تطبيق تحويل المعدات الكهربائية الذكية في القسم العامل بـ 6 كيلو فولت في محطة توليد الكهرباء

بسبب عمر الخدمة الطويل والتآكل الشديد للجهاز، توجد مخاطر أمنية محتملة مثل دبابيس التثبيت المشوهة، ووضع الإغلاق غير الطبيعي للصمامات الأرضية، وأعطال أجهزة الحماية في القسم العامل بـ 6 كيلوفولت من الوحدة 6 في محطة طاقة معينة. هذه المخاطر تهدد التشغيل المستقر للوحدة مما يجعل التحويل ملحًا للغاية. وفي الوقت نفسه، بالنظر إلى حالات الصدمات الكهربائية الأخيرة التي أدت إلى إصابات بين المفاتيح ذات الجهد المتوسط، قررنا اعتماد لوحة التوزيع الذكية. نقوم بإدخال برنامج التحكم الذكي عن بعد في نظام إدارة التحكم الحالي (ECMS)، ونقوم بتكوين آليات التشغيل الكهربائي، والرصد البصري، وأنظمة الرصد عبر الإنترنت لتحقيق التشغيل بأزرار واحدة وإخطار حالة الإنذار المبكر، مما يبقي الموظفين بعيدًا عن الجهاز نفسه ويضمن سلامة التشغيل.

1. الأهداف العامة لتحويل لوحة التوزيع الذكية

يمكن لمفتاح التوزيع الذكي رصد المعلمات الكهربائية للأجهزة التقليدية عن بعد من خلال أجهزة التحكم والقياس والاتصال. يستخدم الآليات الكهربائية لإكمال تركيب وإخراج المفتاح وفتح وإغلاق الصمامات الأرضية، مما يحقق التشغيل الذكي. يتم التركيز في هذا التحويل على وظيفتين رئيسيتين هما "تلقائية التشغيل" و"مراقبة الحالة". كما يتم دمج أجهزة الرصد عبر الإنترنت للمواد التوافقية الموجودة وأجهزة الرصد عبر الإنترنت لعزل المحرك لتقوية قدرة الإدراك للحالة الأجهزة. بالنسبة للمشاكل الشائعة مثل الارتفاع الحراري لأطراف الكابلات، وانسداد الآليات، وخواص المفاتيح غير الطبيعية، والعزل المنخفض للمحرك، يتم تحقيق الإنذار المبكر والتشخيص بناءً على بيانات الرصد عبر الإنترنت، مما يقدم الدعم لتشغيل الأجهزة بشكل موثوق.

2. خطة تحويل لوحة التوزيع الذكية
(1) تحقيق التشغيل الآلي

نقوم بإدخال برنامج التحكم الذكي عن بعد في نظام إدارة التحكم الحالي (ECMS). بالنظر إلى أن الوحدات MRC الحالية من ABB تدعم فقط التوصيل الثابت، وللحد من تكلفة تثبيت الكابلات والأجهزة الإضافية للقياس والتحكم، نستخدم جهاز التبديل الصناعي Wislink2000 في ECMS للتواصل مع أجهزة الحماية المتكاملة من نفس الشركة WDZ-5200 السلسلة عبر RS485. ثم يتم توصيل أجهزة الحماية بوحدات MRC عبر التوصيل الثابت. وأخيرا، يتم تحقيق وظائف التشغيل الكهربائي للمفاتيح/المتصلات والصمامات الأرضية، مما يبسط حلقة التحكم ويحسن كفاءة التشغيل.

(2) مراقبة الحالة وتوفير التشغيل والصيانة

في جانب مراقبة الحالة، يتم تكوين أجهزة الاستشعار الذكية لمراقبة درجة الحرارة عبر الإنترنت ومراقبة خصائص الميكانيكا للمفاتيح، ودمج أجهزة الرصد عبر الإنترنت للمواد التوافقية وأجهزة الرصد عبر الإنترنت لعزل المحرك. معتمدين على النظام المحلي ABB MyRemoteCare، يتم تقييم حالة صحة الجهاز في الوقت الحقيقي، وتوقع احتمالية حدوث أعطال في الجهاز. من خلال هذه الطريقة، يتم تعزيز تشغيل وصيانة الجهاز من وضع "الصيانة الوقائية" إلى "إدارة التنبؤ النشطة"، مما يحسن وضع التشغيل والصيانة، ويقلل من احتمالية حدوث أعطال في الجهاز، ويضمن التشغيل المستقر طويل الأمد للوحدة.

3. وصف وظائف التشغيل الآلي
(1) آلية حماية الدفع الكهربائي الكاملة

يحتوي المفتاح على جهاز حماية محترف يعمل بواسطة المحرك. عند حدوث ظروف عمل غير طبيعية مثل الانسداد، يزداد تيار خرج المحرك، مما يثير البرنامج الحامي ليقطع طاقة المحرك، ويقفل التشغيل الكهربائي، ويتنشط مؤشر الحماية مع إشارة عطل لتجنب الأضرار الميكانيكية غير القابلة للإصلاح.

بالنسبة للتشغيل الكهربائي للمفتاح/المتصل والمفتاح الأرضي، يتم التصميم كالتالي:

• تبديل الكارت الكهربائي: يتم إضافة محرك دفع إلى هيكل الكارت لسحب الجسم الكارت بين الموضع العملي والموضع الاختباري. يتم تكوين وحدة رصد ذكية مع وظيفة مكافحة الانسداد لتجنب خطأ في الحكم على أعطال الميكانيكا الكارت؛ عندما يحدث عطل في المحرك، فإنه يحمي المحرك والآلية الدافعة تلقائيًا، مع وجود مؤشر العطل مضاء وإصدار إشارة إنذار.

• ربط المفتاح الأرضي: يتم ربط التشغيل الكهربائي للمفتاح الأرضي بالمفتاح/المتصل الكارت. يوفر وضع التشغيل الكهربائي الكامل للمفتاح الكارت والمفتاح الأرضي تحسين كبير في كفاءة التشغيل وضمان سلامة المشغل - لا يحتاج المشغلون الآن إلى دخول غرفة المفاتيح للتشغيل المباشر، مما يقلل من وقت الانتظار لتغيير الحمل ويتجنب الإصابات الشخصية بسبب فشل التشغيل.

(2) منطق التشغيل البرمجي

• التشغيل التتابعي بأزرار واحدة: عند استلام الأمر بإغلاق المفتاح، يقوم النظام بفتح المفتاح الأرضي تلقائيًا أولاً، ثم يركب المفتاح الكارت كهربائيًا؛ بعد وضع المفتاح الكارت في مكانه، يمكن تنفيذ عملية الإغلاق من DCS (عملية الفتح تكون عكس ذلك). يدعم التحويل البعيد للمفاتيح بين صيانة الأرضية، الاحتياط البارد، الاحتياط الساخن، والحالة العملية لتحقيق التحكم التتابعي.

• متطلبات وضع التشغيل: مجهزة بأجهزة التشغيل الكهربائي للمفاتيح/المتصلات والمفاتيح الأرضية، بالإضافة إلى أجهزة الرصد البصري الكاملة، لتحقيق التصور البعيد للمفاتيح والمفاتيح الأرضية لمتابعة حالة التشغيل بصريا وإدارة الأعمال اليومية. تلبي متطلبات السلامة في التشغيل والصيانة، مما يمكّن من التحكم المركزي البعيد أو المحلي؛ يمكن التحويل الحر بين التشغيل اليدوي والكهربائي والربط بينهما لضمان سلامة التشغيل.

4. وصف وظائف مراقبة الحالة
(1) التشخيص الفوري بناءً على تغيرات الحمل

لمعرفة العيوب والمخاطر المحتملة للجهاز في الوقت المناسب، وإصدار الإنذارات المبكرة، ومنع تصاعد المشكلات، وتقليل احتمالية انقطاع التيار الكهربائي غير المتوقع، يتم استخدام تقنية الراديو اللاسلكي لجمع ورصد المعلمات مثل ارتفاع درجة حرارة نقاط الاتصال/أطراف الكابلات وعدم توافق خصائص الميكانيكا الديناميكية للمفاتيح في الوقت الفعلي. في الوقت نفسه، توفر السجلات التشغيلية التي تم جمعها بواسطة نظام الرصد والتشخيص عبر الإنترنت خلال التشغيل طويل الأمد أساسًا موثوقًا لتقييم صحة الجهاز.

(2) خطة مراقبة درجة الحرارة عبر الإنترنت للمفاتيح

• تخطيط القياس الحراري: 6 نقاط لاتصالات المفتاح المتحركة (الأعلى والأسفل) و 3 نقاط للجانب الكابل؛ 3 نقاط للجانب الفرعي للأذرع العلوية، 3 نقاط للأذرع السفلية، و 3 نقاط للجانب الكابل للمتصل.

• الخصائص التقنية: يستخدم قياس درجة حرارة المفتاح تصميمًا داخليًا لتجنب التعرض على ذراع الاتصال أو الأصابع؛ جميع وحدات القياس الحراري تستخدم الاتصال اللاسلكي ذو الترددات اللاسلكية ذاتية الطاقة بدون الحاجة إلى البطاريات. عند استبدال المفاتيح/المتصلات، يمكن لجهاز الرصد الحراري عبر الإنترنت تحديد الأجهزة الجديدة وتزامنها تلقائيًا لضمان التطابق بين المفاتيح المرصودة والمفاتيح، مما يتم تحقيقه من خلال التكيف التلقائي مع وحدة الكشف عن الخزان دون تدخل بشري (أي دون استبدال عناصر القياس الحراري).

(3) منطق الرصد البعيد الفيديو

يتم تجهيز المفاتيح بكاميرات الرصد الفيديو لنقل الصور المراقبة عن بعد، مما يسمح للمستخدمين برؤية حالة تشغيل الجهاز في الوقت الفعلي عبر الكمبيوتر الرئيسي وضمان التشغيل المستقر للجهاز.

• متطلبات الفيديو عبر الإنترنت: عند اختيار عملية جهاز في نظام التشغيل (ECMS)، يقوم النظام البصري بالتحول تلقائيًا إلى الفيديو للجهاز الذي تم تشغيله بعد إصدار الأمر، وتسجيل العملية الكاملة للتحقق المباشر من حالة العملية والمفتاح/المتصل والمفتاح الأرضي وحالة الاتصال، مما يلبي متطلبات الفحص عن بعد. يتم تركيب الكاميرا مباشرة في المقصورة ذات الجهد العالي، وتم التحقق من أداء العزل والتوافق الكهرومغناطيسي للمفاتيح، ويتصل بنظام الرصد الفيديو عبر إيثرنت لمراقبة حالة المفاتيح/المتصلات والستائر المفاتيح والمفاتيح الأرضية. يمكن للطرف الفيديو استدعاء صور الرصد المقابلة للفحص عن بعد دون الحاجة إلى الموظفين في الموقع. عند تشغيل المفاتيح عن بعد، تقوم الكاميرا بإرسال صور الرصد الفيديو تلقائيًا عبر الكشف عن الحركة، مما يتيح للمشغلين مراقبة العملية والحالة الكهربائية عبر الكمبيوتر الرئيسي عبر الإنترنت، مما يتجنب التأكيد الميداني الممل.

(4) مبدأ مراقبة المواد التوافقية عبر الإنترنت

عندما تعمل الأجهزة الكهربائية تحت ظروف غير طبيعية أو متدهورة، تنتج مواد توافقية عالية التردد مختلفة. يتم تحديد درجة التدهور للجهاز من خلال عملية الحساب "محتوى التوافق النسبي → قيمة المؤشر → القيمة القياسية": أولاً، يتم تقسيم محتوى التوافق النسبي لكل تردد من التوافقية على التشوه الكلي للتوافقية لتحديد قيمة المؤشر؛ ثم يتم ضرب الدالة التوافقية لكل تردد التي تم تشكيلها بواسطة قيمة المؤشر في القيمة المحسوبة لكل تشخيص تردد مستمد من محتوى التوافق النسبي لكل تردد لتحديد القيمة القياسية؛ أخيرًا، يتم مقارنة قيمة المؤشر بالقيمة القياسية لتحديد درجة تدهور الجهاز.

• تكوين النظام: يتكون من نظام جمع البيانات (مسؤول عن جمع البيانات التوافقية عالية التردد في الوقت الفعلي عبر الإنترنت) ونظام تحليل البيانات (يعتمد على برنامج التحليل لتحليل البيانات التوافقية عالية التردد في الوقت الفعلي وإصدار الإنذارات المبكرة للأعطال). يستخدم النظام بأكمله أجهزة استشعار جمع التوافقية عالية التردد اللامس لجمع بيانات التشغيل عبر الإنترنت للأجهزة، ويحدد درجة تدهور الجهاز من خلال التحليل الشامل لمكونات التوافقية عالية التردد ومعدلات محتواها، مما يوفر أساسًا للصيانة.

(5) تطبيق مراقبة عزل المحرك عبر الإنترنت

يُطلب اختبار العزل لتحديد حالة العزل للمحركات ذات الجهد العالي قبل نقل الطاقة وأثناء الاستعداد اليومي، وهو رابط أساسي في تشغيل وصيانة الجهاز ووسيلة فعالة لضمان سلامة النظام. بالنسبة لاحتياجات اختبار العزل المنتظم للمحركات المفتوحة (مثل محركات مضخات المياه الدائرية ومضخات المياه المغذية) والمحركات طويلة الاستعداد في الوحدة، تم تجهيز أجهزة مراقبة العزل عبر الإنترنت مبكرًا. يتم استخدام طريقة الحقن بجهد عالي مستمر لقياس عزل الكابلات أو ملفات المحرك؛ عند قطع الخط، يقوم جهاز مراقبة العزل ببدء مراقبة العزل لدائرة التغذية تلقائيًا، ويظهر قيم العزل للأجهزة في الاستعداد في الوقت الفعلي لتسهيل التشغيل والصيانة اليومية.

5. مناقشة حول اتجاهات التحسين
(1) الإدارة المركزية لقوة التحكم

قم بإدخال مفاتيح الدائرة الذكية الصغيرة القابلة للوصول إلى DCS أو ECMS أو NCS لتحقيق التحكم المركزي في قوة التحكم. قم بالتعاون مع عمليات تثبيت وإخراج المعدات الرئيسية وتبديل التشغيل لإكمال التحكم التتابعي الكامل، مما يدمج بشكل عميق في إدارة التشغيل والتحسين.

(2) تحسين نظام مراقبة العزل

إضافة أجهزة مراقبة العزل عبر الإنترنت للمحركات (تدعم مراقبة التيار المتبقي لدوائر المحرك عند تشغيل المحرك) لتحسين مراقبة أداء العزل الكامل للأجهزة في الاستعداد والتشغيل:

• تخفيض حجم العمل لاختبار العزل الدوري ومخاطر التشغيل؛

• تعاون مع مراقبة التوافقية وMRC لتوفير أساس للصيانة الشرطية للأجهزة؛

• يمكن للبيانات العازلة التواصل مع الخلفية عبر إشارات RS 485 أو إخراج إشارات الإنذار/الإنذار المبكر للتيار العازل/الفاضي عبر التوصيل الثابت للتبديل التلقائي للمقاومات الكهربائية والمحركات.

(3) تحسين التكامل النظامي

قم بتوصيل جميع عمليات تشغيل المفاتيح الذكية بالـ DCS الرئيسي لاستبدال ECMS المستقل، مما يقلل من تكاليف الاستثمار، ويسهل التحكم والإدارة المركزية للـ DCS للأجهزة، ويحسن ويركز عمليات التفتيش، ويقلل من الموارد البشرية.

6. الخلاصة

يلعب مفتاح التوزيع بـ 6 كيلوفولت دورًا رئيسيًا في نظام الطاقة للمنشأة، حيث تعد مراقبة التشغيل وتغيير الطاقة واختبار العزل والصيانة أمورًا ضرورية في التشغيل والصيانة اليومية. لبناء محطة طاقة ذكية، يجب أن يركز مفتاح التوزيع بـ 6 كيلوفولت على ضمان سلامة الموظفين والتشغيل الموثوق للأجهزة وتقليل شدة العمل والصيانة الشرطية، مع تحسين مستمر لنمط التشغيل والصيانة الحالي لتحقيق تشغيل أكثر أمانًا وكفاءة واقتصادية.