Praktyka inteligentnej transformacji przełączników w 6kV pracującym odcinku elektrowni

Ze względu na długi okres użytkowania i silne starzenie się sprzętu, przełączniki w sekcji roboczej 6kV jednostki 6 pewnej elektrowni mają potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa, takie jak zdeformowane pinezki lokalizacyjne, nietypowe położenia zamknięcia przekaźników ziemnych i awarie urządzeń ochronnych. Te zagrożenia zagrażają stabilnemu działaniu jednostki, co czyni transformację niezwykle pilną. Równocześnie, biorąc pod uwagę ostatnie przypadki porażenia prądem związanych ze średniowoltnymi przełącznikami, zdecydowaliśmy się na przyjęcie inteligentnych rozdzielni. Zdalnie wprowadzamy program inteligentnego sterowania do istniejącego systemu ECMS, konfigurujemy elektryczne mechanizmy napędowe, systemy monitorowania wizualnego i online, aby osiągnąć jednoprfasowe operacje i wczesne ostrzeganie o stanie, trzymając personel z dala od samego sprzętu i zapewniając bezpieczeństwo operacji.

1. Ogólne Cele Transformacji Inteligentnych Rozdzielni

Inteligentne rozdzielnice mogą zdalnie monitorować parametry elektryczne tradycyjnego sprzętu za pomocą urządzeń sterujących, pomiarowych i komunikacyjnych. Używają elektrycznych mechanizmów do wciągania/wypychania przekaźników i otwierania/zamykania przekaźników ziemnych, osiągając inteligentne działanie. Ta transformacja skupia się na dwóch głównych funkcjach: „automatyzacja operacji” i „monitorowanie stanu”. Integruje również istniejące urządzenia do monitorowania harmonicz online i urządzenia do monitorowania izolacji silników online, aby wzmocnić zdolność percepcji stanu sprzętu. Dla typowych problemów, takich jak nadmierny nagrzew się końcówek kabli, zakleszczenia mechanizmów, nietypowe cechy przełączników i niska izolacja silników, realizuje wczesne ostrzeganie i diagnozę na podstawie danych monitorowania online, dostarczając wsparcia dla niezawodnego działania sprzętu.

2. Schemat Transformacji Inteligentnych Rozdzielni
(1) Realizacja Automatyzacji Operacji

Zdalnie wprowadzamy inteligentny program sterujący do systemu ECMS. Biorąc pod uwagę, że istniejące jednostki MRC firmy ABB obsługują tylko twardą linię, aby zmniejszyć koszty układania kabeli i dodatkowych urządzeń pomiarowo-sterujących, używamy przemysłowego przełącznika Wislink2000 w systemie ECMS do komunikacji przez RS485 z zintegrowanymi urządzeniami ochronnymi serii WDZ - 5200 tego samego producenta w rozdzielnicy. Następnie, urządzenia ochronne są podłączone do jednostek MRC przez twardą linię. W końcu, realizowane są funkcje elektrycznego działania przekaźników/kontaktorów i przekaźników ziemnych, upraszczając łańcuch sterowania i zwiększając efektywność operacji.

(2) Monitorowanie Stanu i Optymalizacja Eksploatacji i Obsługi

Po stronie monitorowania stanu, konfiguruje się inteligentne urządzenia czujników do monitorowania temperatury online i monitorowania cech mechanicznych przekaźników, oraz integruje urządzenia do monitorowania harmonicz online i urządzenia do monitorowania izolacji online. Opierając się na lokalnym systemie ABB MyRemoteCare, ocenia się w czasie rzeczywistym stan zdrowia sprzętu i przewiduje prawdopodobieństwo awarii sprzętu. Dzięki tej metodzie, eksploatacja i obsługa sprzętu przekształcają się z trybu „preventive maintenance” na tryb „proactive predictive management”, optymalizując tryb eksploatacji i obsługi, obniżając prawdopodobieństwo awarii sprzętu i zapewniając długotrwałe stabilne działanie jednostki.

3. Opis Funkcji Automatyzacji Operacji
(1) Pełny Mechanizm Napędowy z Ochroną

Przełącznik wyposażony jest w profesjonalne urządzenie napędowe z ochroną. W przypadku nietypowych warunków pracy, takich jak zakleszczenie, prąd wyjściowy silnika wzrasta, wyzwalając program ochronny, który wyłącza zasilanie silnika, blokuje działanie elektryczne i aktywuje diodę ochronną z sygnałem awarii, aby uniknąć nieodwracalnych uszkodzeń mechanicznych.

Dla działania elektrycznego przekaźnika/kontaktora i przekaźnika ziemnego, projekt jest następujący:

• Elektryczne Przełączanie Kontaktora: Do podstawy kontaktora dodano silnik napędowy, który holuje ciało kontaktora do przełączania między pozycją roboczą a testową. Konfigurowana jest inteligentna jednostka monitorująca z funkcją antywstecz, która efektywnie unika błędnych ocen awarii mechanicznych kontaktora; w przypadku awarii silnika automatycznie chroni silnik i mechanizm napędowy, z diodą awaryjną włączoną i sygnałem alarmowym emitowanym.

• Zakłócanie Przełącznika Ziemnego: Działanie elektryczne przekaźnika ziemnego jest zakłócone z przekaźnikiem/kontaktorem. Pełny tryb działania elektrycznego kontaktora i przekaźnika ziemnego znacznie zwiększa efektywność operacji i zapewnia bezpieczeństwo operatora – operatorzy nie muszą już wchodzić do pomieszczenia rozdzielni do operacji na miejscu, zmniejszając czas oczekiwania na przełączanie obciążenia i unikając obrażeń osobistych wynikających z awarii operacji.

(2) Logika Programowanych Operacji

• Jednoprfasowe Operacje Sekwencyjne: Po otrzymaniu polecenia zamknięcia przekaźnika, system automatycznie najpierw otwiera przekaźnik ziemny, następnie elektrycznie wciąga kontaktor przekaźnika; po ustawieniu kontaktora, można wykonać operację zamknięcia z DCS (operacja otwarcia jest odwrotna). Obsługuje zdalne przełączanie stanów rozdzielni między utrzymaniem ziemnym, zimowym rezerwowym, gorącym rezerwowym i operacyjnym, aby osiągnąć kontrolę sekwencyjną.

• Wymagania dotyczące trybu działania: Wyposażone w urządzenia do działania elektrycznego przekaźników/kontaktorów i przekaźników ziemnych, a także pełne procesy wizualnego monitorowania, aby umożliwić zdalną wizualizację przekaźników i przekaźników ziemnych dla intuicyjnego śledzenia stanu działania i codziennej administracji biznesowej. Spełnia wymagania bezpieczeństwa eksploatacji i obsługi, umożliwiając zdalną lub lokalną centralną kontrolę; ręczne i elektryczne operacje mogą być swobodnie przełączane i zakłócać się, aby zapewnić bezpieczeństwo operacji.

4. Opis Funkcji Monitorowania Stanu
(1) Diagnoza w Czasie Rzeczywistym na Podstawie Zmian Obciążenia

Aby w czasie identyfikować potencjalne wady i ukryte zagrożenia sprzętu, wydawać wczesne ostrzeżenia, zapobiegać eskalacji problemów i obniżać prawdopodobieństwo nieoczekiwanych przerw w dostawie energii, stosuje się technologię bezprzewodowych częstotliwości radiowych do zbierania i monitorowania w czasie rzeczywistym parametrów, takich jak wzrost temperatury styków/końcówek kabli przekaźników i asynchroniczność dynamicznych cech przekaźników. Tymczasem, dane zgromadzone przez system monitorowania i diagnozy online podczas długotrwałego działania dostarczają wiarygodnej podstawy do oceny kondycji sprzętu.

(2) Schemat Monitorowania Temperatury Online Rozdzielni

• Układ Pomiaru Temperatury: 6 punktów dla ruchomych styków przekaźników (styki górne i dolne) i 3 punkty dla strony kabla; 3 punkty dla górnej gałęzi belki głównej, 3 punkty dla dolnego ramienia styku, i 3 punkty dla strony kabla kontaktora.

• Cechy Techniczne: Pomiar temperatury przekaźnika oparty jest na wbudowanym projekcie, aby uniknąć wystawienia na styku ramienia lub palca; wszystkie moduły pomiaru temperatury korzystają z samozasilanej komunikacji bezprzewodowej częstotliwości radiowej, aby działać bez baterii. Gdy przekaźniki/kontaktory są wymieniane, urządzenie do monitorowania temperatury online może szybko identyfikować nowe urządzenie i automatycznie je sparować, aby zapewnić dopasowanie monitorowanej rozdzielni i przekaźnika, co jest realizowane poprzez automatyczne adaptowanie się do jednostki detekcyjnej szafy bez ingerencji ręcznej (tj. bez wymiany elementów pomiarowych temperatury).

(3) Logika Zdalnego Monitorowania Wideo

Wewnątrz rozdzielni skonfigurowany jest sprzęt do monitorowania wideo, który zdalnie transmittuje obrazy monitorowania, umożliwiając użytkownikom oglądanie w czasie rzeczywistym stanu działania sprzętu przez komputer główny i zapewniając stabilne działanie sprzętu.

• Wymagania Techniczne Wideo Online: Po wybraniu operacji sprzętu w systemie operacyjnym (ECMS), system wizualny automatycznie przełącza się na wideo operowanego sprzętu po wydaniu polecenia, rejestrując cały proces operacji do bezpośredniego obserwowania i oceny, czy proces i stan działania przekaźników/kontaktorów i przekaźników ziemnych jest na miejscu i kontakt jest dobry, spełniając wymagania inspekcji zdalnej. Kamera jest bezpośrednio montowana w komórce wysokiego napięcia, zweryfikowana pod kątem izolacji i kompatybilności elektromagnetycznej rozdzielni, i podłączona do systemu monitorowania wideo poprzez Ethernet, aby monitorować stan przekaźników/kontaktorów, okienek rozdzielni i przekaźników ziemnych. Terminal wideo może wywoływać obrazy monitorowania odpowiednich części do inspekcji zdalnej bez personelu na miejscu. Podczas zdalnego sterowania rozdzielnią, kamera automatycznie przesyła obrazy monitorowania wideo poprzez detekcję ruchu, umożliwiając operatorom online monitorowanie procesu i stanu działania elektrycznego za pomocą komputera głównego, eliminując uciążliwe potwierdzanie na miejscu.

(4) Zasada Monitorowania Harmonicz Online

Gdy sprzęty elektryczne działają w nietypowych lub zdegradowanych warunkach, generują harmoniczne wysokich rzędów różnych częstotliwości. Stopień degradacji sprzętu jest określany przez proces obliczeniowy „relatywna zawartość harmoniczna → wartość wskaźnikowa → wartość standardowa”: najpierw, relatywna zawartość harmoniczna każdego rzędu prądu harmoniczna jest dzielona przez całkowitą zniekształcenie harmoniczne prądu harmonicznej danego rzędu, aby uzyskać wartość wskaźnikową; następnie, funkcja harmoniczna każdego rzędu formowana przez wartość wskaźnikową jest mnożona przez wartość obliczoną dla diagnostyki każdego rzędu pochodzącej z relatywnej zawartości harmonicznej każdego rzędu, aby uzyskać wartość standardową; w końcu, wartość wskaźnikowa jest porównywana z wartością standardową, aby określić stopień degradacji sprzętu.

• Skład Systemu: Składa się z systemu pozyskiwania danych (odpowiedzialnego za rzeczywiste online gromadzenie danych o wysokich rzędach harmonicznych silników) i systemu analizy danych (opartego na oprogramowaniu analitycznym do rzeczywistej analizy danych o wysokich rzędach harmonicznych i wczesnego ostrzegania o awarii). Cały system używa bezkontaktowych sensorów pozyskiwania danych o wysokich rzędach harmonicznych do online gromadzenia danych o działaniu sprzętu, i określa stopień degradacji sprzętu poprzez kompleksową analizę składników harmonicznych i ich stawek, dostarczając podstawy do konserwacji.

(5) Praktyka Monitorowania Izolacji Silników Online

Testowanie izolacji jest wymagane, aby określić stan izolacji wysokonapięciowych silników przed przesyłaniem energii i podczas codziennego stanu gotowości, co jest kluczowym elementem eksploatacji i obsługi sprzętu i skutecznym środkiem zapewnienia bezpieczeństwa systemu. W celu regularnego testowania izolacji otwartych silników (takich jak silniki pomp cyrkulacyjnych i podajników wody) i silników w długotrwałej gotowości w jednostce, wcześnie wyposażono w urządzenia do monitorowania izolacji online. Metoda wtrysku wysokiego napięcia DC jest używana do pomiaru izolacji kabli lub owinięć silników; gdy linia jest odłączona, urządzenie do monitorowania izolacji automatycznie uruchamia monitorowanie izolacji obwodu pasującego, wyświetla w czasie rzeczywistym wartości izolacji sprzętu w gotowości, ułatwiając codzienną eksploatację i konserwację.

5. Dyskusja na Temat Kierunków Ulepszenia
(1) Centralne Zarządzanie Energią Sterującą

Wprowadź inteligentne mikroprzełączniki sterowane linią dostępne dla DCS, ECMS lub NCS, aby osiągnąć centralne zarządzanie energią sterującą. Współpracuj z operacjami wciągania/wypychania głównego sprzętu i przełączania, aby ukończyć pełny proces sterowania sekwencyjnego, głęboko integrując się w zarządzanie i optymalizację działania.

(2) Poprawa Systemu Monitorowania Izolacji

Dodaj terminale do monitorowania izolacji silników online (obsługujące monitorowanie prądu resztkowego obwodów silników, gdy silnik jest pod napięciem), aby poprawić pełne monitorowanie izolacji dla sprzętu w gotowości i działającego:

• Zmniejsz regularne obciążenie testów izolacji i ryzyko związane z operacjami;

• Współpracuj z monitorowaniem harmonicz i MRC, aby dostarczyć podstawy do konserwacji sprzętu na podstawie stanu;

• Dane izolacji mogą komunikować się z tłem za pomocą sygnałów RS 485 lub wysyłać wczesne ostrzeżenia/alarmy dotyczące izolacji/prądu przeciekającego przez twardą linię do automatycznego przełączania i zakłócania grzałek elektrycznych i silników.

(3) Optymalizacja Integracji Systemów

Podłącz wszystkie operacje inteligentnych przełączników do głównego DCS, aby zastąpić niezależny ECMS, zmniejszając koszty inwestycyjne, ułatwiając centralne sterowanie i zarządzanie sprzętem przez DCS, optymalizując i centralizując prace inspekcyjne, i zmniejszając zasoby ludzkie.

6. Podsumowanie

Rozdzielnica 6kV odgrywa kluczową rolę w systemie zasilania elektrowni, z monitorowaniem działania, przełączaniem zasilania, testowaniem izolacji i konserwacją będąc nieodzownymi elementami codziennej eksploatacji i konserwacji. W celu budowy inteligentnej elektrowni, rozdzielnica 6kV musi skupić się na zapewnieniu bezpieczeństwa pracowników, niezawodnego działania sprzętu, obniżeniu intensywności pracy i konserwacji na podstawie stanu, ciągle optymalizując istniejący tryb eksploatacji i konserwacji, aby osiągnąć bezpieczniejsze, bardziej efektywne i ekonomiczne działanie.