Práctica da transformación intelixente do conmutador na sección de traballo de 6kV dunha central eléctrica

Debido ao longo período de servizo e ao envellecemento severo do equipo, os interruptores na sección de traballo de 6kV da Unidade 6 dunha certa central eléctrica teñen potenciais perigos de seguridade como pinos de localización deformados, posicións de pechado anómalas dos interruptores de terra e fallos nos dispositivos de protección. Estes perigos ameazan a operación estable da unidade, facendo que a transformación sexa extremadamente urgente. Ao mesmo tempo, tendo en conta os recentes casos de accidentes eléctricos con mortes envolvendo interruptores de media tensión, decidimos adoptar armarios de distribución inteligentes. Implantamos o programa de control inteligente remotamente no ECMS existente, configurando mecanismos de manobra eléctrica, monitorización visual e sistemas de monitorización en liña para lograr a operación con un botón e a advertencia temprana de estado, mantendo ao persoal afastado do propio equipo e asegurando a seguridade operativa.

1. Obxectivos xerais da transformación dos armarios de distribución inteligentes

Os armarios de distribución inteligentes poden monitorizar os parámetros eléctricos do equipo tradicional de forma remota a través de dispositivos de control, medida e comunicación. Utilizan mecanismos eléctricos para completar a inserción/retirada dos interruptores e a apertura/pechado dos interruptores de terra, logrando a operación inteligente. Esta transformación centrase en dúas funcións principais: "automatización da operación" e "monitorización de estado". Tamén integra os dispositivos de monitorización en liña de harmónicos existentes e os dispositivos de monitorización en liña de aislamento de motores para mellorar a capacidade de percepción do estado do equipo. Para problemas comúns como o sobrecalentamento das terminais de cable, bloqueo de mecanismos, características de interruptores anómalas e baixo aislamento de motores, realizase a advertencia temprana e diagnóstico baseándose en datos de monitorización en liña, proporcionando soporte para a operación fiable do equipo.

2. Esquema de transformación dos armarios de distribución inteligentes
(1) Realización da automatización da operación

Implantamos o programa de control inteligente remotamente no ECMS. Considerando que as unidades MRC existentes de ABB só admiten conexión por cable, para reducir o custo de colocación de cables e dispositivos de medida e control adicionais, utilizamos o switch industrial Wislink2000 no ECMS para comunicarse co dispositivo de protección integrado WDZ - 5200 da mesma fabricante no armario de distribución a través de RS485. Entón, os dispositivos de protección conectanse ás unidades MRC mediante conexión por cable. Finalmente, realizanse as funcións de manobra eléctrica dos interruptores/contactores e interruptores de terra, simplificando o eslabón de control e mellorando a eficiencia operativa.

(2) Monitorización de estado e optimización da operación e mantemento

No lado da monitorización de estado, configúranse dispositivos de sensorización inteligentes para a monitorización en liña da temperatura e as características mecánicas dos interruptores, e integranse dispositivos de monitorización en liña de harmónicos e dispositivos de monitorización en liña de aislamento. Relléganse no sistema local ABB MyRemoteCare para avaliar en tempo real o estado de saúde do equipo e prever a probabilidade de fallo do equipo. A través deste método, promovese a transformación do mantemento operativo do modo "preventivo" ao modo "preditivo proactivo", optimizando o modo de operación e mantemento, reducindo a probabilidade de fallos do equipo e asegurando a operación estable a longo prazo da unidade.

3. Descripción das funcións de automatización da operación
(1) Mecanismo de protección de tracción eléctrica completa

O interruptor está equipado cun dispositivo de protección de tracción motorizada profesional. Cando ocorren condicións de traballo anómalas como bloqueos, aumenta a corrente de saída do motor, activando o programa de protección para cortar a alimentación do motor, bloquear a manobra eléctrica e activar a luz indicadora de protección con unha sinal de fallo para evitar danos mecánicos irreversibles.

Para a manobra eléctrica do carro de interruptor/contactor e interruptor de terra, o deseño é o seguinte:

• Comutación eléctrica do carro: Adicícase un motor de tracción ao chassis do carro para arrastrar o corpo do carro entre a posición de traballo e a posición de proba. Configúrase unha unidade de monitorización inteligente con función antipañada para evitar eficazmente o mal xuízo de fallos mecánicos do carro; cando ocorre un fallo do motor, protégese automaticamente o motor e o mecanismo de tracción, coa luz indicadora de fallo encendida e emitida unha sinal de alarma.

• Bloqueo do interruptor de terra: A manobra eléctrica do interruptor de terra está interbloqueada co carro de interruptor/contactor. O modo de operación eléctrica completa do carro e do interruptor de terra mellora significativamente a eficiencia operativa e asegura a seguridade do operador—os operadores xa non necesitan entrar na sala de interruptores para realizar a operación in situ, reducindo o tempo de espera para a conmutación de carga e evitando lesións persoais debido a fallos de operación.

(2) Lóxica de operación programada

• Operación secuencial con un botón: Cando recibe unha orde de pechado do interruptor, o sistema abre primeiro o interruptor de terra de forma automática, despois insere eléctricamente o carro do interruptor; despois de que o carro estea en posición, pode executarse a operación de pechado desde o DCS (a operación de apertura é inversa). Admite a conmutación remota do armario de distribución entre estados de mantemento de terra, reserva fría, reserva quente e operación para lograr o control secuencial.

• Requisitos de modo de operación: Equipado con dispositivos de manobra eléctrica para interruptores/contactores e interruptores de terra, así como dispositivos de monitorización visual de todo o proceso, para lograr a visualización remota de interruptores e interruptores de terra para o seguimento intuitivo do estado de operación e a xestión diaria dos negocios. Cumple cos requisitos de operación e mantemento seguros, permitindo o control centralizado remoto ou local; a operación manual e eléctrica pode alternarse libremente e estar interbloqueada para asegurar a seguridade da operación.

4. Descripción das funcións de monitorización de estado
(1) Diagnóstico en tempo real baseado nas variacións de carga

Para identificar oportunamente defectos e riscos ocultos potenciais do equipo, emitir advertencias tempranas, prevenir a escalada de problemas e reducir a probabilidade de cortes de corrente inesperados, adóptase a tecnoloxía de radiofrecuencia inalámbrica para recopilar e monitorizar en tempo real parámetros como o aumento de temperatura dos contactos/terminales de cable e a asincronía das características dinámicas do interruptor. Ao mesmo tempo, os rexistros de operación recopilados polo sistema de monitorización en liña e diagnóstico durante a operación a longo prazo proporcionan unha base fiable para a avaliación da saúde do equipo.

(2) Esquema de monitorización en liña da temperatura do armario de distribución

• Disposición de medición de temperatura: 6 puntos para os contactos móveis do interruptor (contactos superior e inferior) e 3 puntos para o lado do cable; 3 puntos para o lado da ramificación do bus superior, 3 puntos para o brazo de contacto inferior e 3 puntos para o lado do cable do contactor.

• Características técnicas: A medición de temperatura do interruptor utiliza un deseño integrado para evitar a exposición no brazo ou dedo de contacto; todos os módulos de medición de temperatura usan comunicación de radiofrecuencia inalámbrica autónoma sen batería. Cando se substitúen interruptores/contactores, o dispositivo de monitorización en liña da temperatura pode identificar rapidamente o novo equipo e emparelarse con el automaticamente para asegurar a correspondencia do armario de distribución e interruptor monitorizados, o que se realiza adaptándose automaticamente á unidade de detección do armario sen intervención manual (é dicir, sen substituír os elementos de medición de temperatura).

(3) Lóxica de monitorización remota por vídeo

Configúrase equipo de monitorización por vídeo dentro do armario de distribución para transmitir imaxes de monitorización de forma remota, permitindo aos usuarios ver en tempo real o estado de operación do equipo a través do ordenador principal e asegurar a operación estable do equipo.

• Requisitos técnicos de vídeo en liña: Cando se selecciona unha operación de equipo no sistema de operación (ECMS), o sistema visual cambia automaticamente ao vídeo do equipo operado despois de emitirse a orde, gravando todo o proceso de operación para observar e xudgar directamente se o proceso y estado de operación dos interruptores/contactores e interruptores de terra están en lugar e o contacto é correcto, cumprindo os requisitos de inspección remota. A cámara instálase directamente no compartimento de alta tensión, verificada para o rendemento de aislamento e compatibilidade electromagnética do armario de distribución, e conectada ao sistema de monitorización por vídeo a través de Ethernet para monitorizar o estado dos carros de interruptor/contactor, obturadores do armario de distribución e interruptores de terra. O terminal de vídeo pode chamar as imaxes de monitorización das partes correspondentes para inspección remota sen persoal in situ. Cando se opera o armario de distribución de forma remota, a cámara retroalimenta automaticamente imaxes de monitorización por vídeo a través da detección de movemento, permitindo aos operadores monitorizar en liña o proceso e estado de operación eléctrica a través do ordenador principal, eliminando a confirmación in situ tediosa.

(4) Principio de monitorización en liña de harmónicos

Cando o equipo eléctrico opera en condicións anómalas ou degradadas, xeran harmónicos de altas frecuencias. O grao de degradación do equipo determinase a través do proceso de cálculo de "conteúdo relativo de harmónicos → valor indicador → valor estándar": primeiro, o contenido relativo de cada orde de harmónicos de corrente divídese pola distorsión harmónica total de corrente da orde predeterminada para obter o valor indicador; despois, a función harmónica de cada orde formada polo valor indicador multiplica-se polo valor calculado para o diagnóstico de cada orde derivado do conteúdo relativo de harmónicos de cada orde para obter o valor estándar; finalmente, compárase o valor indicador co valor estándar para determinar o grao de degradación do equipo.

• Composición do sistema: Consiste nun sistema de recolección de datos (responsable da recolección en liña en tempo real de datos de harmónicos de altas frecuencias de motores) e un sistema de análise de datos (basease en software de análise para a análise en tempo real de datos de harmónicos de altas frecuencias e a advertencia de fallos). O sistema completo usa sensores de recolección de harmónicos de altas frecuencias sen contacto para recolectar datos de equipos en operación, e determina o grao de degradación do equipo a través da análise comprehensiva dos componentes de harmónicos de altas frecuencias e as súas taxas de contido, proporcionando unha base para o mantemento.

(5) Práctica de monitorización en liña do aislamento de motores

É necesario realizar ensaios de aislamento para determinar o estado de aislamento de motores de alta tensión antes da transmisión de enerxía e durante a espera diaria, o que é un elo clave na operación e mantemento do equipo e un medio eficaz para asegurar a seguridade do sistema. Para as necesidades regulares de ensaios de aislamento de motores abertos (como motores de bombas de auga de circulación e motores de bombas de alimentación) e motores en espera a longo prazo na unidade, foron equipados con dispositivos de monitorización en liña de aislamento. Úsase o método de inxexión de alta tensión DC para a medida de aislamento de cables ou bobinas de motores; cando a liña está desenerxizada, o dispositivo de monitorización de aislamento inicia automaticamente a monitorización de aislamento do circuito de alimentación, mostrando en tempo real os valores de aislamento do equipo en espera para facilitar a operación e mantemento diarios.

5. Discusión sobre direccións de mellora
(1) Xestión centralizada da enerxía de control

Introducense miniinterruptores inteligentes lineales accesibles ao DCS, ECMS ou NCS para lograr o control centralizado da enerxía de control. Cooperan con a inserción/retirada do equipo principal e as operacións de conmutación para completar o control secuencial de todo o proceso, integrándose profundamente na xestión e optimización da operación.

(2) Mellora do sistema de monitorización de aislamento

Agreganse terminais de monitorización en liña de aislamento de motores (que admiten a monitorización de corrente residual de circuitos de motores cando o motor está enerxizado) para mellorar a monitorización de todo o proceso do rendemento de aislamento para equipos en espera e en operación:

• Reduzir a carga de traballo de ensaios de aislamento regulares e os riscos de operación;

• Colaborar coa monitorización de harmónicos e MRC para proporcionar unha base para o mantemento basado no estado do equipo;

• Os datos de aislamento poden comunicarse co fondo a través de sinais RS 485 ou emitir sinais de advertencia/alarma de aislamento/corrente de fuga a través de conexión por cable para o interbloqueo de conmutación automática de resistencias eléctricas e motores.

(3) Optimización da integración do sistema

Conectan todos os procesos de operación dos interruptores inteligentes ao DCS principal para substituír o ECMS independente, reducindo os custos de investimento, facilitando o control e xestión centralizados do DCS do equipo, optimizando e centralizando o traballo de inspección e reducindo os recursos humanos.

6. Conclusión

Os armarios de distribución de 6kV xogan un papel clave no sistema de enerxía da planta, sendo a monitorización da operación, a conmutación de enerxía, os ensaios de aislamento e o mantemento indispensables na operación e mantemento diarios. Para a construción de centrais eléctricas inteligentes, os armarios de distribución de 6kV deben centrarse en asegurar a seguridade do persoal, a operación fiable do equipo, a redución da intensidade laboral e o mantemento basado no estado, optimizando continuamente o modo de operación e mantemento existente para lograr unha operación máis segura, eficiente e económica.