Pràctica de la transformació intel·ligent dels aparells commutadors en la secció de treball de 6kV d'una central elèctrica

Degut a la llarga vida útil i al envelatament sever dels equips, els interruptors de la secció de treball de 6kV de la unitat 6 d'una certa central elèctrica presenten riscos de seguretat potencials com punts de localització deformats, posicions anòmals de tancament dels interruptors de terra i malfuncionaments dels dispositius de protecció. Aquests riscos han amenaçat l'operació estable de la unitat, fent que la transformació sigui extremadament urgente. Alhora, considerant els casos recents d'accidents per electrocussió implicant interruptors de mitja tensió, hem decidit adoptar quadres de distribució intel·ligents. Implantem remotament el programa de control intel·ligent als ECMS existents, configurem mecanismes d'operació elèctrica, monitorització visual i sistemes de monitorització en línia per assolir l'operació amb un sol clic i l'avís prèviu de l'estat, mantenint el personal allunyat del propi equipament i assegurant la seguretat operativa.

1. Objectius generals de la transformació del quadre de distribució intel·ligent

El quadre de distribució intel·ligent pot monitoritzar de forma remota els paràmetres elèctrics dels equips tradicionals a través de dispositius de control, mesura i comunicació. Utilitza mecanismes elèctrics per completar la introducció/retirada dels interruptors automàtics i l'obertura/tancament dels interruptors de terra, assolint una operació intel·ligent. Aquesta transformació es centra en dues funcions principals: "automatització de l'operació" i "monitorització de l'estat". També integra els dispositius de monitorització en línia d'armòniques existents i els dispositius de monitorització en línia de l'aislament del motor per augmentar la capacitat de percepció de l'estat dels equips. Per a problemes comuns com el sobrecalentament de les terminacions dels cables, l'enganxament dels mecanismes, característiques anòmals dels interruptors i baix aislament del motor, s'assoleixen l'avís prèviu i el diagnòstic basats en dades de monitorització en línia, proporcionant suport per a l'operació fiable dels equips.

2. Esquema de transformació del quadre de distribució intel·ligent
(1) Assoliment de l'automatització de l'operació

Implantem remotament el programa de control intel·ligent als ECMS. Considerant que les unitats MRC existents d'ABB només suporten cablejat dur, per reduir el cost de la col·locació de cablages i dispositius addicionals de mesura i control, utilitzem el commutador industrial Wislink2000 als ECMS per comunicar-se amb els dispositius de protecció integrats de la sèrie WDZ - 5200 del mateix fabricant en el quadre de distribució a través de RS485. Després, els dispositius de protecció es connecten a les unitats MRC via cablejat dur. Finalment, s'assoleixen les funcions d'operació elèctrica dels interruptors automàtics/contactors i dels interruptors de terra, simplificant l'enllaç de control i millorant l'eficiència operativa.

(2) Monitorització de l'estat i optimització de l'operació i manteniment

En el costat de la monitorització de l'estat, es configuren dispositius de sensor intel·ligent per a la monitorització en línia de la temperatura i la característica mecànica dels interruptors, i s'integren dispositius de monitorització en línia d'armòniques i dispositius de monitorització en línia de l'aislament. Relying on the local ABB MyRemoteCare system, the health status of the equipment is evaluated in real time, and the probability of equipment failure is predicted. Through this method, the equipment operation and maintenance are promoted to transform from the "preventive maintenance" mode to the "proactive predictive management" mode, optimizing the operation and maintenance mode, reducing the probability of equipment failures, and ensuring the long-term stable operation of the unit.

3. Descripció de les funcions d'automatització de l'operació
(1) Mecanisme de protecció total d'impulsió elèctrica

L'interruptor està dotat d'un dispositiu de protecció de impulsió per motor professional. Quan es produeixen condicions de treball anòmals com l'enganxament, la corrent de sortida del motor augmenta, activant el programa de protecció per tallar la corrent del motor, bloquejar l'operació elèctrica i activar la llum indicadora de protecció amb un senyal d'error per evitar danys mecànics irreversibles.

Per a l'operació elèctrica del carretó d'interruptor automàtic/contactador i de l'interruptor de terra, el disseny és el següent:

• Commutació elèctrica del carretó: S'afegeix un motor de tracció al bastidor del carretó per traçar el cos del carretó entre la posició de treball i la posició de prova. Es configura una unitat de monitorització intel·ligent amb funció antistallament per evitar efectivament la mala interpretació de faltes mecàniques del carretó; quan es produeix una fallada del motor, protegeix automàticament el motor i el mecanisme de tracció, amb la llum indicadora d'error encesa i un senyal d'alarma emès.

• Interbloqueig de l'interruptor de terra: L'operació elèctrica de l'interruptor de terra està interbloquejada amb el carretó d'interruptor automàtic/contactador. El mode d'operació totalment elèctric del carretó i de l'interruptor de terra millora significativament l'eficiència operativa i assegura la seguretat dels operadors—els operadors ja no necessiten entrar a la sala d'interruptors per a l'operació presencial, reduint el temps d'espera per a la commutació de càrrega i evitant les ferides personals degudes a falles d'operació.

(2) Lògica d'operació programada

• Operació secuencial d'un sol clic: Quan es rep una ordre de tancament de l'interruptor, el sistema obre automàticament primer l'interruptor de terra, després introdueix el carretó de l'interruptor automàtic elèctricament; després que el carretó estigui en la posició, es pot executar l'operació de tancament des del DCS (l'operació d'obertura és inversa). Suporta la commutació remota del quadre de distribució entre manteniment de terra, reserva freda, reserva calenta i estat d'operació per assolir el control secuencial.

• Requisits del mode d'operació: Equipat amb dispositius d'operació elèctrica per a interruptors automàtics/contactors i interruptors de terra, així com dispositius de monitorització visual total, per assolir la visualització remota dels interruptors automàtics i els interruptors de terra per a un seguiment intuitiu de l'estat operatiu i la gestió diària dels negocis. Satisfà els requisits de seguretat en l'operació i manteniment, permetent el control centralitzat remot o local; les operacions manual i elèctrica poden ser intercanviades lliurement i interbloquejades per assegurar la seguretat de l'operació.

4. Descripció de les funcions de monitorització de l'estat
(1) Diagnòstic en temps real basat en canvis de càrrega

Per identificar a temps possibles defectes i perilloses ocultes dels equips, emitir avisos prèvius, prevenir l'escalada de problemes i reduir la probabilitat d'apagades inesperades, s'adopta la tecnologia de freqüències radiofrequents sense fil per recollir i monitoritzar en temps real paràmetres com l'augment de temperatura dels contactes/terminacions dels cables i la asincronia de les característiques dinàmiques dels interruptors. A més, els registres d'operació recollits pel sistema de monitorització i diagnòstic en línia durant la operació a llarg termini proporcionen una base fiable per a l'avaluació de la salut dels equips.

(2) Esquema de monitorització en línia de la temperatura del quadre de distribució

• Disposició de mesura de la temperatura: 6 punts per als contactes mòbils dels interruptors (contactes superior i inferior) i 3 punts per al costat del cable; 3 punts per al costat de la branca de la barra superior, 3 punts per al braç de contacte inferior i 3 punts per al costat del cable del contactador.

• Característiques tècniques: La mesura de la temperatura dels interruptors adopta un disseny intern per evitar l'exposició al braç o dit del contacte; tots els mòduls de mesura de la temperatura utilitzen la comunicació de radiofreqüència sense fil autogenerada per funcionar sense bateria. Quan es reemplacen els interruptors/contactadors, el dispositiu de monitorització en línia de la temperatura pot identificar ràpidament el nou equipament i emparellar-lo automàticament per assegurar l'ajust del quadre de distribució i l'interruptor monitoritzats, cosa que es realitza adaptant-se automàticament a la unitat de detecció del quadre sense intervenció manual (és a dir, sense reemplaçar els elements de mesura de la temperatura).

(3) Lògica de monitorització remota en vídeo

S'equipa el quadre de distribució amb dispositius de monitorització en vídeo per transmetre imatges de monitorització de forma remota, permetint als usuaris veure en temps real l'estat operatiu dels equips a través del ordinador principal i assegurant l'operació estable dels equips.

• Requisits tècnics de vídeo en línia: Quan s'escull una operació d'equip en el sistema d'operació (ECMS), el sistema visual passa automàticament a la imatge en vídeo de l'equip operat després de rebre l'ordre, gravant tot el procés d'operació per observació directa i jutjament sobre si el procés i l'estat d'operació dels interruptors automàtics/contactadors i dels interruptors de terra estan en la posició correcta i el contacte és bo, satisfent els requisits d'inspecció remota. La càmera s'instal·la directament a la compartiment de alta tensió, verificada per la prestació d'aislament i compatibilitat electromagnètica del quadre de distribució, i s'uneix al sistema de monitorització en vídeo a través d'Ethernet per monitoritzar l'estat dels carrets d'interruptors automàtics/contactadors, les portes del quadre de distribució i els interruptors de terra. El terminal de vídeo pot cridar les imatges de monitorització de les parts corresponents per a inspeccions remotes sense personal a l'escena. En operar el quadre de distribució de forma remota, la càmera retroalimenta automàticament les imatges de monitorització en vídeo a través de la detecció de moviment, permetent als operadors monitoritzar en línia el procés i l'estat de l'operació elèctrica a través del ordinador principal, eliminant la confirmació tediosa a l'escena.

(4) Principi de la monitorització en línia d'armòniques

Quan els equips elèctrics operen en condicions anòmals o degradades, generen armòniques d'alt ordre de diferents freqüències. El grau de degradació de l'equip es determina a través del procés de càlcul de "contingut relatiu d'armòniques → valor indicador → valor estàndard": primer, el contingut relatiu d'armòniques de cada ordre de les armòniques de corrent es divideix pel distorsió harmònica total de les armòniques de corrent de l'ordre predeterminat per obtenir el valor indicador; després, la funció harmònica de cada ordre formada pel valor indicador es multiplica pel valor calculat per al diagnòstic de cada ordre derivat del contingut relatiu d'armòniques de cada ordre per obtenir el valor estàndard; finalment, el valor indicador es compara amb el valor estàndard per determinar el grau de degradació de l'equip.

• Composició del sistema: Consisteix en un sistema de recol·lecció de dades (responsable de la recol·lecció en línia en temps real de dades d'armòniques d'alt ordre del motor) i un sistema d'anàlisi de dades (que es basa en programari d'anàlisi per a l'anàlisi en temps real de dades d'armòniques d'alt ordre i l'avís prèviu de fallades). El sistema sencer utilitza sensors de captació d'armòniques d'alt ordre sense contacte per recollir dades d'operació d'equips en línia, i determina el grau de degradació de l'equip a través de l'anàlisi integral de components d'armòniques d'alt ordre i les seves taxes de contingut, proporcionant una base per al manteniment.

(5) Pràctica de la monitorització en línia de l'aislament del motor

Es requereix un test d'aislament per determinar l'estat d'aislament dels motors de alta tensió abans de la transmissió d'energia i durant la espera diària, que és un eslabó clau en l'operació i manteniment dels equips i un mitjà eficaç per assegurar la seguretat del sistema. Per a les necessitats regulars de tests d'aislament de motors oberts (com els motors de bombes de cicle d'aigua i els motors de bombes de alimentació) i motors en espera a llarg termini a la unitat, s'han equipat dispos