§ مقايسه جريانهاي توالي فازي مثبت- منفي و صفر

§ آشكار ساز براي بالابردن ايمني در مقابل خطاهايي كه نبايد عملكرد داشته باشد.

بدليل اينكه سيگنالهاي PLC در اتصال كوتاههاي داخل زون تضعيف مي شوند گيرنده محلي داراي قابليت توليد سيگنال ثابت و اعمال آن به سيستم حفاظتي مقايسه فاز گرديد. براي افزايش ايمني (در مقابل خطاهاي خارج زون) سيگنالهاي PLC بنحوي طراحي گرديد كه تحت تأثير خطا قرار نگيرد . به اين صورت كه 75 ميلي ثانيه سيگنال PLC پايدارميماند وفقط درمدت 75 ميلي ثانيه رله ميتوانست تريپ دهد چون بعد از 75 ميلي ثانيه سيگنال PLC ممكن است تحت تأثير اغتشاشات واقع شود. قابليت عملكرد درمقابل خطاهاي داخل زون(Dependability) به اين صورت بهبود داده شدكه رله هاي جديد با حساسيت بالايي طراحي شدند.

چون آلگوريتم مقايسه فاز قادر به پوشش تمام خطاهاي 3 فاز نميباشد براي آشكار سازي اين نوع اتصال كوتاهها از يك رله چند منظوره ميكروپروسسوري استفاده گرديد.

آلگوريتم بكار رفته در اين نوع رله نيز بر مبناي " انتقال مستقيم تريپ با تنظيم امپدانسي كوچكتر از امپدانس كل طول خط" يا (Direct Under reading Transfer Trip) DUTT طراحي ميگردد . اين رله همچنين شامل حفاظت پشتيبان زون (2) بود كه باعث افزايش قابليت عملكرد در مقابل خطاهاي داخل زون(dependability) مي گردد و زمانيكه سيگنال PLCدچار مشكل شود اين سيستم تريپ را صادر مي نمايد.
سيستم (2) : مقايسه جهت ها

طراحي سيستم (2) براساس مقايسه جهتي انجام گرفت. اين طرح شامل يك رله ديستانس فاز به فاز و فاز به زمين جهت دار درهرطرف ميباشد وارسال سيگنال براي ارسال كردن تريپ درهرسمت مورد نياز است. رله حفاظتي ميكروپروسسوري ديگري ازكارخانه سازنده متفاوت با اولي دراين طرح مورد استفاده قرارگرفت. بدليل از بين رفتن سيگنالهاي PLCدراتصال كوتاههاي داخل زون،150ميلي ثانيه خروجي دستگاه PLCبه صورت خود نگهدارفعال باقي ميماند. ضمنا" اگراشكالي درسيستم ارسال سيگنال آشكار ميشد رله هاي پشتيبان فعال مي گرديد.

تمام مراحلي كه براي فيلتر كردن نويز در سيستم (1) به كار برده شده است در اين سيستم نيز استفاده گرديد.
آزمايش با شبيه ساز كامپيوتري

براي شبيه سازي كامپيوتري از مدلهاي زير استفاده گرديد:

§ در مدل اصلي تمام ژنراتورها در مدار قرار داشتند.

§ در مدل(1)و(2) پست آيوا Iowa با منابع توليدي ضعيف در نظر گرفته شد(weakend)

§ در مدل(3) پستQuad با منابع ضعيف توليدي در نظر گرفته شد(weakend)

تحت اين شرايط(يعني حداقل و حداكثر بار) رله هاي حفاظتي از نظر عملكرد مورد بررسي قرار گرفتند.

آزمايش عملكرد سيستماتيك (End to End testing)

در اين روش بجاي آزمايش تك تك رله ها كل سيستم حفاظتي مورد آزمايش قرار مي گيرد تا به حالت واقعي عملكرد آنها نزديكتر باشد.

منبع : مجله T&D
آدرس: http://www.tdworld.com