چگونه رله های حفاظت از راه دور از خطوط انتقال برق با ولتاژ بالا محافظت می کنند؟

06 11, 2025

شبکه برق مدرن یک شاهکار مهندسی است، یک شبکه گسترده و متصل به هم که برای رساندن برق از منابع تولید به کاربران نهایی با قابلیت اطمینان قابل توجه طراحی شده است. در قلب این سیستم، خطوط انتقال ولتاژ بالا، شریان‌های عضلانی قرار دارند که مقادیر بسیار زیادی انرژی را در فواصل وسیع حمل می‌کنند. امنیت و ثبات این مسیرهای حیاتی بسیار مهم است و حفاظت از آنها یک رشته پیچیده است. یکی از حیاتی ترین اجزای این طرح حفاظتی یک دستگاه تخصصی است که به عنوان رله حفاظت از راه دور شناخته می شود.

درک آسیب پذیری Grid و نیاز به سرعت

خطوط انتقال فشار قوی در معرض انواع خطاهای احتمالی مانند برخورد صاعقه، خرابی تجهیزات یا تماس با اجسام خارجی هستند. هنگامی که یک خطا رخ می دهد، می تواند باعث افزایش شدید جریان شود، به تجهیزات گران قیمت مانند ترانسفورماتورها و قطع کننده های مدار آسیب برساند و منجر به قطع برق گسترده شود. هدف اولیه هر سیستم حفاظتی شناسایی و جداسازی یک خطا در سریع ترین زمان ممکن برای به حداقل رساندن آسیب و حفظ ثبات کلی سیستم است.

رله های حفاظتی محلی در هر انتهای یک خط انتقال برای تشخیص این ناهنجاری ها مستقر هستند. آنها در پاکسازی گسل هایی که مستقیماً در منطقه تعیین شده آنها رخ می دهد بسیار مؤثر هستند. با این حال، یک چالش مهم با خطاهایی که در خطوط انتقال طولانی رخ می دهد، به وجود می آید. از منظر یک رله منفرد در یک انتهای خط، تشخیص خطا در انتهای خط از یک وضعیت معمولی با بار زیاد یا یک خطا در یک بخش مجاور دشوار است. این عدم قطعیت می تواند منجر به تاخیر در خاموش شدن شود که برای پایداری سیستم غیرقابل قبول است.

اینجاست که مفهوم حفاظت از راه دور انتقادی می شود. این اصطلاح خود مجموعه‌ای از «ارتباطات» و «حفاظت» است که دقیقاً عملکرد آن را توصیف می‌کند. الف حفاظت از راه دور relay یک دستگاه مستقل نیست بلکه سیستمی است که یک رله حفاظتی را با یک کانال ارتباطی ادغام می کند و به رله ها در هر دو انتهای خط انتقال اجازه می دهد تا وضعیت بحرانی و اطلاعات خطا را در زمان واقعی مبادله کنند. پیشنهاد ارزش اصلی این سیستم ها است سرعت و گزینش پذیری . با فعال کردن رله‌ها برای برقراری ارتباط، آنها می‌توانند تصمیمات آگاهانه‌تر و هماهنگ‌تری برای جداسازی خطاها در عرض میلی‌ثانیه اتخاذ کنند، بسیار سریع‌تر از هر طرح حفاظتی محلی که می‌توان به طور مستقل به آن دست یافت.

اصل اصلی: رفع عیب تسریع شده در ارتباط

عملیات اساسی الف حفاظت از راه دور system را می توان با بررسی یک خط انتقال ساده دو ترمینالی فهمید. در هر ترمینال - پست A و پست B - یک قطع کننده مدار وجود دارد که توسط یک رله حفاظتی محلی کنترل می شود. هر یک از این رله ها به a متصل می شوند حفاظت از راه دور relay .

نقش اولیه از حفاظت از راه دور relay ارسال و دریافت سیگنال های سفر یا مسدود کردن سیگنال ها به و از انتهای راه دور است. هنگامی که یک رله یک عیب را تشخیص می‌دهد، فقط بر اساس اندازه‌گیری‌های خودش، بلافاصله مدارشکن محلی خود را خاموش نمی‌کند. در عوض، از کانال ارتباطی برای به اشتراک گذاشتن چشم انداز خود با رله در انتهای مقابل استفاده می کند.

به عنوان مثال، یک خطای داخلی را در نظر بگیرید - یک خطا که مستقیماً در خط انتقال بین پست A و پست B رخ می دهد. رله در پست A خطا را تشخیص می دهد و فوراً یک سیگنال سفر از طریق پست ارسال می کند. حفاظت از راه دور relay به پست B. به طور همزمان، رله در پست B نیز خطا را تشخیص داده و سیگنال سفر را به پست A ارسال می کند. با دریافت سیگنال، هر پایانه حفاظت از راه دور relay به قطع کننده مدار محلی خود دستور می دهد تا باز شود و خط معیوب را تقریباً به طور همزمان از هر دو سر جدا می کند. این اقدام هماهنگ تضمین می کند که خطا به طور کامل و با بیشترین سرعت ممکن قطع شود.

این فرآیند برای یک خطای خارجی بسیار متفاوت است، مانند خطای روی خط دیگری که به پست B متصل است. در این سناریو، رله در پست A ممکن است اختلال را ببیند اما رله در پست B آن را به عنوان یک رویداد خارجی تشخیص داده و یک سیگنال مسدود کننده را به پست A ارسال می کند. با دریافت این بلوک، حفاظت از راه دور relay در پست A از خاموش شدن قطع کننده محلی خود جلوگیری می کند و در نتیجه از قطعی غیر ضروری در یک خط سالم جلوگیری می کند. این انتخاب یک مزیت کلیدی است که قابلیت اطمینان کلی شبکه را افزایش می دهد.

آناتومی یک سیستم محافظت از راه دور: اجزای کلیدی

یک کامل حفاظت از راه دور scheme از چندین مؤلفه یکپارچه تشکیل شده است که به طور هماهنگ کار می کنند. درک این آناتومی برای درک قابلیت اطمینان سیستم بسیار مهم است.

رله حفاظتی: این دستگاه هوشمند است که به طور مداوم پارامترهای الکتریکی مانند جریان، ولتاژ و فرکانس را کنترل می کند. از این داده ها برای تعیین وجود شرایط خطا استفاده می کند. رله های عددی مدرن منطق پیچیده ای برای تشخیص عیب و جهت دهی دارند.

ترمینال (یا رله) حفاظت از راه دور: این رابط ارتباطی تخصصی است. فرمان را از رله حفاظتی می گیرد (به عنوان مثال، "سفر" یا "بلاک") و آن را به یک قالب پیام امن برای انتقال از طریق کانال ارتباطی تبدیل می کند. در انتهای گیرنده، پیام دریافتی را رمزگشایی می کند و یک فرمان معتبر را به رله حفاظت محلی ارائه می دهد. این پایانه ها برای سرعت بسیار بالا و ایمنی بالای سر و صدا طراحی شده اند.

کانال ارتباطی: این رسانه فیزیکی یا منطقی است که سیگنال را بین دو انتها حمل می کند. انتخاب کانال تاثیر بسزایی بر عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان کانال دارد حفاظت از راه دور system .

جدول: کانال های ارتباطی مشترک برای سیستم های حفاظت از راه دور

تجهیزات رابط: این شامل مودم ها، مالتی پلکسرها و سایر دستگاه هایی است که سیگنال را برای انتقال از طریق کانال خاص، مانند تبدیل سیگنال های الکتریکی به پالس های نوری برای ارتباط فیبر نوری .

طرح های حفاظت از راه دور اولیه: سفر انتقال مستقیم و بیش از حد مجاز

منطق حاکم بر چگونگی حفاظت از راه دور relays تعامل، طرح را تعریف می کند. دو طرح متداول عبارتند از سفر انتقال مستقیم و سفر انتقال بیش از حد مجاز.

سفر انتقال مستقیم (DTT) ساده ترین و امن ترین طرح برای برنامه های خاص است. در یک طرح DTT، اگر یک رله در یک انتها تصمیم بگیرد که قطع کننده محلی خود را به دلیل نقصی که به طور قطعی شناسایی کرده است، خاموش کند - مانند یک خطای شین در ایستگاه پست خود - به طور همزمان یک فرمان سفر مستقیم و بدون قید و شرط به انتهای راه دور ارسال می کند. این تضمین می‌کند که ریموت‌شکن نیز باز می‌شود و از تغذیه خطا از طرف دیگر جلوگیری می‌کند. DTT اغلب به عنوان پشتیبان یا برای سناریوهای خاصی استفاده می شود که در آن منطق قطع محلی برای شروع یک سفر از راه دور کاملاً قابل اعتماد در نظر گرفته می شود. امنیت از طریق حفظ می شود اقدامات امنیتی سیگنال برای جلوگیری از سفرهای نادرست سیگنال های جعلی.

سفر انتقال بیش از حد مجاز (POTT) یکی از پرکاربردترین هاست حفاظت از راه دور schemes برای حفاظت از خط این تعادل عالی از سرعت و امنیت را ارائه می دهد. در این طرح، هر رله مجهز به یک منطقه فراگیر است - تنظیمی که فراتر از انتهای راه دور خط گسترش می یابد. اگر یک رله یک خطا را در منطقه بیش از حد خود تشخیص دهد، یک سیگنال "مجوز" را به انتهای راه دور ارسال می کند. تنها در صورتی قطع کننده محلی خود را خاموش می کند که دو شرط به طور همزمان برآورده شود: 1) خطا را در منطقه بیش از حد خود تشخیص دهد و 2) سیگنال مجاز را از انتهای راه دور دریافت کند. این منطق "دو از دو" امنیت بالایی را در برابر سفرهای نادرست فراهم می کند. دریافت سیگنال مجاز تأیید می کند که رله راه دور نیز خطا را می بیند و تأیید می کند که در قسمت خط محافظت شده است.

ویژگی های حیاتی عملکرد رله های حفاظتی مخابراتی

هنگام ارزیابی رله های حفاظتی مخابراتی ، چندین پارامتر عملکرد از اهمیت بالایی برخوردار هستند. این مشخصات به طور مستقیم بر امنیت و قابلیت اطمینان سیستم حفاظتی تأثیر می گذارد.

زمان عملیات: این کل زمان از لحظه ای که رله حفاظتی یک فرمان را صادر می کند تا لحظه ای است که ریموت کنترل می کند حفاظت از راه دور relay خروجی ارائه می دهد. این زمان باید به طور مداوم فوق سریع باشد، معمولاً در محدوده 8 تا 15 میلی ثانیه برای دستگاه های دیجیتال مدرن. این شامل زمان کار خود قطع کننده مدار نمی شود.

امنیت: در اصطلاح حفاظتی، امنیت به توانایی سیستم برای جلوگیری از عملکرد نادرست در شرایط بدون خطا اشاره دارد. بسیار امن حفاظت از راه دور relay با ویژگی های قوی برای رد دستورات نادرست که می تواند توسط نویز، تداخل، یا گذرا سیستم قدرت ایجاد شود، طراحی شده است. امنیت در درجه اول اهمیت قرار دارد زیرا یک سفر نادرست می تواند شبکه را بی ثبات کند به همان اندازه که شکست در سفر.

قابلیت اطمینان: این توانایی سیستم برای عملکرد صحیح در صورت وجود یک شرایط خطای واقعی است. یک سیستم قابل اعتماد تضمین می‌کند که یک فرمان سفر واقعی با موفقیت ارسال و دریافت می‌شود، حتی در شرایط نامطلوب کانال. طراحان اغلب اجرا می کنند کانال های ارتباطی اضافی برای افزایش قابلیت اطمینان

در دسترس بودن: این معیار کلی آمادگی سیستم برای انجام عملکرد خود است. این تابعی از امنیت و قابلیت اطمینان است و از طریق قطعات با قابلیت اطمینان بالا، منابع تغذیه اضافی و مدیریت مسیرهای ارتباطی قوی افزایش می یابد.

نظارت و تشخیص کانال: مدرن حفاظت از راه دور relays مجهز به قابلیت های پیشرفته خود تشخیصی و نظارت بر کانال هستند. آنها می توانند به طور مداوم سلامت و یکپارچگی پیوند ارتباطی را ارزیابی کنند و هشدارهایی را برای تخریب یا خرابی ارائه دهند. این امکان نگهداری پیشگیرانه را فراهم می کند و از عملکرد سیستم حفاظتی در حالت آسیب دیده جلوگیری می کند.