Praxe inteligentní transformace spínacího zařízení v 6kV pracovní sekci elektrárny

V důsledku dlouhého výkonu a závažného stárnutí zařízení mají spínací přepínače v 6kV pracovním oddělení jednotky 6 určité elektrárny potenciální bezpečnostní rizika, jako jsou deformované polohové tyčinky, neobvyklé polohy uzemňovacích přepínačů a selhání ochranných zařízení. Tyto rizika ohrožují stabilní provoz jednotky, což činí transformaci extrémně naléhavou. Zároveň, s ohledem na nedávné případy zásahů elektrickým proudem zahrnující středně vysokotlaké přepínače, rozhodli jsme se použít inteligentní spínací skříň. Vzdáleně implantujeme do existujícího ECMS inteligentní řídicí program, konfigurujeme elektrické pohonné mechanismy, vizuální monitorování a online monitorovací systémy, abychom dosáhli jednotkového ovládání a varování před stavem, udržujíce personál mimo samo zařízení a zajistili bezpečnost provozu.

1. Celkové cíle transformace inteligentní spínací skříně

Inteligentní spínací skříň může vzdáleně monitorovat elektrické parametry tradičních zařízení prostřednictvím řídících, měřicích a komunikačních zařízení. Používá elektrické mechanismy k dokončení vytažení/zatažení vypínačů a otevření/zavření uzemňovacích přepínačů, dosahujíc inteligentního provozu. Tato transformace se zaměřuje na dvě hlavní funkce: "automatizace operace" a "monitorování stavu". Integruje také existující online monitorovací zařízení pro harmonické a izolaci motoru, aby byla zlepšena schopnost vnímání stavu zařízení. Pro běžné problémy, jako je přehřátí konečnic kabelů, zaseknutí mechanismů, neobvyklé charakteristiky přepínačů a nízká izolace motoru, je realizováno varování a diagnostika na základě dat online monitorování, poskytujíc podporu pro spolehlivý provoz zařízení.

2. Schéma transformace inteligentní spínací skříně
(1) Realizace automatizace operace

Vzdáleně implantujeme do ECMS inteligentní řídicí program. S ohledem na to, že stávající MRC jednotky ABB podporují pouze pevné spojení, abychom snížili náklady na položení kabelů a dodatečná měřicí a řídící zařízení, používáme v ECMS průmyslový switch Wislink2000 ke komunikaci s integrovanými ochrannými zařízeními WDZ - 5200 série stejného výrobce v spínací skříni prostřednictvím RS485. Poté jsou ochranná zařízení připojena k MRC jednotkám pevným spojením. Nakonec jsou realizovány elektrické operační funkce vypínačů/kontaktorů a uzemňovacích přepínačů, zjednodušujíc kontrolní okruh a zlepšujíc efektivitu provozu.

(2) Monitorování stavu a optimalizace provozu a údržby

Na straně monitorování stavu jsou konfigurovány inteligentní senzory pro online monitorování teploty a mechanických charakteristik vypínačů a integrovány online monitorovací zařízení pro harmonické a izolaci. 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. Popis funkcí automatizace provozu
(1) Plně elektrický pohon ochranného mechanismu

Spínač je vybaven profesionálním motorem pohonnou ochrannou jednotkou. Když dojde k neobvyklým pracovním podmínkám, jako je zaseknutí, zvýší se výstupní proud motoru, což aktivuje ochranný program, který odpojí napájecí proud motoru, zablokuje elektrickou operaci a zapne indikátor chyby s signálem chyby, aby se zabránilo nevrátitelnému mechanickému poškození.

Pro elektrickou operaci vypínače/kontaktoru a uzemňovacího přepínače je návrh následující:

• Elektrické přepínání vozíku: Do podvozku vozíku je přidán pohonný motor pro tažení těla vozíku při přepínání mezi pracovní a testovací pozicí. Je konfigurována inteligentní monitorovací jednotka s funkcí proti zaseknutí, která efektivně zabrání nesprávnému posouzení mechanických vad vozíku; v případě selhání motoru automaticky chrání motor a pohonný mechanismus, s zapnutým indikátorem chyby a vydáním signálu poplachu.

• Interlock uzemňovacího přepínače: Elektrická operace uzemňovacího přepínače je interlockována s vypínačem/kontaktorem vozíku. Úplný elektrický režim operace vozíku a uzemňovacího přepínače výrazně zlepšuje efektivitu operace a zajišťuje bezpečnost obsluhy – obsluha již nemusí vstupovat do skříně pro místní operaci, což snižuje čekací dobu při přepínání zatížení a zabrání osobnímu zranění v důsledku selhání operace.

(2) Programovaná logika operace

• Jednotková sekvenční operace: Při přijetí příkazu k zapnutí vypínače systém automaticky nejdříve otevře uzemňovací přepínač, pak elektricky vytáhne vozík vypínače; po umístění vozíku lze provést operaci zapnutí z DCS (operace rozbití probíhá opačně). Podporuje vzdálené přepínání skříně mezi stavem uzemnění, studené zálohy, horké zálohy a provozu, aby bylo dosaženo sekvenční kontroly.

• Požadavky na režim operace: Jsou vybaveny elektrickými operačními zařízeními pro vypínače/kontaktory a uzemňovací přepínače, stejně jako celoprocesní vizuální monitorovací zařízení, aby bylo dosaženo vzdálené vizualizace vypínačů a uzemňovacích přepínačů pro intuitivní sledování stavu operace a každodenního podnikání. Splňují požadavky na bezpečnou operaci a údržbu, umožňují vzdálenou nebo místní centralizovanou kontrolu; manuální a elektrické operace lze volně přepínat a interlockovat, aby byla zajištěna bezpečnost operace.

4. Popis funkcí monitorování stavu
(1) Diagnóza v reálném čase na základě změn zatížení

Aby bylo možné včas identifikovat potenciální vady a skryté rizika zařízení, vydávat varování, prevencovat eskalaci problémů a snižovat pravděpodobnost neočekávaných výpadků, je použita bezdrátová radiofrekvenční technologie pro reálně časové shromažďování a monitorování parametrů, jako je teplotní nárůst kontaktů/přívodů a dynamická asynchronie přepínačů. Současně záznamy provozu shromážděné systémem online monitorování a diagnózy během dlouhodobého provozu poskytují spolehlivou základnu pro hodnocení zdravotního stavu zařízení.

(2) Online schéma monitorování teploty spínací skříně

• Rozložení měření teploty: 6 bodů pro pohyblivé kontakty vypínače (horní a dolní kontakty) a 3 body pro stranu kabelu; 3 body pro horní větev sběrnice, 3 body pro dolní kontaktní rameno a 3 body pro stranu kabelu kontaktoru.

• Technické vlastnosti: Měření teploty vypínače používá vestavěný design, aby se zabránilo expozici na kontaktním rameni nebo prstech; všechny moduly měření teploty používají samonapájenou bezdrátovou radiofrekvenční komunikaci pro provoz bez baterií. Při výměně vypínačů/kontaktorů může zařízení online monitorování teploty rychle identifikovat nové zařízení a automaticky se s ním spárovat, aby bylo zajištěno shodné monitorování spínací skříně a vypínače, což je realizováno automatickou adaptací k detekční jednotce skříně bez ruční intervence (tj. bez výměny prvků měření teploty).

(3) Logika vzdáleného video monitorování

Uvnitř spínací skříně je konfigurováno video monitorovací zařízení pro vzdálené přenosy obrazů, což umožňuje uživatelům v reálném čase sledovat stav provozu zařízení prostřednictvím hlavního počítače a zajišťuje stabilní provoz zařízení.

• Technické požadavky na online video: Po výběru operace zařízení v operačním systému (ECMS) se vizuální systém automaticky přepne na video provozovaného zařízení po vydání příkazu, zaznamenává celý proces operace pro přímé pozorování a hodnocení, zda jsou operace a stav vypínačů/kontaktorů a uzemňovacích přepínačů správně a kontakt je dobrý, splňuje požadavky na vzdálenou inspekci. Kamera je přímo instalována v vysokotlaké komoře, ověřena pro vlastnosti izolace a elektromagnetickou kompatibilitu skříně a připojena k video monitorovacímu systému přes Ethernet pro sledování stavu vypínačů/kontaktorů, závor skříně a uzemňovacích přepínačů. Video terminál může volat monitorovací obrazy odpovídajících částí pro vzdálenou inspekci bez přítomnosti osoby na místě. Při vzdálené operaci skříně kamera automaticky zpětně vede video monitorovací obrazy prostřednictvím detekce pohybu, umožňující operátorům online sledovat elektrický proces a stav operace prostřednictvím hlavního počítače, eliminujíc složitou místní kontrolu.

(4) Princip online monitorování harmonických

Když elektrické zařízení funguje v neobvyklých nebo degradovaných podmínkách, vytváří harmonické různých frekvencí. Stupeň degradace zařízení je určen prostřednictvím výpočetního procesu "relativní obsah harmonických → ukazatel → standardní hodnota": nejprve se relativní obsah každého stupně harmonických dělí celkovou harmonickou deformací harmonických daného stupně, aby se získal ukazatel; pak se harmonická funkce každého stupně tvořená ukazatelem násobí vypočtenou hodnotou pro diagnostiku každého stupně odvozenou z relativního obsahu každého stupně, aby se získala standardní hodnota; nakonec se ukazatel porovnává se standardní hodnotou, aby byl určen stupeň degradace zařízení.

• Složení systému: Skládá se ze systému shromažďování dat (zodpovědného za reálně časové online shromažďování dat o vysokých harmonických motorech) a systému analýzy dat (spoléhá na analytický software pro reálně časovou analýzu dat o vysokých harmonických a varování před selháním). Celý systém používá bezkontaktní senzory pro shromažďování vysokých harmonických k online shromažďování dat o provozním zařízení a určuje stupeň degradace zařízení prostřednictvím komplexní analýzy složek vysokých harmonických a jejich podílů, poskytujíc základ pro údržbu.

(5) Praxe online monitorování izolace motoru

Je nutné provést měření izolace, aby byl určen stav izolace vysokotlakých motorů před předáním energie a během každodenní pohotovosti, což je klíčovým odkazem v provozu a údržbě zařízení a efektivním způsobem, jak zajistit bezpečnost systému. Pro pravidelné potřeby měření izolace otevřených motorů (např. motorů čerpadel kruhové vody a čerpadel vody) a motorů dlouhodobé pohotovosti v jednotce byla již brzy vybavena zařízení pro online monitorování izolace. Používá se metoda injekce DC vysokého napětí pro měření izolace kabelů nebo vinutí motoru; když je linka odpojena, zařízení pro monitorování izolace automaticky spustí monitorování izolace vedení, zobrazuje v reálném čase hodnoty izolace pohotovostního zařízení, což usnadňuje každodenní provoz a údržbu.

5. Diskuse o směrech zlepšení
(1) Centralizované řízení řídícího napájení

Zavedeme lineárně řízené inteligentní malé vypínače přístupné DCS, ECMS nebo NCS, aby bylo dosaženo centralizovaného řízení řídícího napájení. Spolupracujeme s vtažením/vytáhnutím hlavního zařízení a operacemi přepínání, aby byla dokončena celoprocesní sekvenční kontrola, hluboce integrována do řízení a optimalizace provozu.

(2) Zlepšení systému monitorování izolace

Přidejte terminály pro online monitorování izolace motoru (podporující monitorování reziduálního proudu okruhu motoru, když je motor napájen), aby bylo zlepšeno kompletní monitorování výkonnosti izolace pohotovostních a provozních zařízení:

• Snížení množství pravidelné práce na měření izolace a rizik spojených s provozem;

• Spolupráce s monitorováním harmonických a MRC, poskytující základ pro údržbu zařízení na základě stavu;

• Data izolace mohou komunikovat s pozadím prostřednictvím signálů RS 485 nebo vydávat signály varování/pozvání k izolaci/únikovému proudu prostřednictvím pevného spojení pro automatické přepínání a interlockování elektrických topičů a motorů.

(3) Optimalizace integrace systému

Spojte všechny operační procesy inteligentních spínačů s hlavním DCS, aby nahradily samostatné ECMS, snižujíce investiční náklady, usnadňujíce centralizované řízení a správu zařízení DCS, optimalizují a centralizují inspekční práci a snižují lidské zdroje.

6. Závěr

6kV spínací skříň hraje klíčovou roli v elektrárenském systému, s monitorováním provozu, přepínáním napájení, měřením izolace a údržbou, které jsou nezbytné pro každodenní provoz a údržbu. Pro výstavbu inteligentní elektrárny musí 6kV spínací skříň klást důraz na zajištění bezpečnosti osob, spolehlivého provozu zařízení, snížení pracovní náročnosti a údržby na základě stavu, pokračovat v kontinuální optimalizaci stávajícího modelu provozu a údržby, aby byl dosažen bezpečnější, efektivnější a ekonomický provoz.