ارائه راهکار جدید برای بهبود عملکرد رله های حفاظتی دیجیتال در خطوط انتقال کوتاه

خط انتقال یکی از مهمترین تجهیزات سیستم قدرت است، حفاظت خط انتقال از دیدگاه حفظ پایداری سیستم و جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات در اثر عبور جریان اتصال کوتاه دارای اهمیت بسیار زیادی است. با توجه به فاصله زیاد بین ترمینالهای ابتدا و انتهای خط، حفاظت خط انتقال یکی از پیچیده ترین انواع حفاظت در سیستم قدرت است. حفاظت خط انتقال به طرق مختلف صورت می گیرد. عمده ترین حفاظت در مورد خطوط متوسط و بلند حفاظت دیستانس است. این گونه حفاظت با محاسبه امپدانس و مقایسه آن با نواحی حفاظتی از قبل تعریف شده، عمل حفاظت را انجام می دهد. اما در مورد خطوط کوتاه استفاده از حفاظت دیستانس خطوط بلند با مشکلاتی روبرو است. به دلیل کوچک بودن امپدانس خطوط کوتاه، نسبت امپدانس منبع به امپدانس خط انتقال عدد بزرگی است و به همین علت خطوط کوتاه در رابطه با حفاظت دیستانس دچار مشکل هستند. افت ولتاژ روی خط انتقال که در محل رله به عنوان ولتاژ دیده شده توسط رله استفاده می شود بسیار کوچکتر از ولتاژ نامی سیستم است (این ولتاژ از تقسیم ولتاژ بین خط و منبع حاصل می شود). همین امر باعث می شود که کوچکترین خطا در اندازه گیری ولتاژ، عملکرد رله را دچار اختلال نماید. با توجه به اینکه ترانسفورماتورهای اندازه گیری در حوالی مقادیر نامی شان عملکرد مناسبی دارند؛ و در صورتی که ولتاژ محل رله بسیار کمتر از ولتاژ نامی سیستم باشد، دچار مشکل خواهند شد. همچنین ناحیه حفاظتی رله دیستانس برای خط کوتاه کوچکتر بوده و مقاومت خطا باعث خارج شدن خطا از حوزه حفاظت رله دیستانس می شود و رله برای خطای داخلی عمل نخواهد کرد. این دو مشکل اساسی رله های دیستانس در خطوط کوتاه باعث استفاده از روش های جریانی در حفاظت خطوط کوتاه شده است. روش های جریانی به دو صورت انجام می گیرد: مقایسه فاز جریان و استفاده از تفاضل جریان. این گونه روش حفاظتی نیاز به کانال مخابراتی پیچیده و سریع دارد تا اطلاعات بین دو پست با یکدیگر مبادله شوند. یک مزیت مهم روشهای جریانی عدم نیاز به اطلاعات ولتاژ می باشد. پس رله ای که از این روش استفاده می کند ساده تر است اما عیبی که برای این روش وجود دارد این است که هرگونه خطا در کانال مخابراتی باعث عملکرد نابجا و یا نادرست رله خواهد شد. روش مورد استفاده برای بهبود عملکرد سیستم حفاظت خطوط کوتاه بر مبنای رله های میکروپروسسوری است. یعنی فرض بر این است که با در اختیار داشتن یک پروسسور قوی، امکان انجام سریع هر گونه محاسبه ریاضی در فضای دیجیتال فراهم است. این فرض دور از واقع نیست. زیرا تقریبا تمامی رله هایی که در سیستم های قدرت جدید در حال نصب هستند از نوع میکروپروسسوری می باشند. با استفاده از امکانات رله های میکروپروسسوری، می توان به صورت نرم افزاری توابع جدیدی را در حفاظت مورد استفاده قرار داد. استفاده مناسب از این امکانات باعث می شود که انعطاف پذیری و قابلیت رله های حفاظتی میکروپروسسوری نسبت به انواع استاتیکی و الکترومکانیکی به طور چشمگیری افزایش یابد. در این پایان نامه از این امکان جدید به نحو مناسب استفاده خواهد شد. انتظار می رود روش جدید ارائه شده، در مقابل اثر مقاومت خطا، اثر infeed و اثر افت ولتاژ بیش از حد در خطوط انتقال کوتاه عملکرد مناسبی داشته باشد.