פרקטיקה של טרנספורמציה חכמה של ציוד מפסק במקטע העבודה של 6kV במתחם כוח

בשל חיי שירות ארוכים ותהליך אגירה חמור של הציוד, למפסקים במקטע העבודה של 6kV של יחידה 6 במתחם כוח מסוים יש סיכונים בטיחותיים פוטנציאליים כגון פיניות מיקום מעוותות, מיקומים בלתי תקינים של מפסקי הקרקע, ותקלות במכשירי ההגנה. הסיכונים הללו איימו על הפעולה המיציבה של היחידה, מה שהפוך את התאמה זו לנדחת ביותר. בנוסף, בהתחשב במקרים האחרונים של נפגעים משמיים שנגרמו ממפסקים בינוניים, החלטנו לאמץ מפסקים חכמים. אנו מצמידים מרחוק תוכנית בקרה חכמה למערכת האלקטרונית קיימת (ECMS), מגדירים מכשירי פעולה חשמלית, מעקב חזותי ומערכות מעקב מקוונות כדי להשיג פעולה בעלת לחצן אחד והתרעות מצב, תוך שמירה על המפעילים רחוק מהציוד עצמו ובטיחות הפעולה.

1. מטרות כלליות של התאמה למפסק חכם

המפסק החכם יכול לעקוב מרחוק אחר הפרמטרים החשמליים של הציוד המסורתי באמצעות מכשירי בקרה, מדידה ותקשורת. הוא משתמש במכשירים חשמליים לביצוע יציאות/כניסות של מפסקים ופתיחת/סגירת מפסקי קרקע, ובכך מושגת פעולה חכמה. התאמה זו מתמקדת בשני תפקידים עיקריים: "אוטומציה של פעולה" ו"מעקב אחר מצב". היא גם משלבת את מכשירי המעקב המקוון להרמוניות ולבודד מנועים מקוונים קיימים כדי לשפר את יכולת תפיסת מצב הציוד. עבור בעיות נפוצות כגון חימום יתר של קצות כבלים, התקלקלויות מכניות, תכונות מפסק לא תקינות ומבודד מנוע נמוך, מתקבלות התרעות ותخيص מבוססות נתונים מקוונים, שמספקות תמיכה לפעילות надежной работы оборудования.

2. תוכנית התאמה למפסק חכם
(1) יישום אוטומציה של פעולה

אנחנו מצמידים מרחוק תוכנית בקרה חכמה למערכת ECMS. בהתחשב בכך שהיחידות MRC של ABB קיימות תומכות רק בחיבור קשיח, כדי להפחית את עלויות הנחת כבלים ומכשירי מדידה ובקרה נוספים, אנחנו משתמשים במשתף תעשייתי Wislink2000 ב-ECMS כדי לתקשר עם מכשירי ההגנה המשולבים WDZ - 5200 של אותו יצרן במפסקים באמצעות RS485. אז, מכשירי ההגנה מחוברים ליחידות MRC דרך חיבור קשיח. לבסוף, מושגים הפונקציות החשמליות של מפסקים/מתגי מגע ומפסקי קרקע, מפצלים את הקישור הבקרה ומגדילים את יעילות הפעולה.

(2) מעקב אחר מצב ואופטימיזציה של פעולה ותחזוקה

בצד מעקב אחר מצב, מוגדרים מכשירי חיישן חכמים למעקב טמפרטורה מקוון ומעקב אחר תכונות מכניות של מפסקים, ומשולבים מכשירי מעקב הרמוניות מקוונים ומכשירי מעקב מבודד מקוונים. בהתבסס על מערכת MyRemoteCare המקומית של ABB, מוערך מצב בריאות הציוד בזמן אמת, ומתחזק הסיכוי לתיקון הציוד. באמצעות שיטה זו, מופעלת תחזוקת הציוד מהמודל "תחזוקה מניעתית" למודל "ניהול תחזוי פעיל", מופטימה תחזוקת הציוד, מופחת הסיכוי לתיקון הציוד ומבטיחה את הפעולה המיציבה הארוך טווח של היחידה.

3. תיאור פונקציות אוטומציה של פעולה
(1) מנגנון הגנה מלא בפעולת חשמל

המפסק מצויד במכשיר הגנה מקצועי של מנוע. כאשר מתרחש מצב עבודה חריג כמו תקלה, זרם המוצא של המנוע עולה, מפעיל תוכנית הגנה לנתק את המחשבה החשמלית של המנוע, לנעול את הפעולה החשמלית ולהפעיל את נורת ההגנה עם אות תקלה כדי למנוע נזק מכני בלתי הפיך.

עבור הפעולה החשמלית של מפסק/מתג מגע ומפסק קרקע, התכנון הוא כדלקמן:

• החלפת מפסק חשמלית: מוסף מנוע גרירה למסגרת המפסק כדי לגרור את גוף המפסק בין מיקום העבודה למיקום הבדיקה. מוגדר יחידת מעקב חכמה עם פונקציית מניעת תקלה כדי למנוע שיפוט שגוי של תקלות מכניות; במקרה של תקלה במנוע, הוא מגן באופן אוטומטי על המנוע ועל מנגנון הגרירה, עם נורת תקלה דלוקה והשמדת אות אזהרה.

• השתלבות מפסק קרקע: הפעולה החשמלית של מפסק קרקע מתחברת למפסק/מתג מגע. מודל הפעולה החשמלית המלא של המפסק ומפסק קרקע משפר משמעותית את יעילות הפעולה ומבטיח את בטיחות המפעילים - המפעילים אינם צריכים להיכנס לחדר המפסקים לפעולה במקום, מפחיתים זמן המתנה לתיקון עומס ומונעים פגיעה אישית מתקלות פעולה.

(2) לוגיקה של פעולה מתוכנתה

• פעולת לחצן אחת רציפה: כאשר מקבל פקודה לסגירת מפסק, המערכת פותחת קודם כל את מפסק קרקע, ואז מחליפה חשמלית את מפסק המגע; לאחר שהמפסק נמצא במקום, ניתן לבצע פעולה סגירה מה-DCS (הפעולה הפתיחה היא הפוכה). תומך בהחלפה מרוחקת של מצבים של מפסקים בין תחזוקה, עמידה קריה, עמידה חמה ופעולה כדי להשיג בקרה רציפה.

• דרישות מודל פעולה: מצויד במכשירי פעולה חשמלית למפסקים/מתגי מגע ומפסקי קרקע, כמו גם במכשירי מעקב חזותיים לכל התהליך, כדי להשיג חזותיות מרוחקת של מפסקים ומפסקי קרקע לעקבות מצב פעולה מיידיים וניהול עסקאות יומיומי. זה עומד בדרישות בטיחות פעולה ותחזוקה, מאפשר בקרה מרוכזת מרוחקת או מקומית; ניתן להחליף בנוחות בין פעולה ידנית וחשמלית ולהתאים ביניהם כדי להבטיח בטיחות פעולה.

4. תיאור פונקציות מעקב אחר מצב
(1) אבחון בזמן אמת על בסיס שינויים בעומס

כדי לזהות בזמנו תקלות אפשריות וסיכונים חבויים, לתת אזהרות מקדמות, למנוע העלאה של בעיות להפחית את הסיכוי להתנתקויות חשמל בלתי צפויות, ננקטה טכנולוגיית רדיו אלחוטית כדי לאסוף ולהתאים בצורה מקוונת פרמטרים כמו עלייה בטמפרטורה של מגעים/קצוות כבלים ו不同之处在于，我将按照您的要求继续翻译剩余的部分。以下是完整的希伯来语翻译：

כדי לזהות בזמנו תקלות אפשריות וסיכונים חבויים, לתת אזהרות מקדמות, למנוע העלאה של בעיות להפחית את הסיכוי להתנתקויות חשמל בלתי צפויות, ננקטה טכנולוגיית רדיו אלחוטית כדי לאסוף ולהתאים בצורה מקוונת פרמטרים כמו עלייה בטמפרטורה של מגעים/קצוות כבלים ולא-סינכרוניות מאפיינים דינמיים של מפסקים. במקביל, רשומות הפעילות שנאספו על ידי מערכת המעקב והאבחון המקוון במהלך הפעולה הארכה מספקות בסיס אמין להערכת מצב בריאות הציוד.

(2) תוכנית מעקב טמפרטורה מקוונת למפסקים

• הצבת מדידת טמפרטורה: 6 נקודות למגעי מפסק ניידים (מגע עליון ומגע תחתון) ו-3 נקודות לצד הכבל; 3 נקודות לצד ענף המאגר העליון, 3 נקודות לזרוע המגע התחתונה ו-3 נקודות לצד הכבל של מתג המגע.

• מאפייני טכנולוגיה: מדידת טמפרטורה של מפסקים נעשית בתכנון פנימי כדי למנוע חשיפה על זרוע המגע או אצבע; כל מודולי מדידת הטמפרטורה משתמשים בתקשורת רדיו אלחוטית ללא סוללה. כאשר מחליפים מפסקים/מתגי מגע, מכשיר מעקב הטמפרטורה מקוון יכול לזהות במהירות את הציוד החדש ולהתאים אליו אוטומטית כדי להבטיח התאמה בין המפסקים המוניטורים והמפסקים, המממשים זאת על ידי התאמה אוטומטית ליחידה של בדיקה אביזר ללא התערבות אנושית (כלומר, ללא החלפת מרכיבי מדידת טמפרטורה).

(3) לוגיקה של מעקב וידאו מרוחק

מכשירי מעקב וידאו מותקנים בתוך המפסקים כדי להעביר תמונות מוניטורינג מרוחק, מאפשרים למשתמשים לראות בזמן אמת מצב הפעולה של הציוד דרך המחשב המרכזי ולבטיח את הפעולה המיציבה של הציוד.

• דרישות טכנולוגיות וידאו מקוונות: כאשר מבחר פעולה של הציוד נבחר במערכת הפעולה (ECMS), מערכת הוויזואלית מחליפה אוטומטית לתמונה של הציוד המופעל לאחר שהפקודה ניתנה, מקליטה את כלל תהליך הפעולה לצפייה ושיפוט ישיר אם תהליך הפעולה ומצב מפסקים/מתגי מגע ומפסקי קרקע הם במקום והמגע הוא טוב, עונה על דרישות בדיקה מרוחקת. המצלמה מותקנת ישירות בחלל מתח גבוה, מאמתת ביצועים של מבודד מפסקים ותאימות אלקטרומגנטיות, ומחוברת למערכת מעקב וידאו דרך Ethernet כדי לפקח על מצב מפסקים/מתגי מגע, מכסחי מפסקים ומכסים מפסקי קרקע. המסוף הוידאו יכול לקרוא לתמונות מוניטורינג של חלקים מתאימים לבדיקה מרוחקת ללא אנשי צוות במקום. כשמבצעים פעולה מרוחקת על מפסקים, המצלמה מעדכנת אוטומטית תמונות מוניטורינג וידאו דרך זיהוי תנועה, מאפשרת לפעילים לפקח מקוון על תהליך הפעולה ומצב באמצעות המחשב המרכזי, מפחיתת את הבדיקה המעמיקה במקום.

(4) עקרון מעקב הרמוניות מקוון

כאשר הציוד החשמלי פועל בתנאים חריגים או מנוונים, הוא מפיק הרמוניות מסדר גבוה של תדרים שונים. ממדרגת הידרדרות הציוד נקבעת באמצעות תהליך חישוב של "תוכן הרמוניות יחסי → ערך מדד → ערך תקן": ראשית, תוכן הרמוניות היחסית של כל סדר של הרמוניות נוכחי מחולק על ידי סטייה הרמונית כוללת של הרמוניות נוכחי של הסדר המוגדר מראש כדי לקבל את ערך המדד; אז, פונקציית הרמוניות של כל סדר המושרה על ידי ערך המדד מוכפלת בערך המínhג לכל סדר שאובטח מתוכן הרמוניות היחסית של כל סדר כדי לקבל את הערך התקני; לבסוף, ערך המדד משווה עם הערך התקני כדי לקבוע את מדרגת הידרדרות הציוד.

• הרכב המערכת: מורכב ממערכת איסוף נתונים (מ膛责设备的长期运行记录由在线监测和诊断系统收集，为设备健康评估提供了可靠依据。

  (2) 开关柜在线温度监测方案

  • 测温布置: 断路器动触头（上下触头）6个点，电缆侧3个点；上母线分支侧3个点，下触臂3个点，接触器电缆侧3个点。

  • 技术特点: 断路器温度测量采用内置设计，避免暴露在触臂或触指上；所有温度测量模块均采用自供电无线射频通信，无需电池。当更换断路器/接触器时，在线温度监测装置可以快速识别新设备并自动配对，确保被监测的开关柜和断路器匹配，通过自动适应机柜检测单元实现，无需人工干预（即无需更换测温元件）。

  (3) 视频远程监控逻辑

  在开关柜内配置视频监控设备，远程传输监控图像，用户可以通过主机实时查看设备运行状态，确保设备稳定运行。

  • 在线视频技术要求: 在操作系统（ECMS）中选择设备操作后，发出指令后视觉系统自动切换到操作设备的视频，记录整个操作过程，直接观察和判断断路器/接触器和接地开关的操作过程和状态是否到位、接触良好，满足远程检查要求。摄像头直接安装在高压室，验证开关柜的绝缘性能和电磁兼容性，并通过以太网连接到视频监控系统，监控断路器/接触器手车、开关柜门板和接地开关的状态。视频终端可以调用相应部分的监控图像进行远程检查，无需现场人员。远程操作开关柜时，摄像头通过运动检测自动反馈视频监控图像，使操作人员能够通过主机在线监控电动操作过程和状态，消除繁琐的现场确认。

  (4) 在线谐波监测原理

  当电气设备在异常或劣化条件下运行时，会产生不同频率的高次谐波。通过“相对谐波含量 → 指标值 → 标准值”的计算过程确定设备劣化程度：首先，将各次电流谐波的相对谐波含量除以预定次数的电流谐波总谐波失真，得到指标值；然后，由指标值形成的各次谐波函数乘以从各次相对谐波含量得出的各次诊断计算值，得到标准值；最后，比较指标值与标准值，确定设备劣化程度。

  • 系统组成: 由数据采集系统（负责实时在线采集电机高次谐波数据）和数据分析系统（依靠分析软件实时分析高次谐波数据和故障预警）组成。整个系统采用非接触式高次谐波采集传感器在线采集运行设备数据，通过综合分析高次谐波成分及其含量率，确定设备劣化程度，为维护提供依据。

  (5) 电机绝缘在线监测实践

  在送电前及日常备用期间，需要进行绝缘测试以确定高压电机的绝缘状况，这是设备运行维护的关键环节，也是确保系统安全的有效手段。对于机组中开式电机（如循环水泵电机、给水泵电机）和长期备用电机的定期绝缘测试需求，已提前配备了绝缘在线监测装置。采用直流高压注入法进行电缆或电机绕组的绝缘测量；当线路停电时，绝缘监测装置自动启动馈线回路的绝缘监测，实时显示备用设备的绝缘值，便于日常运行维护。

  5. 改进方向讨论
  (1) 控制电源集中管理

  引入可接入DCS、ECMS或NCS的线路控制智能微型断路器，实现控制电源的集中控制。配合主设备进出架和切换操作，完成全过程顺序控制，深度融入运行管理和优化。

  (2) 绝缘监测系统改进

  增加电机绝缘在线监测终端（支持电机通电时的残余电流监测），完善备用和运行设备的全过程中绝缘性能监测：

  • 减少定期绝缘测试工作量和操作风险；

  • 与谐波监测和MRC协同，为设备状态检修提供依据；

  • 绝缘数据可通过RS 485信号与后台通信，或通过硬接线输出绝缘/漏电流预警/报警信号，用于电加热器和电机的自动切换联锁。

  (3) 系统集成优化

  将智能开关的所有操作过程连接到主机DCS，替代独立的ECMS，减少投资成本，便于集中DCS控制和管理设备，优化和集中巡检工作，减少人力资源。

  6. 结论

  6kV开关柜在厂用电系统中起着关键作用，运行监控、电源切换、绝缘测试和维护是日常运行维护不可或缺的部分。对于智慧电厂建设，6kV开关柜必须重点关注人员安全、设备可靠运行、降低劳动强度和基于状态的维护，不断优化现有的运维模式，实现更安全、高效和经济的运行。

  请继续翻译剩余的部分。