رله ای جدید برای خطوط 345 کیلوولت
با توجه به رشد و توسعه سریع صنایع برق در همه زوایا ، سیستمهای حفاظتی شبکه های الکتریکی در چند ساله اخیر نیز متحول شده و ضرورت جایگزینی سیستمهای حفاظتی قدیم با طرحها و تجهیزات جدید اجتناب ناپذیر است . بدین خاطر برای پوشش دادن حفاظت انواع مختلف اتصال کوتاهها در دو خط انتقال کامون ولس ادیسون ( Com Ed ) و آیوا ( Iowa ) ، رله های قدیمی ( 30 ساله ) با رله های جدید جایگزین شدند . طرح سیستم حفاظتی روی هرخط شامل دو سیستم مستقل یکی با استفاده ازآلگوریتم مقایسه زاویه فازودیگری با استفاده ازآلگوریتم مقایسه جهت ها باتریپ مشروطPermissive)) قرارداده شد.
بدلیل وجود محدودیتهایی در اوضاع وشرایط وزمان، ابتدا رله ها فقط آلارم میدادند(فرمان قطع برای بریکرها صادر نمی کردند).
برای اطمینان از نتایج آزمایشهای بدست آمده، توسط یک سیمولاتور آزمایشگاهی و کانالهای ارتباطی ماهواره ای(Satellite End to End tests) سیستم حفاظتی شبیه سازی گردید. فلسفه انتخاب حفاظتهای خط انتقال 345 کیلوولت براین اساس قرارگرفت که دوسیستم حفاظتی جداگانه متشکل از رله های حفاظتی مستقل مورد استفاده قرارگیرد: سیستم (1) وسیستم (2) بنحویکه تمام خطاهای ممکن پوشش داده شود.
همچنین برای به حداقل رساندن احتمال وجود عوامل مشترک خرابی(Common mode failure) از یک یا دو رله حفاظتی با آلگوریتم کاملا" متفاوت و از کارخانه های سازنده مختلف استفاده شد.
سیستم(1): مقایسه کننده فاز
مزیت اصلی این آلگوریتم اینست که ولتاژ به عنوان ورودی سیستم نیست .
شرکتهای سازنده تلاش میکنندکه رله ای براساس آلگوریتم مقایسه فاز دوبل طراحی کنند که باکانالهایPLC شیفت دهنده فرکانس(frequency shift chanels) قابل استفاده باشند . قابلیتهای دیگری که حفاظتهای پستCom Ed داشتند عبارتند از:
§ زمان عملکرد کمتر از 5/1 سیکل
§ مقایسه جریانهای توالی فازی مثبت- منفی و صفر
§ آشکار ساز برای بالابردن ایمنی در مقابل خطاهایی که نباید عملکرد داشته باشد.
بدلیل اینکه سیگنالهای PLC در اتصال کوتاههای داخل زون تضعیف می شوند گیرنده محلی دارای قابلیت تولید سیگنال ثابت و اعمال آن به سیستم حفاظتی مقایسه فاز گردید. برای افزایش ایمنی (در مقابل خطاهای خارج زون) سیگنالهای PLC بنحوی طراحی گردید که تحت تأثیر خطا قرار نگیرد . به این صورت که 75 میلی ثانیه سیگنال PLC پایدارمیماند وفقط درمدت 75 میلی ثانیه رله میتوانست تریپ دهد چون بعد از 75 میلی ثانیه سیگنال PLC ممکن است تحت تأثیر اغتشاشات واقع شود. قابلیت عملکرد درمقابل خطاهای داخل زون(Dependability) به این صورت بهبود داده شدکه رله های جدید با حساسیت بالایی طراحی شدند.
چون آلگوریتم مقایسه فاز قادر به پوشش تمام خطاهای 3 فاز نمیباشد برای آشکار سازی این نوع اتصال کوتاهها از یک رله چند منظوره میکروپروسسوری استفاده گردید.
آلگوریتم بکار رفته در این نوع رله نیز بر مبنای " انتقال مستقیم تریپ با تنظیم امپدانسی کوچکتر از امپدانس کل طول خط" یا (Direct Under reading Transfer Trip) DUTT طراحی میگردد . این رله همچنین شامل حفاظت پشتیبان زون (2) بود که باعث افزایش قابلیت عملکرد در مقابل خطاهای داخل زون(dependability) می گردد و زمانیکه سیگنال PLCدچار مشکل شود این سیستم تریپ را صادر می نماید.
سیستم (2) : مقایسه جهت ها
طراحی سیستم (2) براساس مقایسه جهتی انجام گرفت. این طرح شامل یک رله دیستانس فاز به فاز و فاز به زمین جهت دار درهرطرف میباشد وارسال سیگنال برای ارسال کردن تریپ درهرسمت مورد نیاز است. رله حفاظتی میکروپروسسوری دیگری ازکارخانه سازنده متفاوت با اولی دراین طرح مورد استفاده قرارگرفت. بدلیل از بین رفتن سیگنالهای PLCدراتصال کوتاههای داخل زون،150میلی ثانیه خروجی دستگاه PLCبه صورت خود نگهدارفعال باقی میماند. ضمنا" اگراشکالی درسیستم ارسال سیگنال آشکار میشد رله های پشتیبان فعال می گردید.
تمام مراحلی که برای فیلتر کردن نویز در سیستم (1) به کار برده شده است در این سیستم نیز استفاده گردید.
آزمایش با شبیه ساز کامپیوتری
برای شبیه سازی کامپیوتری از مدلهای زیر استفاده گردید:
§ در مدل اصلی تمام ژنراتورها در مدار قرار داشتند.
§ در مدل(1)و(2) پست آیوا Iowa با منابع تولیدی ضعیف در نظر گرفته شد(weakend)
§ در مدل(3) پستQuad با منابع ضعیف تولیدی در نظر گرفته شد(weakend)
تحت این شرایط(یعنی حداقل و حداکثر بار) رله های حفاظتی از نظر عملکرد مورد بررسی قرار گرفتند.
آزمایش عملکرد سیستماتیک (End to End testing)
در این روش بجای آزمایش تک تک رله ها کل سیستم حفاظتی مورد آزمایش قرار می گیرد تا به حالت واقعی عملکرد آنها نزدیکتر باشد.
منبع : مجله T&D
آدرس: http://www.tdworld.com
با توجه به رشد و توسعه سریع صنایع برق در همه زوایا ، سیستمهای حفاظتی شبکه های الکتریکی در چند ساله اخیر نیز متحول شده و ضرورت جایگزینی سیستمهای حفاظتی قدیم با طرحها و تجهیزات جدید اجتناب ناپذیر است . بدین خاطر برای پوشش دادن حفاظت انواع مختلف اتصال کوتاهها در دو خط انتقال کامون ولس ادیسون ( Com Ed ) و آیوا ( Iowa ) ، رله های قدیمی ( 30 ساله ) با رله های جدید جایگزین شدند . طرح سیستم حفاظتی روی هرخط شامل دو سیستم مستقل یکی با استفاده ازآلگوریتم مقایسه زاویه فازودیگری با استفاده ازآلگوریتم مقایسه جهت ها باتریپ مشروطPermissive)) قرارداده شد.
بدلیل وجود محدودیتهایی در اوضاع وشرایط وزمان، ابتدا رله ها فقط آلارم میدادند(فرمان قطع برای بریکرها صادر نمی کردند).
برای اطمینان از نتایج آزمایشهای بدست آمده، توسط یک سیمولاتور آزمایشگاهی و کانالهای ارتباطی ماهواره ای(Satellite End to End tests) سیستم حفاظتی شبیه سازی گردید. فلسفه انتخاب حفاظتهای خط انتقال 345 کیلوولت براین اساس قرارگرفت که دوسیستم حفاظتی جداگانه متشکل از رله های حفاظتی مستقل مورد استفاده قرارگیرد: سیستم (1) وسیستم (2) بنحویکه تمام خطاهای ممکن پوشش داده شود.
همچنین برای به حداقل رساندن احتمال وجود عوامل مشترک خرابی(Common mode failure) از یک یا دو رله حفاظتی با آلگوریتم کاملا" متفاوت و از کارخانه های سازنده مختلف استفاده شد.
سیستم(1): مقایسه کننده فاز
مزیت اصلی این آلگوریتم اینست که ولتاژ به عنوان ورودی سیستم نیست .
شرکتهای سازنده تلاش میکنندکه رله ای براساس آلگوریتم مقایسه فاز دوبل طراحی کنند که باکانالهایPLC شیفت دهنده فرکانس(frequency shift chanels) قابل استفاده باشند . قابلیتهای دیگری که حفاظتهای پستCom Ed داشتند عبارتند از:
§ زمان عملکرد کمتر از 5/1 سیکل
§ مقایسه جریانهای توالی فازی مثبت- منفی و صفر
§ آشکار ساز برای بالابردن ایمنی در مقابل خطاهایی که نباید عملکرد داشته باشد.
بدلیل اینکه سیگنالهای PLC در اتصال کوتاههای داخل زون تضعیف می شوند گیرنده محلی دارای قابلیت تولید سیگنال ثابت و اعمال آن به سیستم حفاظتی مقایسه فاز گردید. برای افزایش ایمنی (در مقابل خطاهای خارج زون) سیگنالهای PLC بنحوی طراحی گردید که تحت تأثیر خطا قرار نگیرد . به این صورت که 75 میلی ثانیه سیگنال PLC پایدارمیماند وفقط درمدت 75 میلی ثانیه رله میتوانست تریپ دهد چون بعد از 75 میلی ثانیه سیگنال PLC ممکن است تحت تأثیر اغتشاشات واقع شود. قابلیت عملکرد درمقابل خطاهای داخل زون(Dependability) به این صورت بهبود داده شدکه رله های جدید با حساسیت بالایی طراحی شدند.
چون آلگوریتم مقایسه فاز قادر به پوشش تمام خطاهای 3 فاز نمیباشد برای آشکار سازی این نوع اتصال کوتاهها از یک رله چند منظوره میکروپروسسوری استفاده گردید.
آلگوریتم بکار رفته در این نوع رله نیز بر مبنای " انتقال مستقیم تریپ با تنظیم امپدانسی کوچکتر از امپدانس کل طول خط" یا (Direct Under reading Transfer Trip) DUTT طراحی میگردد . این رله همچنین شامل حفاظت پشتیبان زون (2) بود که باعث افزایش قابلیت عملکرد در مقابل خطاهای داخل زون(dependability) می گردد و زمانیکه سیگنال PLCدچار مشکل شود این سیستم تریپ را صادر می نماید.
سیستم (2) : مقایسه جهت ها
طراحی سیستم (2) براساس مقایسه جهتی انجام گرفت. این طرح شامل یک رله دیستانس فاز به فاز و فاز به زمین جهت دار درهرطرف میباشد وارسال سیگنال برای ارسال کردن تریپ درهرسمت مورد نیاز است. رله حفاظتی میکروپروسسوری دیگری ازکارخانه سازنده متفاوت با اولی دراین طرح مورد استفاده قرارگرفت. بدلیل از بین رفتن سیگنالهای PLCدراتصال کوتاههای داخل زون،150میلی ثانیه خروجی دستگاه PLCبه صورت خود نگهدارفعال باقی میماند. ضمنا" اگراشکالی درسیستم ارسال سیگنال آشکار میشد رله های پشتیبان فعال می گردید.
تمام مراحلی که برای فیلتر کردن نویز در سیستم (1) به کار برده شده است در این سیستم نیز استفاده گردید.
آزمایش با شبیه ساز کامپیوتری
برای شبیه سازی کامپیوتری از مدلهای زیر استفاده گردید:
§ در مدل اصلی تمام ژنراتورها در مدار قرار داشتند.
§ در مدل(1)و(2) پست آیوا Iowa با منابع تولیدی ضعیف در نظر گرفته شد(weakend)
§ در مدل(3) پستQuad با منابع ضعیف تولیدی در نظر گرفته شد(weakend)
تحت این شرایط(یعنی حداقل و حداکثر بار) رله های حفاظتی از نظر عملکرد مورد بررسی قرار گرفتند.
آزمایش عملکرد سیستماتیک (End to End testing)
در این روش بجای آزمایش تک تک رله ها کل سیستم حفاظتی مورد آزمایش قرار می گیرد تا به حالت واقعی عملکرد آنها نزدیکتر باشد.
منبع : مجله T&D
آدرس: http://www.tdworld.com
