W jaki sposób przekaźniki telezabezpieczeń chronią linie przesyłowe wysokiego napięcia?

06 11, 2025

Nowoczesna sieć elektryczna to arcydzieło inżynierii – rozległa i połączona sieć zaprojektowana w celu dostarczania energii ze źródeł wytwórczych do użytkowników końcowych z niezwykłą niezawodnością. W sercu tego systemu znajdują się linie przesyłowe wysokiego napięcia, czyli tętnice mięśniowe, które przenoszą ogromne ilości energii na ogromne odległości. Bezpieczeństwo i stabilność tych krytycznych ścieżek są najważniejsze, a ich ochrona to wyrafinowana dyscyplina. Do najważniejszych elementów tego schematu zabezpieczającego należy wyspecjalizowane urządzenie zwane przekaźnikiem telezabezpieczenia.

Zrozumienie wrażliwości sieci i potrzeba szybkości

Linie przesyłowe wysokiego napięcia są narażone na różnorodne potencjalne uszkodzenia, takie jak uderzenia pioruna, awaria sprzętu lub kontakt z ciałami obcymi. Kiedy wystąpi usterka, może ona spowodować ogromny skok prądu, uszkodzić kosztowny sprzęt, taki jak transformatory i wyłączniki automatyczne, i doprowadzić do powszechnych przerw w dostawie prądu. Podstawowym celem każdego systemu zabezpieczającego jest możliwie najszybsza identyfikacja i wyizolowanie usterki, aby zminimalizować uszkodzenia i utrzymać ogólną stabilność systemu.

Lokalne przekaźniki zabezpieczające znajdują się na każdym końcu linii przesyłowej w celu wykrywania tych anomalii. Są bardzo skuteczne w usuwaniu zwarć występujących bezpośrednio w wyznaczonej strefie. Jednakże poważnym wyzwaniem są awarie występujące na długich liniach przesyłowych. Z perspektywy pojedynczego przekaźnika na jednym końcu linii, awaria na drugim końcu może być trudna do odróżnienia od normalnego stanu dużego obciążenia lub usterki w sąsiedniej sekcji. Ta niepewność może prowadzić do opóźnionego wyłączenia, co jest niedopuszczalne dla stabilności systemu.

Stąd koncepcja teleochrona staje się krytyczny. Sam termin jest połączeniem słów „telekomunikacja” i „ochrona”, precyzyjnie opisując jego funkcję. A teleochrona relay nie jest samodzielnym urządzeniem, ale raczej systemem integrującym przekaźnik zabezpieczeniowy z kanałem komunikacyjnym, umożliwiającym przekaźnikom na obu końcach linii przesyłowej wymianę krytycznych informacji o stanie i błędach w czasie rzeczywistym. Podstawową wartością tych systemów jest szybkość i selektywność . Umożliwiając komunikację przekaźników, mogą one podejmować bardziej świadome, skoordynowane decyzje dotyczące izolowania usterek w ciągu milisekund, znacznie szybciej niż jakikolwiek lokalny system zabezpieczeń byłby w stanie to osiągnąć niezależnie.

Podstawowa zasada: usuwanie usterek przyspieszone komunikacją

Podstawowe działanie a teleochrona system można zrozumieć, badając prostą linię przesyłową z dwoma terminalami. Na każdym terminalu – podstacji A i podstacji B – znajduje się wyłącznik automatyczny sterowany przez lokalny przekaźnik ochronny. Każdy z tych przekaźników jest podłączony do teleochrona relay .

Podstawową rolą teleochrona relay polega na wysyłaniu i odbieraniu sygnałów wyłączających lub sygnałów blokujących do i od zdalnego końca. Gdy przekaźnik wykryje usterkę, nie wyłącza natychmiast lokalnego wyłącznika w oparciu wyłącznie o własne pomiary. Zamiast tego wykorzystuje kanał komunikacyjny, aby podzielić się swoją perspektywą z przekaźnikiem na drugim końcu.

Rozważmy na przykład awarię wewnętrzną — taką, która występuje bezpośrednio na linii przesyłowej pomiędzy podstacjami A i podstacjami B. Przekaźnik w podstacji A wykryje awarię i natychmiast wyśle sygnał wyłączenia za pośrednictwem teleochrona relay do podstacji B. Jednocześnie przekaźnik w podstacji B również wykryje awarię i wyśle sygnał wyłączenia do podstacji A. Po odebraniu sygnału, terminale każdego terminala teleochrona relay wyda polecenie otwarcia lokalnego wyłącznika, izolując uszkodzoną linię od obu końców niemal jednocześnie. To skoordynowane działanie zapewnia całkowite i możliwie najszybsze wyłączenie zwarcia.

Proces ten jest zupełnie inny w przypadku usterki zewnętrznej, np. na innej linii podłączonej do podstacji B. W tym scenariuszu przekaźnik w podstacji A może wykryć zakłócenie, ale przekaźnik w podstacji B rozpozna je jako zdarzenie zewnętrzne i wyśle sygnał blokujący do podstacji A. Po otrzymaniu tego bloku, teleochrona relay w podstacji A zapobiegnie zadziałaniu lokalnego wyłącznika, unikając w ten sposób niepotrzebnych przestojów na sprawnej linii. Ta selektywność jest kluczową korzyścią, zwiększającą ogólną niezawodność sieci.

Anatomia systemu teleochrony: kluczowe elementy

Kompletny teleochrona scheme składa się z kilku zintegrowanych elementów, które działają w harmonii. Zrozumienie tej anatomii ma kluczowe znaczenie dla oceny niezawodności systemu.

Przekaźnik zabezpieczający: Jest to inteligentne urządzenie, które stale monitoruje parametry elektryczne, takie jak prąd, napięcie i częstotliwość. Wykorzystuje te dane do ustalenia, czy istnieje stan błędu. Nowoczesne przekaźniki numeryczne mają zaawansowaną logikę wykrywania usterek i kierunkowości.

Terminal Telezabezpieczeń (lub Przekaźnik): Jest to wyspecjalizowany interfejs komunikacyjny. Pobiera polecenie z urządzenia zabezpieczeniowego (np. „wyłączenie” lub „blokada”) i konwertuje je na bezpieczny format wiadomości w celu transmisji przez kanał komunikacyjny. Po stronie odbiorczej dekoduje nadchodzącą wiadomość i przedstawia zatwierdzone polecenie lokalnemu przekaźnikowi zabezpieczającemu. Zaciski te zostały zaprojektowane z myślą o ekstremalnej prędkości i wysokiej odporności na zakłócenia.

Kanał komunikacyjny: Jest to medium fizyczne lub logiczne, które przenosi sygnał między dwoma końcami. Wybór kanału ma znaczący wpływ na wydajność, koszt i niezawodność systemu teleochrona system .

Tabela: Wspólne kanały komunikacyjne dla systemów telezabezpieczeń

Sprzęt interfejsu: Obejmuje to modemy, multipleksery i inne urządzenia, które kondycjonują sygnał do transmisji w określonym kanale, na przykład przekształcają sygnały elektryczne na impulsy świetlne dla komunikacja światłowodowa .

Podstawowe schematy telezabezpieczenia: przejazd z bezpośrednim transferem i zezwolenie na nadmierne wysięgnięcie

Logika rządząca tym, jak teleochrona relays interakcja definiuje schemat. Dwa najpopularniejsze schematy to podróż z bezpośrednim transferem i podróż z zezwoleniem na przekroczenie zasięgu.

Podróż z bezpośrednim transferem (DTT) to najprostszy i najbezpieczniejszy schemat dla niektórych zastosowań. W schemacie naziemnej telewizji cyfrowej, jeśli przekaźnik na jednym końcu zdecyduje się wyzwolić lokalny wyłącznik z powodu ostatecznie zidentyfikowanej usterki, takiej jak awaria szyny zbiorczej w jego własnej podstacji, jednocześnie wyśle ​​bezpośrednie, bezwarunkowe polecenie wyłączenia do zdalnego końca. Dzięki temu zdalny wyłącznik również się otworzy, zapobiegając przedostaniu się zwarcia z drugiej strony. DTT jest często używany jako rezerwowy lub w określonych scenariuszach, w których lokalna logika wyłączania jest uważana za całkowicie niezawodną w inicjowaniu zdalnego wyłączenia. Bezpieczeństwo jest utrzymywane przez środki bezpieczeństwa sygnału aby zapobiec fałszywym wyłączeniom spowodowanym fałszywymi sygnałami.

Zezwolenie na podróż transferową z nadmiernym wysięgiem (POTT) jest jednym z najczęściej używanych teleochrona schemes do ochrony linii. Oferuje doskonałą równowagę szybkości i bezpieczeństwa. W tym schemacie każdy przekaźnik jest wyposażony w strefę nadmiernego zasięgu — ustawienie wykraczające poza zdalny koniec linii. Jeśli przekaźnik wykryje błąd w strefie nadmiernego zasięgu, wysyła sygnał „pozwolenia” do zdalnego końca. Wyłączy swój lokalny wyłącznik tylko wtedy, gdy zostaną spełnione jednocześnie dwa warunki: 1) wykryje zwarcie w strefie nadmiernego zasięgu oraz 2) otrzyma sygnał zezwolenia ze strony zdalnej. Ta logika „dwa z dwóch” zapewnia wysokie bezpieczeństwo przed fałszywymi wyłączeniami. Otrzymanie sygnału zezwolenia potwierdza, że ​​zdalny przekaźnik również widzi usterkę, potwierdzając, że znajduje się ona w chronionym odcinku linii.

Krytyczna charakterystyka działania telekomunikacyjnych przekaźników ochronnych

Podczas oceniania przekaźniki zabezpieczające telekomunikacyjne kilka parametrów wydajnościowych ma ogromne znaczenie. Specyfikacje te bezpośrednio wpływają na bezpieczeństwo i niezawodność systemu ochrony.

Czas pracy: Jest to całkowity czas od momentu wydania polecenia przez przekaźnik zabezpieczeniowy do chwili odebrania sygnału zdalnego teleochrona relay przedstawia wyjście. Czas ten musi być niezmiennie bardzo szybki, zwykle w zakresie od 8 do 15 milisekund w przypadku nowoczesnych urządzeń cyfrowych. Nie obejmuje to własnego czasu pracy wyłącznika.

Bezpieczeństwo: W terminologii dotyczącej zabezpieczeń bezpieczeństwo odnosi się do zdolności systemu do unikania nieprawidłowego działania w warunkach wolnych od usterek. Bardzo bezpieczny teleochrona relay został zaprojektowany z solidnymi funkcjami odrzucającymi fałszywe polecenia, które mogą być wywołane szumem, zakłóceniami lub stanami przejściowymi systemu zasilania. Bezpieczeństwo jest najważniejsze ponieważ fałszywe wyłączenie może zdestabilizować sieć w takim samym stopniu, jak niepowodzenie wyłączenia.

Niezawodność: Jest to zdolność systemu do prawidłowego działania w przypadku wystąpienia prawdziwego błędu. Niezawodny system zapewnia pomyślną transmisję i odbiór prawdziwego polecenia wyłączenia, nawet w niekorzystnych warunkach kanału. Projektanci często wdrażają redundantne kanały komunikacji w celu zwiększenia niezawodności.

Dostępność: Jest to ogólna miara gotowości systemu do pełnienia swojej funkcji. Jest to funkcja zarówno bezpieczeństwa, jak i niezawodności, a jest zwiększona dzięki komponentom o wysokiej niezawodności, redundantnym zasilaczom i niezawodnemu zarządzaniu ścieżkami komunikacyjnymi.

Monitorowanie i diagnostyka kanałów: Nowoczesne teleochrona relays są wyposażone w zaawansowane funkcje autodiagnostyki i monitorowania kanałów. Mogą w sposób ciągły oceniać stan i integralność łącza komunikacyjnego, generując alarmy w przypadku degradacji lub awarii. Pozwala to na proaktywną konserwację i zapobiega działaniu systemu zabezpieczającego w stanie uszkodzonym.