Name: pilot relays and digital protection
Uploaded: 2024-11-21T14:54:35.000Z
Duration: 1 min 21 s
Channel: JoVE

Bir diferansiyel koruma biçimi olan pilot röle, yaygın olarak yayılmış iletim hatlarındaki terminal miktarlarını karşılaştırmak için iletişim kanallarını kullanır. Tipik olarak 69 ile 115 kV arasında derecelendirilen daha kısa hatlara uygulanır.
İki birincil arıza algılama yöntemi ile dört iletişim kanalı kullanılır: güç akışlarını değerlendirmek için yönlü karşılaştırma ve bağıl akım faz açılarını değerlendirmek için faz karşılaştırması.
Diferansiyel röleler gibi, pilot röleler de karmaşık röle ayarları veya sistem arıza hesaplamaları gerektirmeden birincil bölge koruması sağlar.
Kesintisiz bir güç kaynağı sağlamak için yüksek voltajlı iletim hatlarındaki arızaları anında tespit eder ve izole ederler.
Sayısal röleler, arıza tespiti için mikroişlemciler ve yazılımlar kullanır. Avantajları arasında kompakt boyut, daha az kablolama, programlanabilirlik, daha düşük transformatör yükü, çok işlevli yetenekler ve gelişmiş hassasiyet, güvenilirlik ve hız yer alır. Ayrıca otomatik olarak sıfırlayabilirler.
Bununla birlikte, sayısal röleler harici güç sistemi geçişlerine karşı savunmasız olduğundan, mühendisler yaygın arıza modlarının farkında olmalıdır.

differential relays

Pilot and Numeric Relaying

<div>

Pilot röleleme, güç sistemlerinde kullanılan bir diferansiyel koruma türüdür. Doğrudan röle bağlantısı yerine bir iletişim kanalı aracılığıyla ekipmanın terminallerindeki elektriksel miktarları karşılaştırır. Bu yöntem, terminallerin birbirinden uzak olduğu iletim hatları için önemlidir; genellikle 69 ila 115 kV derecelendirmeli hatlar için 80 km'ye kadar uzanmaktadır. Pilot röleleme için dört tür iletişim kanalı kullanılır:

<ul style="padding-left: 35px; list-style: disc;">
 <li>Pilot Kabloları: Bunlar DC, 50 ila 60 Hz veya ses frekanslarında çalışan ayrı elektrik devreleridir.</li>
 <li>Güç Hattı Taşıyıcısı: Bu tür, 30 ila 300 kHz arasındaki frekanslarla iletişim ortamı olarak iletim hattının kendisini kullanır.</li>
 <li>Mikrodalga: Çanak antenlerle görüş hattı yolları üzerinden iletilen 2 ila 12 GHz sinyallerini kullanır.</li>
 <li>Fiber Optik Kablo: İletken olmayan kablolar aracılığıyla ışık modülasyonu kullanarak elektriksel yalıtım ve girişim sorunlarını ortadan kaldırır.</li>
</ul>
Yön ve faz karşılaştırması olmak üzere iki hata tespit yöntemi vardır. Yönlü karşılaştırma yöntemi, hat terminallerindeki güç akışlarını karşılaştırırken, faz karşılaştırma yöntemi terminallerdeki akımların göreli faz açılarını karşılaştırır.
Sayısal veya dijital röleleme, arıza tespiti için yazılıma sahip mikroişlemci tabanlı sistemler kullanır. Sayısal röleler panel kablolamasını azaltır, uzaktan güncellemeler yoluyla ayar değişikliklerini basitleştirir ve trafolardaki yükü minimize eder. Daha az bileşenle daha fazla hassasiyet, daha hızlı tetikleme süreleri ve gelişmiş güvenilirlik sunarlar. Bu röleler arıza sonrası verileri analiz edebilir, sistem kurtarmayı kontrol edebilir ve ayarları değişen koşullara uyarlayabilir.
Sayısal röleler siber güvenlik risklerine karşı hassastır, bu nedenle Kuzey Amerika Elektrik Güvenilirlik Şirketi (NERC) güvenlik standartlarına uymak çok önemlidir.
Merkezi olmayan korumada, her röle yerel akım ve gerilim trafolarından bilgi alır ve yalnızca yerel kesicileri tetikler. Bu yaklaşım, pilot rölelemeye güvenmeden güvenilirliği garanti eder. Sayısal röleler, genel koruma koordinasyonunu ve sistem güvenilirliğini artırmak için merkezi sistemlerle entegre olabilir.

</div>

Differential Relays

Bir diferansiyel koruma biçimi olan pilot röle, yaygın olarak yayılmış iletim hatlarındaki terminal miktarlarını karşılaştırmak için iletişim kanallarını kullanır. O...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

System Protection

Sistem Koruması

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

pilot relays and digital protection

Pilot relays and numeric relays help protect power systems. Pilot relaying is a form of differential protection, which compares electrical quantities at equipment terminals through a communication channel instead of a direct relay link. It is especially useful for transmission lines with terminals far apart, often up to 80 km on 69 to 115 kV lines.

Pilot relaying can use several communication channels. Pilot wires are separate electrical circuits that operate at DC, 50 to 60 Hz, or audio frequencies. Power-line carrier uses the transmission line itself as the communication path, with frequencies from 30 to 300 kHz. Microwave systems send 2 to 12 GHz signals through line-of-sight paths with dish antennas. Fiber optic cable carries light through non-conducting cables, which avoids electrical insulation and interference problems.

Fault detection in pilot relaying uses directional comparison or phase comparison. Directional comparison checks the direction of power flow at the line terminals. Phase comparison checks the relative phase angles of currents at the terminals. Both methods help decide whether a fault is inside the protected section of the line.

Numeric relaying, also called digital relaying, uses microprocessor-based systems and software to detect faults. These relays reduce panel wiring, make setting changes easier through remote updates, and place less burden on transformers. They also offer higher sensitivity, faster tripping times, and better reliability because they use fewer components.

Numeric relays can also study data after a fault, check how the system recovers, and adjust settings when conditions change. They do face cybersecurity risks, so North American Electric Reliability Corporation, or NERC, security standards are important. In decentralized protection, each relay uses local current and voltage transformer data and trips only its local breakers. Numeric relays can also work with centralized systems to improve protection coordination and overall system reliability.

Pilot Relays and Digital Protection

instrument transformers

Voltage and Current Sensing in Power Grids

Instrument transformers help power substations measure voltage and current safely. They create isolated replicas of electrical signals for measurement and protection. These devices support protective relays and other monitoring equipment that keep power systems stable and reliable. The two main types are voltage transformers, or VTs, and current transformers, or CTs. A voltage transformer reduces the primary voltage to a lower level that relays and measuring devices can use. A current...

overcurrent relays

Relay Settings for Circuit Fault Protection

Overcurrent relays protect circuits by sensing excess current through the secondary side of a current transformer. They are an important part of circuit protection and help keep power systems stable when a fault occurs. Two main relay types are used here: instantaneous and time-delay overcurrent relays. An instantaneous relay trips right away when current rises above the pickup current, which is the preset level that starts the relay. It then energizes the circuit breaker trip coil at once,...

radial system protection

Breaker Coordination in Radial Systems

Breaker coordination in radial systems uses time-delay overcurrent relays to limit load interruption. When a fault happens, the nearest breaker should open first. Upstream breakers stay closed because they are set with longer delays. This lets the fault be isolated while the rest of the system keeps running. If a fault is downstream of the third breaker, only the third breaker should trip. That removes power from the load beyond the fault. The second breaker keeps a longer delay setting, so...

reclosers and fuses

Fault Coordination with Reclosers and Fuses

Fault coordination with reclosers and fuses helps protect radial distribution circuits. A recloser is an automatic switch that interrupts AC power and then closes again on a preset schedule. This brief outage can clear temporary faults on overhead lines, such as those caused by tree limbs or wildlife, and it can improve overall reliability. Reclosers and their ground-level hazards also matter. Contact with a recloser or with a broken energized conductor on the ground can be dangerous. That is...

directional relays

Directional Relays in Power System Protection

Directional relays help protect power systems by telling forward faults from reverse faults. They are used when fault current flows mainly in one direction on a line. This makes the relay useful for safe and efficient fault clearing. On a protected line, a fault downstream, or to the right of the current transformer, usually makes the fault current lag the bus voltage by about 90 degrees. This is called the forward direction. A fault upstream, or to the left, may make the fault current lead...

zones of protection

Power System Protection Zones

Power system protection zones divide the network into sections so faults can be isolated quickly. These zones can include generators, transformers, buses, transmission lines, distribution lines, and motors. Each zone is shown with closed dashed lines and contains one or more components. Circuit breakers are placed at the borders where protection zones meet. If a fault happens in one zone, the related breakers open and disconnect only that section. A fault in one area, such as a kitchen in the...

line protection with impedance relays

Impedance Relays for Fault Detection

Impedance relays help protect power lines by watching the voltage-to-current ratio on a line. They measure the apparent impedance, which is the electrical opposition the relay sees at that point in the system. This makes them useful when time-delay overcurrent relays are hard to coordinate in complex radial systems and when directional overcurrent relays are difficult to use in multi-source transmission loops. These relays respond strongly during a fault. As current rises and voltage falls,...

Differential Relay Protection in Power Systems

Differential relays protect generators, buses, and transformers by comparing currents at different points in a power system. When the currents do not match, the relay detects the difference and opens the circuit breaker. Under normal conditions, the current entering a generator, i1, equals the current leaving it, i2. If a fault occurs, these currents become unequal, and the difference current flows through the relay operating coil to trip the relay. An electromechanical differential relay is...

pilot and numeric relaying

Pilot relays and numeric relays help protect power systems. Pilot relaying is a form of differential protection, which compares electrical quantities at equipment terminals through a communication channel instead of a direct relay link. It is especially useful for transmission lines with terminals far apart, often up to 80 km on 69 to 115 kV lines. Pilot relaying can use several communication channels. Pilot wires are separate electrical circuits that operate at DC, 50 to 60 Hz, or audio...

key terms and concepts

Learn how pilot relays compare terminal data, how directional and phase methods detect faults, and how numeric relays improve power system protection.

Pilot Relays and Digital Protection | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Pilot Relays and Digital Protection

Description

Transcript

Tags