Praktijk van de transformatie naar slimme schakelkasten in de 6kV werksectie van een elektriciteitscentrale

Vanwege de lange levensduur en ernstige veroudering van het apparaat, hebben de schakelaars in de 6kV werksectie van eenheid 6 van een bepaalde elektriciteitscentrale potentiële veiligheidsrisico's zoals vervormde positiepennen, abnormale sluitposities van aardingsschakelaars en storingen in beschermingsapparatuur. Deze risico's bedreigen de stabiele werking van de eenheid, waardoor transformatie extreem urgent is. Tegelijkertijd, met inachtneming van recente gevallen van elektrische schokslachtoffers bij middenspanningschakelaars, hebben we besloten slimme schakelkasten te gebruiken. We implantatie op afstand het slimme controleprogramma in het bestaande ECMS, configureren elektrische bedieningsmechanismen, visuele monitoring en online monitoring systemen om één-knopbediening en statuswaarschuwingen te realiseren, zodat personeel zich op afstand van het apparaat kan houden en de veiligheid van de bediening wordt gewaarborgd.

1. Algemene doelen van de transformatie naar slimme schakelkasten

De slimme schakelkast kan de elektrische parameters van traditionele apparatuur op afstand monitoren via controle-, meet- en communicatieapparatuur. Het gebruikt elektrische mechanismen om het in- en uitschuiven van circuitbrekers en het openen en sluiten van aardingsschakelaars te voltooien, waarmee intelligente bediening wordt gerealiseerd. Deze transformatie richt zich op twee belangrijke functies: "automatisering van bediening" en "statusmonitoring". Het integreert ook de bestaande online harmonische monitoringapparatuur en motorisolatie online monitoringapparatuur om de perceptiecapaciteit van de toestand van de apparatuur te verbeteren. Voor veelvoorkomende problemen zoals oververhitting van kabelterminals, vastlopen van mechanismen, afwijkende schakelaareigenschappen en lage motorisolatie, worden vroegwaarschuwingen en diagnose gebaseerd op online monitoringdata gerealiseerd, waardoor ondersteuning wordt geboden voor de betrouwbare werking van de apparatuur.

2. Transformatieschema voor slimme schakelkasten
(1) Realisatie van automatisering van bediening

We implanteren op afstand het slimme controleprogramma in het ECMS. Aangezien de bestaande MRC-eenheden van ABB alleen hardwiring ondersteunen, gebruiken we de Wislink2000 industriële switch in het ECMS om via RS485 te communiceren met de WDZ - 5200 serie geïntegreerde beschermingsapparatuur van dezelfde fabrikant in de schakelkast. Vervolgens worden de beschermingsapparaten via hardwiring verbonden met de MRC-eenheden. Ten slotte worden de elektrische bedieningsfuncties van circuitbrekers/contactors en aardingsschakelaars gerealiseerd, wat de controlekoppeling vereenvoudigt en de efficiëntie van de bediening verhoogt.

(2) Statusmonitoring en optimalisatie van bediening en onderhoud

Aan de kant van statusmonitoring worden intelligente sensoren voor online temperatuurmonitoring en mechanische kenmerken van circuitbrekers geconfigureerd, en worden online harmonische monitoringapparatuur en online isolatiemonitoringapparatuur geïntegreerd. Afhankelijk van het lokale ABB MyRemoteCare-systeem wordt de gezondheidstoestand van de apparatuur in realtime beoordeeld en wordt de kans op apparatuurstoring voorspeld. Door deze methode wordt de operatie en onderhoud van de apparatuur getransformeerd van de "preventieve onderhoudsmodus" naar de "proactieve voorspellende beheersmodus", waardoor de onderhoudsmodus wordt geoptimaliseerd, de kans op apparatuurstoringen wordt verminderd en de langetermijnstabiele werking van de eenheid wordt gewaarborgd.

3. Beschrijving van de functies voor automatisering van bediening
(1) Volledig elektrisch aangedreven beschermingsmechanisme

De schakelaar is uitgerust met een professioneel motordrive-beschermingsapparaat. Bij abnormale werkomstandigheden, zoals vastlopen, neemt de stroomuitgang van de motor toe, waardoor het beschermingsprogramma wordt geactiveerd, de motorkracht wordt afgesneden, de elektrische bediening wordt vergrendeld en het beschermingsindicatielicht met een foutsignaal wordt geactiveerd, waardoor onherstelbare mechanische schade wordt voorkomen.

Voor de elektrische bediening van de circuitbreker/contactor handkar en aardingsschakelaar is het ontwerp als volgt:

• Elektrisch overschakelen van de handkar: Een aandrijfmotor wordt toegevoegd aan het chassis van de handkar om het lichaam van de handkar te trekken voor overschakeling tussen de werkpositie en de testpositie. Er wordt een intelligent monitoringsunit met anti-stall-functie geconfigureerd om effectief misoorden van mechanische fouten van de handkar te voorkomen; bij een motoraanval wordt de motor en het aandrijfmechanisme automatisch beschermd, met het foutindicatielicht aan en een alarmsignaal uitgegeven.

• Vergrendeling van de aardingsschakelaar: De elektrische bediening van de aardingsschakelaar is gekoppeld aan de circuitbreker/contactor handkar. De volledig elektrische bedieningsmodus van de handkar en de aardingsschakelaar verbetert de efficiëntie van de bediening aanzienlijk en garandeert de veiligheid van de operator—operators hoeven niet langer de schakelruimte binnen te gaan voor ter plaatse bediening, wat de wachttijd voor belastingsoverschakelingen vermindert en persoonlijke letsel door bedieningsfouten voorkomt.

(2) Geprogrammeerde bedieningslogica

• Eén-knop sequentiële bediening: Bij ontvangst van een commando om de circuitbreker te sluiten, opent het systeem eerst de aardingsschakelaar, waarna de circuitbrekerhandkar elektrisch wordt ingeschoven; nadat de handkar op zijn plaats is, kan de sluitoperatie vanaf de DCS worden uitgevoerd (de openoperatie wordt omgekeerd). Het ondersteunt externe schakeling van de schakelkasten tussen aarding, koude reserve, warme reserve en operationele toestanden om sequentiële controle te realiseren.

• Vereisten voor bedieningsmodus: Uitgerust met elektrische bedieningsapparatuur voor circuitbrekers/contactors en aardingsschakelaars, evenals full-process visuele monitoringapparatuur, om remote visualisatie van circuitbrekers en aardingsschakelaars te realiseren voor intuïtieve tracking van de bedieningstoestand en dagelijkse bedrijfsbeheer. Het voldoet aan veiligheidsvereisten voor bediening en onderhoud, waardoor externe of lokale centrale controle mogelijk is; manuele en elektrische bedieningen kunnen vrij worden omgeschakeld en gekoppeld om de veiligheid van de bediening te waarborgen.

4. Beschrijving van de functies voor toestandsmonitoring
(1) Real-time diagnose op basis van belastingsveranderingen

Om potentiele apparatuurdefecten en verborgen gevaren tijdig te identificeren, waarschuwingen uit te geven, problemen te voorkomen dat ze esaleren en de kans op onverwachte stroomuitvallen te verkleinen, wordt draadloze radiofrequentietechnologie gebruikt om parameters zoals temperatuurstijging van schakelaarcontacten/kabelterminals en asynchrone dynamische karakteristieken van schakelaars in realtime te verzamelen en te monitoren. Tegelijkertijd bieden de bedieningsrecords die door het online monitoring- en diagnostische systeem tijdens lange-termijn bedrijf worden verzameld een betrouwbare basis voor de gezondheidsbeoordeling van de apparatuur.

(2) Online temperatuurmonitoringschema voor schakelkasten

• Temperatuurmeting layout: 6 punten voor beweegbare contacten van de circuitbreker (bovenste en onderste contacten) en 3 punten voor de kant van de kabel; 3 punten voor de bovenste busbar vertakking, 3 punten voor de onderste contactarm en 3 punten voor de kant van de kabel van de contactor.

• Technische kenmerken: De temperatuurmeting van de circuitbreker maakt gebruik van een ingebouwd ontwerp om blootstelling aan de contactarm of vinger te voorkomen; alle temperatuurmeting modules gebruiken zelfvoorzienende draadloze radiofrequente communicatie zonder batterij. Wanneer circuitbrekers/contactors worden vervangen, kan het online temperatuurmonitorsysteem nieuwe apparatuur snel identificeren en automatisch paren, waardoor de match tussen de bewaakte schakelkast en circuitbreker wordt gegarandeerd, wat wordt gerealiseerd door automatisch aanpassen aan de kastdetectie-eenheid zonder menselijke interventie (dat wil zeggen, zonder temperatuurmeting elementen te vervangen).

(3) Video remote monitoring logica

Video-monitoringapparatuur is geconfigureerd binnen de schakelkast om monitoringsbeelden op afstand te verzenden, zodat gebruikers de werkingstoestand van de apparatuur in realtime kunnen bekijken via de hostcomputer en de stabiele werking van de apparatuur kunnen waarborgen.

• Online video technische eisen: Wanneer een apparatuurbediening wordt geselecteerd in het bedieningssysteem (ECMS), schakelt het visuele systeem automatisch over naar de video van het bediende apparaat na het uitgeven van het commando, en registreert het het hele bedieningsproces voor directe observatie en beoordeling of de bedieningsprocedure en toestand van circuitbrekers/contactors en aardingsschakelaars correct zijn en het contact goed is, voldoend aan de eisen voor externe inspectie. De camera wordt rechtstreeks in de hoogspanningscompartiment geïnstalleerd, getest op isolatieprestaties en elektromagnetische compatibiliteit van de schakelkast, en verbonden met het videomonitoring-systeem via Ethernet om de toestand van circuitbreker/contactor handkarren, schakelkastluiken en aardingsschakelaars te monitoren. De videoterminal kan de monitoringsbeelden van de overeenkomstige delen oproepen voor externe inspectie zonder aanwezig personeel. Bij externe bediening van schakelkasten voedt de camera automatisch video monitoringbeelden terug via bewegingsdetectie, waardoor operators de elektrische bedieningsprocedure en toestand in realtime kunnen monitoren via de hostcomputer, waardoor de moeizame ter plaatse bevestiging wordt geëlimineerd.

(4) Principe van online harmonische monitoring

Wanneer elektrische apparatuur werkt onder abnormale of gedegradeerde omstandigheden, produceert het hogere harmonischen van verschillende frequenties. Het degradatiegraad van de apparatuur wordt bepaald via het berekeningproces "relatieve harmonische inhoud → indicatiewaarde → standaardwaarde": eerst wordt de relatieve harmonische inhoud van elke orde van stroomharmonischen gedeeld door de totale harmonische vervorming van stroomharmonischen van de vooraf bepaalde orde om de indicatiewaarde te verkrijgen; vervolgens wordt de harmonische functie van elke orde gevormd door de indicatiewaarde vermenigvuldigd met de berekende waarde voor elke orde's diagnose afgeleid van de relatieve harmonische inhoud van elke orde om de standaardwaarde te verkrijgen; ten slotte wordt de indicatiewaarde vergeleken met de standaardwaarde om de degradatiegraad van de apparatuur te bepalen.

• Systeembron: Bestaat uit een data-acquisitiesysteem (verantwoordelijk voor de realtime online verzameling van hoge-orde harmonische gegevens van motoren) en een data-analyse-systeem (vertrouwt op analyse-software voor de realtime analyse van hoge-orde harmonische gegevens en foutvoorwaarschuwing). Het hele systeem gebruikt non-contact hoge-orde harmonische acquisitie-sensoren om de bedrijfsapparatuurgegevens online te verzamelen, en bepaalt de degradatiegraad van de apparatuur door een grondige analyse van de hoge-orde harmonische componenten en hun inhoudspercentages, waardoor een basis wordt gegeven voor onderhoud.

(5) Praktijk van online isolatiemonitoring van motoren

Isolatietests zijn nodig om de isolatiestatus van hoogspanningsmotoren te bepalen voordat er stroom wordt doorgelaten en tijdens de dagelijkse stand-by, wat een cruciaal onderdeel is van de apparatuur-operatie en -onderhoud en een effectieve manier is om de systeemveiligheid te waarborgen. Voor de regelmatige isolatietestbehoeften van open motoren (zoals circulatie-waterpomp motoren en voedingswaterpomp motoren) en langdurig stand-by motoren in de eenheid, zijn isolatie online monitoringapparatuur vroeg uitgerust. De DC-hoogspanning injectiemethode wordt gebruikt voor isolatiemeting van kabels of motorenwindingen; wanneer de lijn is afgesloten, start het isolatiemonitorsysteem automatisch isolatiemonitoring van de voederlijn, en toont de isolatiewaarden van stand-by apparatuur in realtime, waardoor dagelijkse operatie en onderhoud worden vereenvoudigd.

5. Discussie over verbeteringsrichtingen
(1) Centraal beheer van besturingsspanning

Voer line-controlled intelligente miniatuurcircuitbrekers in die toegankelijk zijn voor DCS, ECMS of NCS om centraal beheer van besturingsspanning te realiseren. Samenwerking met hoofdapparatuur in- en uitschuiven en schakeloperaties om full-process sequentiële controle te voltooien, diep geïntegreerd in bedrijfsbeheer en optimalisatie.

(2) Verbetering van isolatiemonitoringssysteem

Voeg terminals voor online isolatiemonitoring van motoren toe (die reststromemonitoring van motorkringen ondersteunen wanneer de motor is ingeschakeld) om de full-process monitoring van isolatieprestaties voor stand-by en werkende apparatuur te verbeteren:

• Verlaag de regelmatige isolatietestwerklast en bedieningsrisico's;

• Samenwerking met harmonische monitoring en MRC om een basis te bieden voor condition-based onderhoud van apparatuur;

• Isolatiegegevens kunnen communiceren met de achtergrond via RS 485 signalen of isolatie/lekstroom vroegwaarschuwing/alarm signalen uitvoeren via hardwiring voor automatische schakeling en koppeling van elektrische verwarming en motoren.

(3) Systeemintegratie optimalisatie

Verbind alle bedieningsprocessen van slimme schakelaars met de host DCS om onafhankelijke ECMS te vervangen, waardoor investeringskosten worden verlaagd, externe DCS-controle en -beheer van apparatuur worden vereenvoudigd, inspectiewerk wordt geoptimaliseerd en gecentraliseerd, en menselijke hulpbronnen worden verminderd.

6. Conclusie

6kV schakelkasten spelen een sleutelrol in het energiekringloopsysteem van de installatie, met bedieningsmonitoring, krachtoverschakeling, isolatietests en onderhoud die onmisbaar zijn in de dagelijkse bediening en onderhoud. Voor de bouw van slimme energiecentrales moet 6kV schakelkasten gericht zijn op het waarborgen van de veiligheid van het personeel, de betrouwbare werking van de apparatuur, de vermindering van arbeidsintensiteit en condition-based onderhoud, met continue optimalisatie van de bestaande bedienings- en onderhoudsmethoden om veiliger, efficiënter en economischer te werken.