• نویسنده سایت
• مقالات
• 0

رله دیفرانسیلی بهبود یافته برای طرح حفاظت باس بار با ترانسفورماتورهای جریان اشباع مبتنی بر هارمونیک های مرتبه دوم

امنیت رله های دیفرانسیلی در برابر خطاهای خارجی، تحت تاثیر اشباع ترانسفورماتورهای جریان شاخه ها (CTها) قرار می گیرد. در این مقاله، طرح ساده ای برای افزایش امنیت رله های عددی دیفرانسیلی با استخراج هارمونیک مرتبه دوم با استفاده از تبدیل فوریه سریع (FFT) جهت تولید یک سیگنال محدود کننده برای مهار عملکرد رله در طول خطاهای خارجی، ارائه شده است.

سیگنال عملیاتی رله دیفرانسیلی، با مقایسه جمع برداری جریان های ثانویه CTهای شاخه ای (جریان دیفرانسیلی) با مقادیر از پیش تعیین شده، تولید شده است؛ سیگنال مهارکننده، با مقایسه جمع جبری هارمونیک مرتبه دوم جریان های ثانویه واحد با هارمونیک مرتبه دوم جریان دیفرانسیلی، تولید شده است. طرح پیشنهادی با استفاده از شبیه سازی PSCAD/EMTDC بررسی شده و در طول خطاهای خارجی و داخلی برای CTهای اشباع، تست گردیده است.

نتایج به دست آمده نشان می دهند که چگونه این طرح، برای خطاهای خارجی و برای سناریوهای مختلف پیشنهادی، می تواند موثر و ایمن باشد. طرح پیشنهادی، از ساده ترین روش پردازش سیگنال در مقایسه با روش های پیشنهادی دیگر، بهره می گیرد.

شرکت صاد انرژی آریا ( تعمیر و نگهداری و پشتیبانی از تاسیسات برقی )

Improved differential relay for bus bar protection scheme with saturated current transformers based on second order harmonics

Differential relays security to the external faults is affected by the saturation of branches’ current transformers (CTs). In this paper, a simple scheme is proposed to enhance the security of differential numerical relay by extracting the 2nd order harmonic using Fast Fourier Transform (FFT) to produce a restraint signal to inhibit the relay operation during external faults.

The operation signal of differential relay is produced by comparing the vector addition of secondary currents of branches’ CTs (differential current) with pre-set value; the restraint signal is produced by comparing the algebraic sum of 2nd order harmonic of individual secondary currents with the 2nd order harmonic of differential current. The proposed scheme is investigated using PSCAD/EMTDC simulation and tested during internal and external faults for saturated CTs.

The obtained results reveal how this scheme is effective and secure to the external faults for different suggested scenarios. The proposed scheme is using the simplest technique of signal processing compared to other proposed techniques.

رله دیفرانسیلی برای طرح حفاظت باس بار با ترانسفورماتور جریان اشباع

چگونگی تشخیص خطاهای باسبار

در گذشته تشخیص خطاهای باسبار و به طور کلی حفاظت باسبار عموما توسط رله‌های دیستانس زمان (تاخیری یا رله‌های جریان زیاد) انجام می‌شده است که نتیجه آن طولانی شدن زمان رفع خطا می‌باشد. در شبکه‌های امروزی که بسیار به یکدیگر متصل هستند و دارای تغذیه‌های متعددی شامل خطوطی با طول‌های متفاوت می‌باشند، رفع خطا در زون 2 یا زون 3 رله دیستانس قابل تحمل نیست.
همچنین، به منظور حفظ پایداری سیستم و حداقل سازی آسیب ناشی از خطاهای با جریان شدید، حفاظت زمان – تاخیری برای خطاهای باسبار قابل قبول نیست. بنابراین، تشخیص دقیق و سریع خطاهای باسبار توسط طرح حفاظتی واحد و یکپارچه ضروری می‌باشد.

الزامات حفاظت باسبار به شرح زیر است:

1- باید کاملا قابل اعتماد باشد.
2- باید تحت شرایط انواع خطاهای شدید کاملا پایدار باشد.
3- طراحی باید به گونه‌ای باشد که بتواند فقط بخش خطا دیده را از شبکه ایزوله کند.
4- باید بسیار سریع باشد تا بتواند آسیب‌های احتمالی را حداقل سازی و پایداری سیستم را حفظ نماید.

مزایای ساختار یک و نیم کلید در حفاظت باسبار:

1- برای دو اتصال از 3 کلید استفاده می‌کند. هر مدار به یک باس مجزا متصل است.
2- از یک باس تا باس دیگر به هیچ گونه چنج اور خطی نیاز نیست.
3- به منظور تعمیر و نگهداری کلید هر خطی، بار را می‌توان به باس دیگر منتقل کرد.
4- در صورت وقوع خطا در باس و یا در شرایط انجام تعمیرات، تمام اتصالات داخلی می‌تواند به باس سالم منتقل گردد.
5- در صورتی که هر دو باس بی‌برق گردد، خط‌ها همچنان می‌توانند از طریق tiebreaker در سرویس باقی بمانند.

روش‌های حفاظت باسبار (مثالی برای شبکه 400 کیلو ولت)

به طور عمومی، پست‌های 400 کیلو ولت توسط ساختار یک و نیم کلیدی طراحی می‌شوند. برای حفاظت باسبار پست یک و نیم کلیدی، روش‌های پنج CT و چهار CT به کار می‌گیرند که در ادامه تفاوت‌های هر کدام را شرح می‌دهیم.

الف) روش پنج CT

نحوه چینش CTها برای روش با پنج CT در ساختار یک و نیم کلید مطابق شکل زیر است که نحوه عملکرد این روش حفاظت باسبار به شرح زیر است:
1- برای حفاظت خط از CTهای خط استفاده می‌کنند.
2- برای حفاظت باس از CTهای باس استفاده می‌کنند.
3- جهت پوشش محیط کور بین CTهای باس از حفاظت CT ،teedهای خط و CT مربوط به tie breaker استفاده می‌کنند.
4- دو رله دیفرانسیل برای هر بخش T و با استفاده از CT1 ،CT2 و CT5 برای فیدر 1 و با استفاده از CT3، CT4 و CT5 برای فیدر 2 در نظر می‌گیرند.

ب) روش چهار CT

نحوه چینش CTها در این روش حفاظت باسبار در ساختار یک و نیم کلیدی در شکل زیر نشان داده شده است و به شرح زیر می‌باشد:
1 – CT1 و CT4 برای فیدر 1 و CT2 و CT3 برای فیدر 2 استفاده می‌شود.
2- CTهای سمت باس برای حفاظت باسبار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
3- در این روش هیچ محدوده فاقد پوشش حفاظتی وجود ندارد.

Improved differential relay for bus bar protection scheme with saturated current transformers based on second order harmonics