يتم تقديم البحث والتطوير لتقنية حماية المرحلات والمراقبة لنقل الجهد العالي جداً 1,000 كيلوفولت في الدول الأجنبية، ويتم طرح المشكلات التقنية ذات الصلة التي تحتاج إلى دراسة في هذا المجال في الصين. يتم تقديم منصة نظام حماية المرحلات والمراقبة لمحطة التحويل التي تم بناؤها على أساس معيار IEC 61850، والتي يمكن أن تتكيف مع خصائص نقل الجهد العالي جداً، مع قدرة قوية على الاستجابة في الوقت الحقيقي، وهي نوع من منصات المعلومات التي تدمج حماية المرحلات، والتحكم في الطوارئ، واستقرار النظام.

الكلمات الرئيسية: نقل الجهد العالي جداً؛ حماية المرحل؛ نظام المراقبة؛ نظام الطاقة

في الوقت الحالي، شكلت الصين شبكة طاقة إقليمية كبيرة مع الترابط بين شبكات الطاقة في شمال شرق الصين، شمال غرب الصين، شمال الصين، شرق الصين، وسط الصين وجنوب الصين. مع بناء قواعد الطاقة الكهرومائية الكبيرة، وقواعد الطاقة الحرارية وقواعد الطاقة النووية، من المؤكد أن هناك حاجة لنقل الطاقة على مسافات طويلة وبقدرات كبيرة عبر الجهد العالي جداً أو الجهد العالي جداً. في شبكة الطاقة الحالية في الصين، أعلى مستوى جهد للتيار المستمر هو ± 500 كيلوفولت، وأعلى مستوى جهد للتيار المتردد هو أيضاً 500 كيلوفولت. في السنوات القليلة المقبلة، سيكون هناك جهد متردد 750 كيلوفولت، وحتى مستوى جهد متردد 1,000 كيلوفولت وما فوق. لذلك، فإن تقنية نقل الطاقة ذات الجهد العالي جداً، وخاصة بعض القضايا التقنية الرئيسية للدراسة المتعمقة، ضرورية جداً.

1 حالة تكنولوجيا نقل الجهد العالي جداً المحلية والأجنبية واتجاهات التطوير

من الوضع الخارجي، فإن الولايات المتحدة وكندا والبرازيل وفنزويلا وجنوب أفريقيا وغيرها من الدول لديها خطوط نقل بجهد 750 كيلوفولت قيد التشغيل؛ كازاخستان إكيباستوز

خط نقل كوكشتاف بجهد 1,200 كيلوفولت، تم تشغيل الخط في عام 1985، وهو يحتوي فقط على خط عائد واحد، بطول 900 كيلومتر، باستخدام موصل مقسم 8 A1/ST330/43.

تم بناء خط تجريبي أحادي الدائرة بجهد 1,000 كيلوفولت بالقرب من بيزا بواسطة شركة الطاقة الإيطالية إنيل. ومع ذلك، لم يتم استخدام هذا المستوى من الجهد للنقل على الشبكة الإيطالية حتى الآن. بين عامي 1975 و 1979، كلفت شركة BPA Power الأمريكية خطًا تجريبيًا في أوريغون بحد أقصى جهد 1,200 كيلوفولت، بهدف التحقيق في التأثيرات البيئية عند هذا المستوى من الجهد. ومع ذلك، لم يتم استخدام هذا المستوى من الجهد في شبكة BPA حتى الآن. تقوم شركة طوكيو للطاقة الكهربائية في اليابان الآن ببناء أول خط هوائي مزدوج الدائرة في العالم بجهد 1,000 كيلوفولت وطول 287 كم. الحد الأقصى لجهد خط النقل هو 1,100 كيلوفولت، والحد الأقصى للتيار المستمر هو 8,000 أمبير، والسعة الطبيعية لكل خط تعود إلى حوالي 5,000 ميغاوات، وسعة الخط المزدوج تعود إلى حوالي 13,000 ميغا فولت أمبير، وعرض الممر لا يزال محدودًا بـ 100 متر، وارتفاع البرج حوالي 110 متر، ومتوسط مسافة التوقف 549 متر، وتباعد طور الموصل 9 متر. يتم استخدام 8 موصلات مقسمة، و8 أسلاك من الألمنيوم ذات النواة الفولاذية، كل مقطع عرضي 610 مم² أو 810 مم²، مع استخدام 8 موصلات مقسمة، و8 أسلاك من الألمنيوم ذات النواة الفولاذية، كل مقطع 610 مم² أو 810 مم²، مع استخدام هذا المستوى من الجهد. يتم ترتيبها في شكل مثمن، وقطرها الفعال حوالي 1 متر، وهذا السلك المقسم له مجال كهربائي موحد، وضجيج كورونا صغير جدًا. يتم استخدام سلكين أرضيين هوائيين للحماية من الصواعق، يحتوي كل منهما على 5 مجموعات من 6 ألياف بصرية. يتكون كل تجميع عازل من سلسلتين أو أربع سلاسل عازلة تحتوي على 40 عازلًا لكل سلسلة، وطول سلاسل العوازل حوالي 9 متر.

لقد أجرت الصين سابقًا بعض الأبحاث الأولية الأساسية حول تكنولوجيا ومعدات نقل وتحويل الطاقة لمستويات الجهد التي تزيد عن 500 كيلوفولت تيار متردد. من أجل التعاون مع مناقصة حماية المرحلات لنظام 750 كيلوفولت لشبكة شمال غرب البلاد وتوفير البيانات الفنية اللازمة لتصميم وتشغيل وأبحاث نظام حماية المرحلات 750 كيلوفولت، كلفت شبكة شمال غرب البلاد مختبر النمذجة الديناميكية بمعهد نظام أكاديمية العلوم الكهربائية الصينية بإجراء اختبار نمذجة ديناميكية لجهاز حماية المرحلات لنظام 750 كيلوفولت. المختبر هو الأول في الصين الذي يمكنه محاكاة نظام 750 كيلوفولت من حيث النمذجة الديناميكية، وهو مختبر حماية مرحلات نانروي، وحماية مرحلات من أربع جهات، وGuodian Nanshi، وXu Jigong، وABB، وGE، وALSTOM وTMT & D، حيث تم اختبار 37 مجموعة من منتجات حماية المرحلات من حيث حماية الخطوط، وحماية المحولات، وحماية المحولات وحماية القضبان وغيرها من جوانب النمذجة الديناميكية، وكان الاختبار هو الأول من نوعه في البلاد، وكان الاختبار هو الأول من نوعه على نطاق واسع. كان نطاق الاختبار هو الأول من نوعه في الصين، وقد تلقى اهتمامًا واسعًا في الداخل والخارج.

2 حالة البحث والتطوير لتقنية حماية ومراقبة أجهزة الحماية لنقل الطاقة الفائقة العلوية الأجنبية

(1) AREVA. تم تأسيس شركة Shanghai AREVA Power Automation Co.، Ltd. في سبتمبر 2001 كمشروع مشترك بين مجموعة AREVA (تمتلك 59%) وشركة Shanghai Power Transmission and Distribution Company Limited (تمتلك 41%)، وقد استحوذت على قسم نقل وتوزيع الطاقة من شركة Alstom الفرنسية بالكامل. هذا هو أول مركز بحثي لشركة AREVA Power Automation في الصين. المهمة الرئيسية لهذا المركز البحثي هي إجراء أبحاث حول مبادئ حماية المرحلات لخطوط النقل فائق الجهد وتطوير التكنولوجيا، وتطوير أجهزة حماية المرحلات وغيرها من أجهزة الأتمتة الأمنية المناسبة لأنظمة الطاقة فائق الجهد.

(2) سيمنز. تقدم سيمنز سلسلة SIPROTEC من منتجات حماية المرحلات الدقيقة المناسبة لأنظمة الطاقة ذات الجهد العالي جداً والمولدات، والتي لا تتمكن فقط من التحكم في المعدات الأساسية ذات الجهد العالي جداً، ولكنها أيضاً قادرة على عرض القيم المقاسة في الوقت الحقيقي وتحقيق التحكم عن طريق الفواصل. مع قاعدة بيانات فواصل كاملة وواجهات اتصال لمختلف البروتوكولات، يمكن تحليل بيانات الحماية وإدارتها بواسطة المستخدم. السمة الأكثر بروزاً في سلسلة SIPROTEC من المرحلات الدقيقة هي أن جميع الوظائف المتعلقة بالمعدات الثانوية يمكن دمجها في جهاز واحد لكل فاصل باستخدام الذكاء الاصطناعي. يمكن أيضاً استخدام سلسلة SIPROTEC من المرحلات الدقيقة كجزء لا يتجزأ من نظام أتمتة المحطات الفرعية SICAM للتكوين الأمثل.

(3) GE. على الرغم من أن GE دخلت سوق الصين في وقت مبكر نسبيًا، إلا أن منتجاتها من أنظمة حماية المرحلات والمراقبة دخلت في وقت متأخر نسبيًا، لذا فإن أداء المنتج أقل في مستخدمي الطاقة في الصين. منتجات حماية المرحلات لمحطة التحويل ذات الجهد العالي جدًا من GE المستندة إلى تقنية ALPS أكثر تكيفًا، حيث يمكن اختيار التعويض التسلسلي، وفصل الطور الفردي، وفصل الطور الثلاثي وإعادة الإغلاق للخط، وهي جهاز حماية رقمي متعدد الوظائف.

(4) شركة TMT&D. على عكس الشركات الأخرى، فإن المعدات الأساسية ومنتجات حماية المرحلات لشركة TMT&D لا تتمتع بأداء تشغيلي عند مستويات جهد تبلغ 1,000 كيلوفولت وما فوق، وبالتأكيد لا تملك خبرة في البحث والتطوير، والاختبار، والبناء، وتشغيل المنتجات عند مستويات جهد تبلغ 1,000 كيلوفولت وما فوق. على الرغم من أن أنواع الحماية لديها كاملة، إلا أن وضع التكوين وواجهة الإنسان والآلة تختلف تمامًا عن بلدنا.

3 نظام حماية ومراقبة المرحلات الفرعية قائم على معيار IEC 61850

　　لقد أكمل معهد أبحاث الطاقة الكهربائية في الصين (CEPRI) البحث التجريبي الأولي حول تحقيق أتمتة المحطات الفرعية استنادًا إلى معيار IEC 61850، وقد طور بنجاح منصة نظام حماية ومراقبة المرحلات للمحطات الفرعية استنادًا إلى معيار IEC 61850.