Se introduce la investigación y el desarrollo de la tecnología de protección y monitoreo de relés para la transmisión de ultra alta tensión de 1,000 kV en el extranjero, y se plantean los problemas técnicos relevantes que necesitan ser estudiados en esta área en China. Se presenta una plataforma de sistema de protección y monitoreo de relés de subestación construida sobre la base de la norma IEC 61850, que puede adaptarse a las características de la transmisión de ultra alta tensión, con un fuerte tiempo real, y es una especie de plataforma de información que integra la protección de relés, el control de emergencia y la estabilización del sistema.

Palabras clave: transmisión de extra-alta tensión; protección de relés; sistema de monitoreo; sistema eléctrico

En la actualidad, China ha formado una gran red de energía regional con la interconexión de las redes eléctricas del Noreste, Noroeste, Norte de China, Este de China, Centro de China y Sur de China. Con la construcción de grandes bases de energía hidroeléctrica, bases de energía térmica y bases de energía nuclear, seguramente habrá una demanda de transmisión de ultra alta tensión o alta tensión de larga distancia y gran capacidad. En la red eléctrica existente de China, el nivel de voltaje más alto de DC es de ± 500 kV, y el nivel de voltaje más alto de AC también es de 500 kV. En los próximos años, se espera el AC de 750 kV, e incluso niveles de voltaje de AC de 1,000 kV y superiores. Por lo tanto, es muy necesario estudiar en profundidad la tecnología de transmisión de energía de ultra alta tensión, especialmente algunos problemas técnicos clave.

1 Estado y tendencia de desarrollo de la tecnología de transmisión de ultra alta tensión en el país y en el extranjero

Desde la situación exterior, Estados Unidos, Canadá, Brasil, Venezuela y Sudáfrica y otros países tienen líneas de transmisión de nivel de voltaje AC 750 kV en operación; Kazajistán Ekibastuz

Kokchetav línea de transmisión nivel de voltaje de 1,200 kV, la línea se puso en funcionamiento en 1985, solo una línea de retorno, 900 km de largo, utilizando conductor dividido 8 A1/ST330/43.

Una línea experimental de circuito simple de 1 000 kV ha sido construida cerca de Pisa por la compañía eléctrica italiana Enel. Sin embargo, este nivel de voltaje no se ha utilizado para la transmisión en la red italiana hasta la fecha. Entre 1975 y 1979, la compañía eléctrica BPA de EE. UU. encargó una línea experimental en Oregón con un voltaje máximo de 1 200 kV, con el objetivo de investigar los impactos ambientales a este nivel de voltaje. Sin embargo, este nivel de voltaje no se ha utilizado en la red BPA hasta la fecha. La Compañía de Electricidad de Tokio en Japón está construyendo ahora la primera línea aérea de doble circuito de CA del mundo con una clasificación de voltaje de 1 000 kV y una longitud de 287 km. La línea de transmisión tiene un voltaje de trabajo máximo de 1 100 kV, una corriente continua máxima de 8 000 A, la capacidad natural de cada línea regresa a aproximadamente 5 000 MW, la capacidad de la línea de doble retorno es de aproximadamente 13 000 MVA, el ancho del corredor sigue limitado a 100 m, la altura de la torre es de aproximadamente 110 m, la distancia promedio de parada es de 549 m, el espaciado de fase del conductor es de 9 m. Se utiliza un conductor dividido de 8, 8 alambres trenzados de aluminio con núcleo de acero, cada sección de 610 mm2 o 810 mm2, con el uso de 8 conductores divididos, 8 alambres trenzados de aluminio con núcleo de acero, cada sección de 610 mm2 o 810 mm2, dispuestos en forma octagonal, su diámetro efectivo es de aproximadamente 1 m, este cable dividido tiene una uniformidad de campo eléctrico, el ruido corona es muy pequeño. Se utilizan dos cables de tierra aéreos para protección contra rayos, cada uno de los cuales contiene 5 grupos de 6 fibras ópticas. Cada conjunto de aisladores consta de dos o cuatro cadenas de aisladores con 40 aisladores por cadena, y la longitud de las cadenas de aisladores es de aproximadamente 9 m.

China ha realizado anteriormente algunas investigaciones preliminares básicas sobre tecnología y equipos de transmisión y transformación de energía para niveles de voltaje superiores a 500 kV AC. Con el fin de cooperar con la licitación de protección de relés del sistema de 750 kV para la Red del Noroeste y proporcionar los datos técnicos necesarios para el diseño, operación e investigación científica de la protección de relés del sistema de 750 kV, la Red del Noroeste encargó al Laboratorio de Modelado Dinámico del Instituto de Sistemas de la Academia de Ciencias de la Electricidad de China llevar a cabo la prueba de modelado dinámico del dispositivo de protección de relés del sistema de 750 kV. El laboratorio es el primero en China que puede simular el modo dinámico del sistema de 750 kV, es Nanrui protección de relés, cuatro lados de la protección de relés, Guodian Nanshi, Xu Jigong, ABB, GE, ALSTOM y TMT & D los ocho famosos fabricantes de protección de relés de un total de 37 conjuntos de productos de protección de relés de protección de línea, protección de reactores, protección de transformadores y protección de barras y otros aspectos del modo dinámico de la prueba, la prueba es la primera de su tipo en el país, la prueba es la primera vez que se realiza a gran escala. La escala de la prueba fue la primera vez en China y recibió una amplia atención en el país y en el extranjero.

2 situación de investigación y desarrollo de tecnología de protección y monitoreo de relés de transmisión ultra alta tensión extranjera

(1) AREVA. Shanghai AREVA Power Automation Co., Ltd. se estableció en septiembre de 2001 como una empresa conjunta entre AREVA Group (que posee el 59%) y Shanghai Power Transmission and Distribution Company Limited (que posee el 41%), y ha adquirido el departamento de transmisión y distribución de energía de la empresa francesa Alstom en su totalidad. Este es el primer centro de investigación de AREVA Power Automation en China. La tarea principal de este centro de investigación es llevar a cabo investigaciones sobre los principios de protección de relés para líneas de transmisión UHV y el desarrollo de tecnología, y desarrollar dispositivos de protección de relés y otros dispositivos de automatización de seguridad adecuados para sistemas de energía UHV.

　　(2) Siemens. Siemens proporciona la serie de productos de protección de relés de microcomputadora SIPROTEC, adecuados para sistemas de energía de ultra alta tensión y generadores, que no solo son capaces de controlar equipos primarios de ultra alta tensión, sino que también pueden mostrar en tiempo real los valores medidos y realizar el control por intervalos. Con una base de datos de intervalos completa y interfaces de comunicación para varios protocolos, los datos de protección pueden ser analizados y gestionados por el usuario. La característica más destacada de la serie SIPROTEC de relés de microcomputadora es que todas las funciones relacionadas con el equipo secundario pueden integrarse en un solo dispositivo para cada intervalo utilizando inteligencia artificial. La serie SIPROTEC de relés de microcomputadora también puede ser utilizada como parte integral del sistema de automatización de subestaciones SICAM para una configuración óptima.

　　(3) GE. Aunque GE entró en el mercado chino relativamente temprano, sus productos de sistemas de protección y monitoreo de relés llegaron relativamente tarde, por lo que el rendimiento del producto es menor en los usuarios de energía de China. Los productos de protección de relés de subestaciones UHV de GE basados en la tecnología ALPS son más adaptativos, con compensación en serie, desconexión monofásica, desconexión trifásica y re-cierre de la línea que se pueden seleccionar, y es un dispositivo de protección digital multifuncional.

　　(4) TMT&D Corporation. A diferencia de las otras empresas, los productos de equipos y protección de relés de TMT&D no tienen rendimiento operativo a niveles de voltaje de 1,000 kV y superiores, y ciertamente no tienen experiencia en la investigación y desarrollo, pruebas, construcción y operación de productos a niveles de voltaje de 1,000 kV y superiores. Aunque sus tipos de protección son completos, el modo de configuración y la interfaz hombre-máquina son bastante diferentes de los de nuestro país.

3 Plataforma de Protección y Monitoreo de Relés de Subestación Basada en el Estándar IEC 61850

　　El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China (CEPRI) ha completado la investigación experimental preliminar sobre la realización de la automatización de subestaciones basada en el estándar IEC 61850, y ha desarrollado con éxito una plataforma de sistema de protección y monitoreo de relés de subestación basada en el estándar IEC 61850.