Pratica della trasformazione degli armadi intelligenti nella sezione di lavoro a 6kV di una centrale elettrica

A causa della lunga durata di servizio e dell'invecchiamento severo delle apparecchiature, gli interruttori nella sezione di lavoro a 6kV dell'unità 6 di una certa centrale elettrica presentano potenziali pericoli di sicurezza come pin di posizionamento deformati, posizioni anormali di chiusura degli interruttori di terra e malfunzionamenti dei dispositivi di protezione. Questi pericoli hanno minacciato l'operazione stabile dell'unità, rendendo la trasformazione estremamente urgente. Inoltre, considerando i recenti casi di incidenti con vittime a causa di scosse elettriche coinvolgendo interruttori a media tensione, abbiamo deciso di adottare armadi intelligenti. Impiantiamo remotamente il programma di controllo intelligente nel sistema ECMS esistente, configuriamo meccanismi di azionamento elettrico, monitoraggio visivo e sistemi di monitoraggio in linea per raggiungere l'operazione a un tasto e l'allarme anticipato dello stato, mantenendo il personale lontano dall'attrezzatura stessa e garantendo la sicurezza operativa.

1. Obiettivi generali della trasformazione degli armadi intelligenti

Gli armadi intelligenti possono monitorare a distanza i parametri elettrici dell'attrezzatura tradizionale attraverso dispositivi di controllo, misurazione e comunicazione. Utilizzano meccanismi elettrici per completare l'ingresso/uscita del circuit breaker e l'apertura/chiusura degli interruttori di terra, realizzando l'operazione intelligente. Questa trasformazione si concentra su due funzioni principali: "automazione dell'operazione" e "monitoraggio dello stato". Integra anche i dispositivi di monitoraggio armonico in linea esistenti e i dispositivi di monitoraggio in linea dell'isolamento del motore per migliorare la capacità di percezione dello stato dell'attrezzatura. Per problemi comuni come il sovraccarico dei terminali dei cavi, il blocco dei meccanismi, caratteristiche anormali degli interruttori e isolamento basso del motore, viene realizzato l'allarme e la diagnosi basati sui dati di monitoraggio in linea, fornendo supporto per l'operazione affidabile dell'attrezzatura.

2. Schema di trasformazione degli armadi intelligenti
(1) Realizzazione dell'automazione dell'operazione

Impiantiamo remotamente il programma di controllo intelligente nel sistema ECMS. Considerando che le unità MRC ABB esistenti supportano solo cablaggio fisso, per ridurre il costo di stesura dei cavi e dei dispositivi di misurazione e controllo aggiuntivi, utilizziamo lo switch industriale Wislink2000 nel sistema ECMS per comunicare con i dispositivi di protezione integrati WDZ - 5200 della stessa azienda negli armadi tramite RS485. Quindi, i dispositivi di protezione sono collegati alle unità MRC tramite cablaggio fisso. Infine, vengono realizzate le funzioni di azionamento elettrico dei circuit breakers/contattori e degli interruttori di terra, semplificando il collegamento di controllo e migliorando l'efficienza operativa.

(2) Monitoraggio dello stato e ottimizzazione dell'operazione e manutenzione

Sul lato del monitoraggio dello stato, sono configurati dispositivi di sensazione intelligente per il monitoraggio in linea della temperatura e delle caratteristiche meccaniche del circuit breaker, e sono integrati dispositivi di monitoraggio armonico in linea e dispositivi di monitoraggio in linea dell'isolamento. Relying sul sistema locale ABB MyRemoteCare, lo stato di salute dell'attrezzatura viene valutato in tempo reale e viene prevista la probabilità di guasto dell'attrezzatura. Attraverso questo metodo, l'operazione e la manutenzione dell'attrezzatura vengono promosse dalla modalità di "manutenzione preventiva" alla modalità di "gestione predittiva proattiva", ottimizzando la modalità di operazione e manutenzione, riducendo la probabilità di guasti dell'attrezzatura e assicurando l'operazione stabile a lungo termine dell'unità.

3. Descrizione delle funzioni di automazione dell'operazione
(1) Meccanismo di protezione a guida elettrica completa

L'interruttore è dotato di un dispositivo di protezione professionale a guida motore. Quando si verificano condizioni di lavoro anomale come il blocco, l'uscita di corrente del motore aumenta, attivando il programma di protezione per interrompere l'alimentazione del motore, bloccare l'operazione elettrica e attivare l'indicatore di protezione con un segnale di guasto per evitare danni meccanici irreversibili.

Per l'operazione elettrica del carrello circuit breaker/contattore e dell'interruttore di terra, il design è il seguente:

• Commutazione elettrica del carrello: Viene aggiunto un motore di trazione al telaio del carrello per trainare il corpo del carrello per la commutazione tra la posizione di lavoro e la posizione di prova. È configurata un'unità di monitoraggio intelligente con funzione antistallo per evitare efficacemente errori di giudizio sui guasti meccanici del carrello; in caso di guasto del motore, viene automaticamente protetto il motore e il meccanismo di trazione, con l'indicatore di guasto acceso e un segnale di allarme emesso.

• Bloccaggio elettrico dell'interruttore di terra: L'operazione elettrica dell'interruttore di terra è bloccata con il carrello circuit breaker/contattore. La modalità di operazione elettrica completa del carrello e dell'interruttore di terra migliora significativamente l'efficienza operativa e garantisce la sicurezza dell'operatore - gli operatori non devono più entrare nella stanza degli interruttori per l'operazione in loco, riducendo il tempo di attesa per la commutazione del carico e evitando lesioni personali da guasti operativi.

(2) Logica di operazione programmata

• Operazione sequenziale a un tasto: Quando riceve un comando di chiusura del circuit breaker, il sistema apre automaticamente l'interruttore di terra, quindi inserisce elettricamente il carrello del circuit breaker; dopo che il carrello è in posizione, può essere eseguita l'operazione di chiusura dal DCS (l'operazione di apertura è invertita). Supporta la commutazione remota degli armadi tra manutenzione di terra, riserva fredda, riserva calda e stato di operazione per realizzare il controllo sequenziale.

• Requisiti della modalità di operazione: Dotati di dispositivi di azionamento elettrico per circuit breakers/contattori e interruttori di terra, nonché dispositivi di monitoraggio visivo di tutto il processo, per ottenere la visualizzazione remota di circuit breakers e interruttori di terra per il tracciamento intuitivo dello stato operativo e la gestione quotidiana degli affari. Soddisfa i requisiti di sicurezza operativa e manutenzione, consentendo il controllo centralizzato remoto o locale; l'operazione manuale ed elettrica può essere liberamente commutata e bloccata per garantire la sicurezza operativa.

4. Descrizione delle funzioni di monitoraggio dello stato
(1) Diagnosi in tempo reale basata sui cambiamenti di carico

Per identificare tempestivamente difetti e pericoli nascosti potenziali dell'attrezzatura, emettere allarmi anticipati, prevenire l'escalation dei problemi e ridurre la probabilità di interruzioni di energia impreviste, viene adottata la tecnologia radiofrequenza wireless per raccogliere e monitorare in tempo reale parametri come l'aumento di temperatura dei contatti/terminali dei cavi e l'asincronismo dinamico degli interruttori. Nel frattempo, i registri di operazione raccolti dal sistema di monitoraggio e diagnosi in linea durante l'operazione a lungo termine forniscono una base affidabile per la valutazione della salute dell'attrezzatura.

(2) Schema di monitoraggio in linea della temperatura degli armadi

• Disposizione della misurazione della temperatura: 6 punti per i contatti mobili del circuit breaker (contatti superiore e inferiore) e 3 punti per il lato del cavo; 3 punti per il lato ramo superiore della barra di distribuzione, 3 punti per il braccio di contatto inferiore e 3 punti per il lato del cavo del contattore.

• Caratteristiche tecniche: La misurazione della temperatura del circuit breaker adotta un design incorporato per evitare l'esposizione sul braccio o dito di contatto; tutti i moduli di misurazione della temperatura utilizzano la comunicazione radiofrequenza senza fili a batteria per operazioni senza batteria. Quando i circuit breakers/contattori vengono sostituiti, il dispositivo di monitoraggio in linea della temperatura può identificare rapidamente la nuova attrezzatura e accoppiarvisi automaticamente per assicurare l'abbinamento dell'armadio monitorato e del circuit breaker, realizzato attraverso l'adattamento automatico all'unità di rilevazione dell'armadio senza intervento manuale (cioè, senza sostituire gli elementi di misurazione della temperatura).

(3) Logica di monitoraggio video remoto

All'interno degli armadi è configurata un'attrezzatura di monitoraggio video per trasmettere immagini di monitoraggio a distanza, permettendo agli utenti di visualizzare in tempo reale lo stato operativo dell'attrezzatura attraverso il computer host e assicurare l'operazione stabile dell'attrezzatura.

• Requisiti tecnici del video in linea: Quando viene selezionata un'operazione di attrezzatura nel sistema di operazione (ECMS), il sistema visivo si commuta automaticamente al video dell'attrezzatura operata dopo l'emissione del comando, registrando l'intero processo operativo per l'osservazione diretta e la valutazione se l'operazione e lo stato dei circuit breakers/contattori e degli interruttori di terra siano in posizione e il contatto sia buono, soddisfacendo i requisiti di ispezione remota. La telecamera è installata direttamente nella camera ad alta tensione, verificata per le prestazioni di isolamento e compatibilità elettromagnetica dell'armadio, e connessa al sistema di monitoraggio video tramite Ethernet per monitorare lo stato dei carrelli circuit breaker/contattore, degli sportelli degli armadi e degli interruttori di terra. Il terminale video può richiamare le immagini di monitoraggio delle parti corrispondenti per l'ispezione remota senza personale in loco. Durante l'operazione remota degli armadi, la telecamera fornisce automaticamente immagini di monitoraggio video attraverso la rilevazione del movimento, consentendo agli operatori di monitorare online il processo e lo stato dell'operazione elettrica tramite il computer host, eliminando la noiosa conferma in loco.

(4) Principio di monitoraggio armonico in linea

Quando l'attrezzatura elettrica opera in condizioni anomale o degradate, genera armoniche di ordini diversi. Il grado di degradazione dell'attrezzatura viene determinato attraverso il processo di calcolo di "contenuto armonico relativo → valore indicatore → valore standard": prima, il contenuto armonico relativo di ogni ordine di armoniche di corrente viene diviso dalla distorsione armonica totale di armoniche di corrente dell'ordine predeterminato per ottenere il valore indicatore; poi, la funzione armonica di ogni ordine formata dal valore indicatore viene moltiplicata dal valore calcolato per la diagnosi di ogni ordine derivato dal contenuto armonico relativo di ogni ordine per ottenere il valore standard; infine, il valore indicatore viene confrontato con il valore standard per determinare il grado di degradazione dell'attrezzatura.

• Composizione del sistema: Composto da un sistema di acquisizione dati (responsabile per la raccolta in tempo reale di dati armonici ad alto ordine del motore) e un sistema di analisi dati (si basa su software di analisi per l'analisi in tempo reale di dati armonici ad alto ordine e l'allarme precoce di guasti). L'intero sistema utilizza sensori di acquisizione armonici ad alto ordine a contatto zero per raccogliere in linea i dati di operazione dell'attrezzatura, e determina il grado di degradazione dell'attrezzatura attraverso l'analisi complessiva dei componenti armonici ad alto ordine e delle loro percentuali, fornendo una base per la manutenzione.

(5) Pratica del monitoraggio in linea dell'isolamento del motore

È necessario effettuare test di isolamento per determinare lo stato di isolamento dei motori ad alta tensione prima della trasmissione di energia e durante la riserva giornaliera, che è un anello chiave nell'operazione e manutenzione dell'attrezzatura e un mezzo efficace per garantire la sicurezza del sistema. Per le esigenze regolari di test di isolamento dei motori aperti (come i motori delle pompe di circolazione e i motori delle pompe di alimentazione) e dei motori in riserva a lungo termine nell'unità, sono stati equipaggiati precocemente dispositivi di monitoraggio in linea dell'isolamento. Il metodo di iniezione di alta tensione continua viene utilizzato per la misurazione dell'isolamento dei cavi o degli avvolgimenti del motore; quando la linea è spenta, il dispositivo di monitoraggio dell'isolamento avvia automaticamente il monitoraggio dell'isolamento del circuito di alimentazione, mostrando in tempo reale i valori di isolamento dell'attrezzatura in riserva per facilitare l'operazione e la manutenzione quotidiana.

5. Discussione sulle direzioni di miglioramento
(1) Gestione centralizzata dell'alimentazione di controllo

Introduci mini-interruttori intelligenti a controllo lineare accessibili a DCS, ECMS o NCS per realizzare il controllo centralizzato dell'alimentazione di controllo. Collabora con l'ingresso/uscita dell'attrezzatura principale e le operazioni di commutazione per completare il controllo sequenziale di tutto il processo, integrandosi profondamente nella gestione e ottimizzazione dell'operazione.

(2) Miglioramento del sistema di monitoraggio dell'isolamento

Aggiungi terminali di monitoraggio in linea dell'isolamento del motore (che supportano il monitoraggio della corrente residua del circuito del motore quando il motore è alimentato) per migliorare il monitoraggio completo dell'isolamento per l'attrezzatura in riserva e in operazione:

• Riduci il carico di lavoro per i test di isolamento regolari e i rischi operativi;

• Collabora con il monitoraggio armonico e MRC per fornire una base per la manutenzione basata sullo stato dell'attrezzatura;

• I dati di isolamento possono comunicare con il background tramite segnali RS 485 o inviare segnali di allarme/preavviso di isolamento/corrente di fuga tramite cablaggio fisso per l'interlocking automatico di resistenze elettriche e motori.

(3) Ottimizzazione dell'integrazione del sistema

Connetti tutti i processi di operazione degli interruttori intelligenti al DCS host per sostituire l'ECMS indipendente, riducendo i costi di investimento, facilitando il controllo e la gestione centralizzata dell'attrezzatura dal DCS, ottimizzando e centralizzando il lavoro di ispezione, e riducendo le risorse umane.

6. Conclusione

Gli armadi a 6kV svolgono un ruolo chiave nel sistema di alimentazione della centrale, con il monitoraggio dell'operazione, la commutazione di potenza, i test di isolamento e la manutenzione essenziali nell'operazione e manutenzione quotidiana. Per la costruzione di una centrale elettrica intelligente, gli armadi a 6kV devono concentrarsi sulla sicurezza del personale, l'operazione affidabile dell'attrezzatura, la riduzione dell'intensità del lavoro e la manutenzione basata sullo stato, ottimizzando continuamente la modalità di operazione e manutenzione esistente per raggiungere un'operazione più sicura, efficiente ed economica.