Cum protejează releele de teleprotecție liniile de transmisie a energiei de înaltă tensiune?

06 11, 2025

Rețeaua electrică modernă este o capodoperă a ingineriei, o rețea vastă și interconectată concepută pentru a furniza energie din surse de generare către utilizatorii finali cu o fiabilitate remarcabilă. În centrul acestui sistem se află liniile de transmisie de înaltă tensiune, arterele musculare care transportă cantități imense de energie pe distanțe mari. Securitatea și stabilitatea acestor căi critice sunt primordiale, iar protecția lor este o disciplină sofisticată. Printre componentele cele mai vitale din această schemă de protecție se numără un dispozitiv specializat cunoscut sub numele de releu de teleprotecție.

Înțelegerea vulnerabilității rețelei și a nevoii de viteză

Liniile de transmisie de înaltă tensiune sunt expuse la o varietate de defecțiuni potențiale, cum ar fi lovituri de trăsnet, defecțiuni ale echipamentelor sau contact cu obiecte străine. Când apare o defecțiune, aceasta poate provoca o supratensiune masivă de curent, poate deteriora echipamentele scumpe, cum ar fi transformatoarele și întreruptoarele, și poate duce la întreruperi de curent pe scară largă. Scopul principal al oricărui sistem de protecție este de a identifica și izola o defecțiune cât mai repede posibil pentru a minimiza daunele și pentru a menține stabilitatea generală a sistemului.

Relee locale de protecție sunt staționate la fiecare capăt al unei linii de transmisie pentru a detecta aceste anomalii. Ele sunt foarte eficiente în curățarea defecțiunilor care apar direct în zona lor desemnată. Cu toate acestea, o provocare semnificativă apare cu defecțiunile care apar pe liniile de transport lungi. Din perspectiva unui singur releu la un capăt al liniei, o defecțiune la capătul îndepărtat poate fi dificil de distins de o stare normală de sarcină mare sau de o defecțiune pe o secțiune învecinată. Această incertitudine poate duce la declanșarea întârziată, ceea ce este inacceptabil pentru stabilitatea sistemului.

Aici este conceptul de teleprotecție devine critică. Termenul în sine este un portmanteau de „telecomunicații” și „protecție”, descriind exact funcția sa. A teleprotecție relay nu este un dispozitiv de sine stătător, ci mai degrabă un sistem care integrează un releu de protecție cu un canal de comunicație, permițând releelor de la ambele capete ale unei linii de transmisie să schimbe informații despre starea critică și despre erori în timp real. Propunerea valorii de bază a acestor sisteme este viteza si selectivitatea . Permițând releelor ​​să comunice, aceștia pot lua decizii mai informate și coordonate pentru a izola defecțiunile în milisecunde, mult mai rapid decât ar putea realiza orice schemă de protecție localizată independent.

Principiul de bază: eliminarea accelerată a erorilor de comunicare

Operația fundamentală a a teleprotecție system poate fi înțeles examinând o linie de transmisie simplă cu două terminale. La fiecare terminal — Substația A și Substația B — există un întrerupător controlat de un releu de protecție local. Fiecare dintre aceste relee este conectat la a teleprotecție relay .

Rolul principal al teleprotecție relay este de a trimite și primi semnale de deplasare sau semnale de blocare către și de la capătul de la distanță. Atunci când un releu detectează o defecțiune, nu declanșează imediat întrerupătorul de circuit local pe baza exclusivă a propriilor măsurători. În schimb, folosește canalul de comunicare pentru a-și împărtăși perspectiva cu releul de la capătul opus.

De exemplu, luați în considerare o defecțiune internă - una care are loc direct pe linia de transmisie dintre Substația A și Substația B. Releul de la Substația A va detecta defecțiunea și va trimite instantaneu un semnal de declanșare prin intermediul teleprotecție relay la Substația B. Simultan, releul de la Substația B va detecta, de asemenea, defecțiunea și va trimite un semnal de declanșare la Substația A. La primirea semnalului, fiecare terminal teleprotecție relay va comanda întrerupătorul său local să se deschidă, izolând linia defectă de la ambele capete aproape simultan. Această acțiune coordonată asigură că defecțiunea este deconectată complet și cât mai rapid posibil.

Acest proces este foarte diferit pentru o defecțiune externă, cum ar fi una pe o linie diferită conectată la Substația B. În acest scenariu, releul de la Substația A ar putea vedea perturbarea, dar releul de la Substația B o va recunoaște ca un eveniment extern și va trimite un semnal de blocare către Substația A. La primirea acestui bloc, teleprotecție relay la Substația A va preveni declanșarea întreruptorului local, evitând astfel o întrerupere inutilă pe o linie sănătoasă. Această selectivitate este un beneficiu cheie, sporind fiabilitatea generală a rețelei.

Anatomia unui sistem de teleprotecție: componente cheie

Un complet teleprotecție scheme este compus din mai multe componente integrate care lucrează în armonie. Înțelegerea acestei anatomii este crucială pentru a aprecia fiabilitatea sistemului.

Releul de protecție: Acesta este dispozitivul inteligent care monitorizează continuu parametrii electrici precum curentul, tensiunea și frecvența. Utilizează aceste date pentru a determina dacă există o condiție de eroare. Releele numerice moderne au o logică sofisticată pentru detectarea defecțiunilor și direcționalitate.

Terminalul de teleprotecție (sau releu): Aceasta este interfața de comunicare specializată. Acesta preia comanda de la releul de protecție (de exemplu, „deplasare” sau „blocare”) și o convertește într-un format de mesaj securizat pentru transmisie prin canalul de comunicație. La capătul de recepție, decodifică mesajul de intrare și prezintă o comandă validată releului de protecție local. Aceste terminale sunt proiectate pentru viteză extremă și imunitate ridicată la zgomot.

Canalul de comunicare: Acesta este mediul fizic sau logic care transportă semnalul între cele două capete. Alegerea canalului are un impact semnificativ asupra performanței, costului și fiabilității teleprotecție system .

Tabel: Canale de comunicații comune pentru sistemele de teleprotecție

Echipamentul de interfață: Acestea includ modemuri, multiplexoare și alte dispozitive care condiționează semnalul pentru transmisie pe canalul specific, cum ar fi conversia semnalelor electrice în impulsuri de lumină pentru comunicații prin fibră optică .

Scheme primare de teleprotecție: deplasare de transfer direct și supraatingere permisivă

Logica care guvernează modul în care teleprotecție relays interact definește schema. Cele mai comune două scheme sunt Călătoria de transfer direct și Călătoria de transfer permisiv de supraatingere.

Călătorie cu transfer direct (DTT) este cea mai simplă și mai sigură schemă pentru anumite aplicații. Într-o schemă TDT, dacă un releu de la un capăt decide să declanșeze întrerupătorul local pentru o defecțiune pe care a identificat-o definitiv - cum ar fi o defecțiune a barei colectoare în cadrul propriei stații - va trimite simultan o comandă de declanșare directă, necondiționată la capătul de la distanță. Acest lucru asigură deschiderea și întrerupătorul de la distanță, prevenind alimentarea defectului din cealaltă parte. DTT este adesea folosit ca rezervă sau pentru scenarii specifice în care logica locală de declanșare este considerată absolut fiabilă pentru inițierea unei călătorii la distanță. Securitatea este menținută prin măsuri de securitate a semnalului pentru a preveni deplasările false de la semnale false.

Excursie permisivă de transfer de supraatingere (POTT) este una dintre cele mai utilizate teleprotecție schemes pentru protectia liniei. Oferă un echilibru excelent între viteză și securitate. În această schemă, fiecare releu este echipat cu o zonă de supraîntindere - o setare care se extinde dincolo de capătul îndepărtat al liniei. Dacă un releu detectează o defecțiune în zona sa de depășire, acesta trimite un semnal de „permisiune” la capătul de la distanță. Acesta își va declanșa propriul întrerupător local numai dacă sunt îndeplinite simultan două condiții: 1) detectează defecțiunea în zona sa de depășire și 2) primește un semnal permisiv de la capătul de la distanță. Această logică „două din doi” oferă securitate ridicată împotriva deplasărilor false. Primirea semnalului permisiv confirmă că releul de la distanță vede și defecțiunea, confirmând că se află în secțiunea de linie protejată.

Caracteristicile critice de performanță ale releelor de protecție a telecomunicațiilor

La evaluare relee de protecţie a telecomunicaţiilor , mai mulți parametri de performanță sunt de maximă importanță. Aceste specificații afectează direct securitatea și fiabilitatea sistemului de protecție.

Timp de funcționare: Acesta este timpul total de la momentul în care releul de protecție emite o comandă până la momentul în care telecomandă teleprotecție relay prezintă o ieșire. Acest timp trebuie să fie constant ultra-rapid, de obicei în intervalul de la 8 la 15 milisecunde pentru dispozitivele digitale moderne. Aceasta nu include timpul de funcționare propriu al întreruptorului.

Securitate: În terminologia de protecție, securitatea se referă la capacitatea sistemului de a evita funcționarea incorectă în condiții fără defecțiune. Un extrem de sigur teleprotecție relay este proiectat cu caracteristici robuste pentru a respinge comenzile false care ar putea fi induse de zgomot, interferențe sau tranzitorii sistemului de alimentare. Securitatea este primordială deoarece o deplasare falsă poate destabiliza grila la fel de mult ca o nedeplasare.

fiabilitate: Aceasta este capacitatea sistemului de a funcționa corect atunci când există o adevărată condiție de defecțiune. Un sistem de încredere asigură că o comandă de declanșare autentică este transmisă și recepționată cu succes, chiar și în condiții nefavorabile ale canalului. Designerii implementează adesea canale de comunicare redundante pentru a spori fiabilitatea.

Disponibilitate: Aceasta este măsura generală a pregătirii sistemului de a-și îndeplini funcția. Este o funcție atât de securitate, cât și de fiabilitate și este sporită prin componente de înaltă fiabilitate, surse de alimentare redundante și management robust al căilor de comunicație.

Monitorizare și diagnosticare canale: Modern teleprotecție relays sunt echipate cu capabilități avansate de autodiagnosticare și monitorizare a canalului. Ei pot evalua continuu starea de sănătate și integritatea conexiunii de comunicație, oferind alarme pentru degradare sau defecțiune. Acest lucru permite întreținerea proactivă și împiedică funcționarea sistemului de protecție într-o stare deteriorată.