در یک پست نیروگاهی 1.5 کلیدی، رله دیفرانسیل طولی مورد استفاده برای فیدر نیروگاهی منتهی به پست از دو ست ورودی جریان برخوردار است که یک ست آن به ترانس جریان بوشینگی ترانسفورماتور افزاینده نیروگاه و ست دوم به ناچار به پست اختصاص یافته است. آیا تجمیع ثانویه ترانسهای جریان موجود در قطر 1.5 کلیدی پست و سپس اعمال آن به رله مجاز است، یا لازم است به هر ترانس جریان محدود کننده زون حفاظتی یک ست ورودی اختصاص یابد؟

 

Topic

[حمید]

بطور کلی رله های دیفرانسیل طولی از نوع low impedance هستند و به گونه ای طراحی شده اند که برای هر ترانس جریان یک ورودی داشته باشند. تجمیع جریانهای گذرنده از دو ترانس جریان و اعمال آن به رله سبب از دست رفتن اطلاعات با ارزشی است که واحدهای پردازنده رله از تحلیل مستقیم آنها برای تشخیص محل واقعی فالت که داخل زون یا خارج از آن است بی بهره می شوند.

در نسل های جدید رله های حفاظتی دیجیتال علیرغم کاهش وابستگی به مشخصات و دقت ترانسهای جریان و سطح اتصال کوتاه پست، همچنان این دو عامل تهدید کننده پایداری سیستم حفاظت و مورد توجه کارشناسان و توسعه دهندگان سیستمهای مزبور هستند.

– یکی از قدیمی ترین الگوریتمهای مورد استفاده در تمیز خطاهای خارج و داخل زون در حفاظت دیفرانسیل امپدانس کم Multi slope Percentage restrained differential protection است. بطور کلی بهره گیری از منحنی عملکرد چند شیبی در حفاظت دیفرانسیل Low impedance سبب افزایش ایمنی سیستم برای جریانهای عملگر کوچک ناشی از عدم انطباق دقت ترانسهای اندازه گیری می شد، اما همچنان موضوع اشباع ترانس های جریان ناشی از جریانهای خطای بزرگ مسءله ساز بود. (مرجع ۱)

[1] Michael J. Thompson: “Percentage Restrained Differential, Percentage of What?”, IEEE Conference, 2011.

– یکی دیگر از روشهای کاهش خطا Harmonic-current-based restraining method بود که توسط Kennedy and Hayward مطرح شد. در صورت وجود هارمونیکهای معین در جریان عملگر تفاضلی بیش از حد تعریف شده، عملکرد رله متوقف می شد. این روش سبب افزایش پایداری در قبال خطاهای بیرونی می شود اما همزمان سبب کاهش زمان عملکرد رله در قبال خطاهای داخل زون جهت گذر از مولفه DC جریان خطا به عنوان یک عدم مزیت می شد. (مرجع ۲)

[2] Kennedy L.F., and Hayward C.D., “Harmonic-current-restrained relays for differential protection”, AIEE Trans., vol. 57, pp. 262–266, 1938.

– آشکار سازی اشباع ترانس جریان بر مبنای First-difference function of the current توسط Phadke and Thorp تشریح گردید، در این روش فرض شد خروجی ترانس جریان بلافاصله بعد از اشباع به صفر می رسد. (مرجع۳)

[3] Phadke A.G., and Thorp J.S., “Computer relaying for power systems”, (Research Studies Press LTD., Baldock, UK, 1988), pp. 185–186.

– در روشی دیگر رله استاتیکی الکترونیک معرفی شده توسط Royle and Hill پس از تشخیص اشباع ترانس جریان، جریان مربوطه را توسط یک سوءیچ از مدار عملگر دور می کرد. (مرجع۴)

[4] Royle J.B., and Hill A. “Low impedance biased differential busbar protection for application to busbars of widely differing configuration” IEE 4th Int. Conf. on Developments in Power System Protection, Edinburgh, UK, pp. 40–43, April 1989

– آشکار سازی اشباع ترانس جریان در رله دیفرانسیل میکروپروسسوری توسط Andow et al ارائه گردید. در اینجا تکنیک waveform discriminating element هت آشکار سازی اشباع مورد استفاده قرار گرفت. (مرجع۵)

[5] Andow F., Suga N., Murakamy Y., and Inamura K., “Microprocessor-based busbar protection relay”, IEE 5th Int. Conf. on Developments in Power System Protection, York, UK, pp. 103–106, March 1993

– اساس سنجش اشباع ترانس جریان در روش ارایه شده توسط Fernandez توجه به افزایش امپدانس خروجی ترانس که همراه با کاهش قابل توجه جریان در ثانویه است، بود. (مرجع ۶)

[6] Fernandez, C., “An Impedance-based CT saturation detection algorithm for bus-bar differential protection”, IEEE Trans. Power Deliv., vol. 16, (4), pp. 468–472, 2001.

– استفاده از یک رله میکروپروسسوری جهت سنجش امپدانسهای مولفه مثبت و منفی خروجی ترانس جریان توسط Gill et al ارائه شد. اساس کار شبیه قیاس زاویه فاز جریان جهت تشخیص داخلی یا خارجی بودن خطا بود، چیزی که مانند اندازه جریان تحت تاثر اشباع ترانس جریان قرار نمی گرفت. (مرجع ۷)

[7] Gill H.S., Sidhu T.S., and Sachdev M.S., “Microprocessor-based busbar protection system”, IEE Proc., Gener. Transm. Distrib., 147, (4), pp. 252–260, 2002.

– در مرحله ای دیگر روش آشکار سازی اشباع ترانس جریان بر مبنای Third-difference function توسط Yong-Cheol Kang et al. ارائه گردید. (مرجع ۸)

[8] Yong-Cheol Kang, Ui-Jai Lim, Sang-Hee Kang and Peter A. Crossley, “A Busbar Differential Protection Relay Suitable for Use with Measurement Type Current Transformers”, IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 20, no. 2, April, 2005.

– همانگونه که نظارت بر اندازه جریان در معادله معروف به Kirchoff’s law اساس عملکرد حفاظت دیفرانسیل است، توجه به زاویه فاز جریان در همین چارچوب نیز می تواند مفید و مصون از خطای اشباع ترانس جریان باشد. چالش مهم در این روش نحوه آشکار سازی قابل اعتماد اختلاف فاز همه جریانهای اندازه گیری شده بصورت Real time است. در مرجع شماره ۹ و ۱۰ الگوریتم Dot product برای این منظور پیشنهاد شد.

[9] Krish Narendra, Dave Fedirchuk, “Secured Busbar Differential Protection Using A Computationally Efficient Dot Product Technique”, Power System Protection and Automation Conference, Dec. 2010.

[10] K. Narendra, D. Fedirchuk, N. Zhang, R. Midence, N. Perera, and V. Sood, “Phase Angle Comparison and Differential Rate of Change Methods used for Differential Protection of Busbars and Transformers”, Electrical Power and Energy Conference, IEEE, 2011.

– در یک خطای داخل زون نرخ تغییرات جریان عملگر بیش از نرخ تغییرات جریان بایاس است. این موضوع مبنای اراءه روشی برای تشخیص این دو نوع خطا طی مراجع شماره ۱۱ و ۱۲ شد.

[11] K. Narendra, D. Fedirchuk, N. Zhang, R. Midence, N. Perera, and V. Sood, “Phase Angle Comparison and Differential Rate of Change Methods used for Differential Protection of Busbars and Transformers”, Electrical Power and Energy Conference, IEEE, 2011.

[12] K. Narendra, D. Fedirchuk and N. Zhang, “Differential rate of change method for busbar protection”, US Patent. Pending (Submitted-2010).

در واقع ممکن است یک اتصال کوتاه شدید در باسبار پست و خارج از زون حفاظتی رله دیفرانسیل طولی به نحوی روی دهد که سبب اشباع ترانسهای ۱ و ۲ در شکل فوق شود اما چون جریانهای عبوری مستقیما وارد رله نمی شوند سیستم حفاظت از امکانات پایدارساز تعبیه شده در رله بی بهره خواهد ماند و ممکن است سبب عملکرد ناصحیح رله شود. بنابراین بهتر است به ازای هر ترانس جریان یک ورودی در رله موجود باشد.

[سعید]

در جدیدترین ویرایش نظام نامه سیستم رله و حفاظت شبکه انتقال برق ایران مطلبی به شرح زیر در خصوص موضوع بحث تصریح شده است.

[محمد]

علیرغم تصریحات نظام نامه، موضوع تجمیع جریانهای ثانویه دو ترانس جریان قبل از اعمال به رله وقتی حاد می شود که خط انتقال بین دو منبع قوی و ضعیف از نقطه نظر توان تغذیه اتصال کوتاه متصل شود. در این ارتباط می توان به بند 7.2 از استاندارد IEEE C37.243  با عنوانGuide for application of digital line current differential relays using digital communication مراجعه نمود.

در مورد اخیر از آنجا که خط واصل بین پست و نیروگاه از طول کمی برخوردار است احتمال تضعیف سطح اتصال در یک سمت بسیار کم است، بنابراین به ازای فالتهای خارج از زون موجود روی باسبار پست، جریان اتصال کوتاه تأمین شده از سمت نیروگاه آنقدر زیاد است که قادر به تولید جریان restrain لازم برای ممانعت از عملکرد سیبستم حفاظت ناشی از اشباع احتمالی ترانسهای جریان پست شود.

[Author]

Replies