Praksa transformacije pametnega preklopnika v 6kV delovnem odseku elektrarne

Zaradi dolgega uporabnega obdobja in težkega starenja opreme imajo preklopniki v delovnem odseku 6 kV enote 6 določene elektrarne potencialne varnostne tveganja, kot so izkrivljena lokacijska pika, nenormalna položaja zazemljevalnih preklopnikov in nezadostno delovanje zaščitnih naprav. Ta tveganja ogrožajo stabilno delovanje enote, kar naredi prenovo zelo nujno. Sledenjujoč nedavnim primerom smrti zaradi električnega šoka, ki so se zgodili pri srednjepresnih preklopnikih, smo se odločili za uporabo pametnih sklopov preklopnikov. Na obstoječ ECMS oddaljeno vstavimo program za pametno nadzor, konfiguriramo električne pogonske mehanizme, vizualni nadzor in sistem za daljinsko nadzor, da bi dosegli operacijo z eno tipko in predhodno opozarjanje o stanju, odklanjajoč osebje od same opreme in zagotavljajo varnost pri delu.

1. Splošni cilji prenove na pametne sklope preklopnikov

Pametni sklopi preklopnikov lahko oddaljeno nadzorujejo električne parametre tradicionalne opreme preko naprav za nadzor, merjenje in komunikacijo. Uporabljajo električne mehanizme za izvajanje postavljanja in odstranjevanja prekiniteljev ter odpiranje in zapiranje zazemljevalnih preklopnikov, kar omogoča pametno delovanje. Ta prenova se osredotoča na dve glavni funkciji: "avtomatizacija operacije" in "nadzor stanja". Tudi integrira obstoječe naprave za daljinsko harmonično nadzor in naprave za daljinsko nadzor izolacije motorjev, da se izboljša sposobnost prepoznavanja stanja opreme. Za pogosta težava, kot so preseganje temperature koncev kabelov, zaklep mehanizmov, nenormalne značilnosti preklopnikov in nizka izolacija motorjev, je mogoče na podlagi podatkov daljinskega nadzora doseči predhodno opozarjanje in diagnozo, ki zagotavljata podporo za zanesljivo delovanje opreme.

2. Shema prenove pametnih sklopov preklopnikov
(1) Uresničevanje avtomatizacije operacije

Oddaljeno vstavimo pametni program za nadzor v ECMS. Ker obstoječe MRC enote ABB podpirajo samo čvrsto vezavo, da zmanjšamo stroške položnje kabljev in dodatnih naprav za merjenje in nadzor, uporabljamo industrijski preklopnik Wislink2000 v ECMS za komunikacijo s spojenimi zaščitnimi napravami serije WDZ - 5200 istega proizvajalca v sklopu preklopnikov preko RS485. Nato so zaščitne naprave povezane s MRC enotami preko čvrste vezave. Nazadnje so uresničeni električni operativni funkciji prekiniteljev/kontaktorjev in zazemljevalnih preklopnikov, poenostavljena je kontrolna veriga in izboljšana učinkovitost operacije.

(2) Nadzor stanja in optimizacija vzdrževanja in upravljanja

Na strani nadzora stanja so konfigurirane pametne naprave za daljinski temperaturni nadzor in nadzor mehaničnih značilnosti prekiniteljev, ter so integrirane naprave za daljinski harmonični nadzor in daljinski nadzor izolacije. Z uporabo lokalnega sistema ABB MyRemoteCare je stanje zdravja opreme v realnem času ocenjeno, predviden je tudi možen propad opreme. S to metodo je vzdrževanje in upravljanje opreme spremenjeno iz načina "preprečevalnega vzdrževanja" v način "proaktivnega prediktivnega upravljanja", optimiziran je način vzdrževanja in upravljanja, zmanjšan je možen propad opreme in zagotovljeno je dolgoročno stabilno delovanje enote.

3. Opis funkcij avtomatizacije operacije
(1) Celosten električni pogonski zaščitni mehanizem

Preklopnik je opremljen s strokovnim motorjem za pogon in zaščitno napravo. Ko nastanejo nenormalne delovne pogoji, kot je zaklep, se izhodni tok motora poveča, sproži se program zaščite, ki prekine napajanje motora, zaklene električno operacijo in aktivira svetilko zaščite z napakom, da se izogne nepopravljivi mehanski poškodbi.

Za električno operacijo prekinitelja/kontaktorja in zazemljevalnega preklopnika je dizajn takšen:

• Električno preklapljanje vozila: Doda se pogonski motor na podlago vozila, ki povleče telo vozila za preklapljanje med delovnim in preskusnim položajem. Konfigurirana je pametna enota za nadzor z funkcijo za preprečevanje zaklepa, ki učinkovito preprečuje napačno določitev mehanskih težav vozila; ko pride do propada motora, samodejno zaščiti motor in pogonski mehanizem, s svetilko napake in izdanjem alarmnega signala.

• Zaklep zazemljevalnega preklopnika: Električna operacija zazemljevalnega preklopnika je zaklenjena z prekiniteljem/kontaktorjem vozila. Polnoma električna operacija vozila in zazemljevalnega preklopnika znatno izboljša učinkovitost operacije in zagotavlja varnost operatorjev – operatorji več ne potrebujejo vstopati v prostor preklopnikov za delo na mestu, zmanjšano je čakanje za preklapljanje obremenitve in izogibajo se osebnim poškodbam zaradi propada operacije.

(2) Programirana operativna logika

• Enoklikovska zaporedna operacija: Ko prejme ukaz za zapiranje prekinitelja, sistem samodejno najprej odpre zazemljevalni preklopnik, nato električno postavi vozilo prekinitelja; po postavitvi vozila se lahko izvede operacija zapiranja preko DCS (operacija odpiranja je obratna). Podpira oddaljeno preklapljanje sklopov preklopnikov med zazemljevalnim vzdrževanjem, hladnim pripravljenostjo, toplo pripravljenostjo in delovanjem, da doseže zaporedno kontrolo.

• Zahtevi za način operacije: Oprijebljeni so s električnimi operativnimi napravami za prekinitelje/kontaktorje in zazemljevalne preklopnike, kot tudi napravami za vizualni nadzor celotnega procesa, da dosežejo oddaljeno vizualizacijo prekiniteljev in zazemljevalnih preklopnikov za intuitivno sledenje stanju operacije in vsakodnevnemu poslovnemu upravljanju. Zagotavljajo varnostne zahteve za vzdrževanje in upravljanje, omogočajo oddaljeno ali lokalno centralizirano nadzor; ročne in električne operacije lahko prosto preklapljajo in so zaklenjene, da zagotovijo varnost operacije.

4. Opis funkcij nadzora stanja
(1) Trenutna diagnostika glede na spremembe obremenitve

Za temeljni identifikacijo potencialnih defektov in skritih tveganj opreme, izdajo predhodna opozorila, preprečujejo razširitev problemov in zmanjšujejo možnost nepričakovanih izpadov struje, je uporabljen brezžični radiofrekvenčni tehnik, ki trenutno zbirajo in nadzorujejo parametre, kot so povišanje temperature kontaktov/terminalov preklopnikov in dinamična asinhronost značilnosti preklopnikov. Hkrati operacijski zapisi, zbrani s sistemom za daljinski nadzor in diagnostiko med dolgoročnim delovanjem, priskrbijo zanesljivo podlago za oceno zdravja opreme.

(2) Shema za daljinski nadzor temperature sklopov preklopnikov

• Razpostavitev merjenja temperature: 6 točk za premikajoče se kontakte prekinitelja (gornje in spodnje kontakte) in 3 točke za stransko stran kabla; 3 točke za zgornjo stran grada gornjega matičnega voda, 3 točke za spodnjo roko kontakta in 3 točke za stransko stran kabla kontaktorja.

• Tehnične značilnosti: Merjenje temperature prekinitelja uporablja vgrajeni dizajn, da se izogni izpostavljenosti na roki ali prstu kontakta; vse module za merjenje temperature uporabljajo brezžično radiofrekvenčno komunikacijo za delo brez baterij. Ko so prekinitelji/kontaktorji zamenjani, lahko naprava za daljinski nadzor temperature hitro prepozna novo opremo in se avtomatsko poravnava z njim, da zagotovi usklajenost nadzorovanih sklopov preklopnikov in prekiniteljev, kar je doseženo z avtomatskim prilagajanjem enoti za preverjanje blagajne brez ročnega vmeskanja (tj. brez zamenjave elementov za merjenje temperature).

(3) Logika oddaljenega video nadzora

Ureditev za video nadzor je nameščena znotraj sklopa preklopnikov za oddaljeno prenos slik, ki omogoča uporabnikom, da v realnem času preko glavnega računalnika vidijo stanje delovanja opreme in zagotavljajo stabilno delovanje opreme.

• Tehnične zahteve za oddaljen video: Ko je v operacijskem sistemu (ECMS) izbrana operacija opreme, visualni sistem samodejno preklopi na video operirane opreme po izdani ukaz, zabeleži celoten proces operacije za neposredno opažanje in presojo, ali je proces in stanje operacije prekiniteljev/kontaktorjev in zazemljevalnih preklopnikov pravilno in dobro stikajo, kar zadostuje za zahteve oddaljenega pregleda. Kamera je neposredno nameščena v visokonaponski prostori, preverjena za izolacijske lastnosti in elektromagnetno združljivost sklopa preklopnikov, in povezana s sistemom za video nadzor preko Ethernet, da nadzoruje stanje prekiniteljev/kontaktorjev, zaprtih sklopov preklopnikov in zazemljevalnih preklopnikov. Video terminal lahko pokliče nadzorne slike ustrezni deli za oddaljen pregled brez osebja na mestu. Ko se oddaljeno upravljajo sklopi preklopnikov, kamera samodejno povratno prenaša videopodatke o nadzoru preko detekcije gibanja, omogoča operatorjem, da online nadzorujejo električni operativni proces in stanje preko glavnega računalnika, izključuje dolgotrajno potrditev na mestu.

(4) Načelo daljinskega harmoničnega nadzora

Ko električna oprema deluje pod nenormalnimi ali degradiranimi pogoji, generira višje harmonike različnih frekvenc. Stopnja degradacije opreme je določena preko procesa »relativna harmonična vsebnost → kazalna vrednost → standardna vrednost«: najprej relativna harmonična vsebnost vsake stopnje harmonik tokov deli skupno harmonično distorzijo harmonik tokov predpisane stopnje, da dobimo kazalno vrednost; nato se harmonična funkcija vsake stopnje, sestavljena iz kazalne vrednosti, pomnoži s izračunano vrednostjo za diagnosticiranje vsake stopnje, izvedeno iz relativne harmonične vsebnosti vsake stopnje, da dobimo standardno vrednost; nazadnje se kazalna vrednost primerja s standardno vrednostjo, da se določi stopnja degradacije opreme.

• Sestav sistema: Sestavlja ga sistem za nabiranje podatkov (odgovoren za trenutno online zbiranje podatkov o višjih harmonikah motorja) in sistem za analizo podatkov (zaupan analiznemu programskemu opremi za trenutno analizo podatkov o višjih harmonikah in predhodno opozarjanje na napako). Čepljena je celotna sistema z brezkontaktnimi senzorji za nabiranje višjih harmonik, da online zbirajo podatke o delujoči opremi, in določa stopnjo degradacije opreme preko celostne analize sestavov višjih harmonik in njihovih stopnje, priskrbel osnovo za vzdrževanje.

(5) Praksa daljinskega nadzora izolacije motorjev

Izolacijska preverjanja so potrebna za določitev stanja izolacije visokonapornih motorjev pred prenašanjem struje in med vsakodnevnim pripravljenostjo, kar je ključni korak pri vzdrževanju in upravljanju opreme in učinkovito sredstvo za zagotavljanje varnosti sistema. Za redna potreba po preverjanju izolacije odprtih motorjev (kot so motorji cirkulacijske vode in motorji za krmljenje vode) in motorjev z dolgo pripravljenostjo v enoti so bili že opremljeni z napravami za daljinski nadzor izolacije. Za merjenje izolacije kablove ali vinčev motorja je uporabljen metoda za vstavljanje DC visokonaporne napetosti; ko je linija brez napetosti, se naprava za nadzor izolacije samodejno začne s nadzorom izolacije vodne linije, trenutno prikazuje vrednosti izolacije pripravljenih naprav, da olajša vsakodnevno delo in vzdrževanje.

5. Razprava o smeri izboljšav
(1) Centralizirano upravljanje nadzorne napetosti

Uvodimo inteligentne mini prekinitelje, dostopne DCS, ECMS ali NCS, za dosego centraliziranega nadzora nadzorne napetosti. Sodelujejo z glavnim opremo za postavljanje in odstranjevanje in operacijami preklapljanja, da dosežejo celosten zaporedni nadzor, globoko integrirani v upravljanje in optimizacijo.

(2) Izboljšava sistema za nadzor izolacije

Dodamo končnice za daljinski nadzor izolacije motorjev (podpora za nadzor ostankov struje v okvirju motorjev, ko je motor pod napetostjo), da izboljšate celoten nadzor izolacijske zmogljivosti pri pripravljenih in delujočih napravah:

• Zmanjšajte delo in tveganja pri rednih preverjanjih izolacije;

• Sodelujte z harmoničnim nadzorom in MRC, da zagotovite podlago za vzdrževanje opreme glede na stanje;

• Podatki o izolaciji lahko komunicirajo z ozadjem preko signalov RS 485 ali izdate predhodna opozorila/alarmna signala o izolaciji/tokov iztekanja preko čvrste vezave za samodejno preklapljanje in zaklep električnih grelnikov in motorjev.

(3) Optimizacija integracije sistema

Povežite vse operacije pametnih preklopnikov z glavnim DCS, da zamenjate samostojen ECMS, zmanjšajo investicijske stroške, omogočijo centraliziran nadzor in upravljanje opreme preko DCS, optimizirajo in centralizirajo inspekcije, zmanjšajo človeške vire.

6. Zaključek

Sklopi preklopnikov 6 kV igrajo ključno vlogo v sistemu elektrarne, z nadzorom operacij, preklapljanjem struje, preverjanjem izolacije in vzdrževanjem, ki so neskončni v vsakodnevnem delu in vzdrževanju. Za gradnjo pametnih elektrarn, morajo sklopi preklopnikov 6 kV se osredotočiti na zagotavljanje varnosti osebja, zanesljivega delovanja opreme, zmanjšanje trudnosti dela in vzdrževanja glede na stanje, stalno optimizirati obstoječi način vzdrževanja in upravljanja, da dosežejo varnejše, bolj učinkovito in ekonomično delovanje.