Praksa transformacije inteligentnog prekidača u 6kV radnom odeljku termoelektrane

Zbog dugog vremena korišćenja i teške starenja opreme, prekidači u radnom odeljku od 6kV jedinice 6 neke elektrane imaju potencijalne sigurnosne rizike poput deformisanih lokacijskih štapa, abnormalnih položaja zemljuvača i nepravilnog funkcionisanja zaštitnih uređaja. Ovi rizici su prijetili stabilnom radu jedinice, čime je transformacija postala izuzetno nuzna. Uz to, uzimajući u obzir nedavne slučajeve smrtnih ishoda usled udaraca strujom povezanih sa srednjeg napona prekidačima, odlučili smo da usvojimo inteligentnu opremu. Distantno implantiramo inteligentni kontrolni program u postojeći ECMS, konfigurišemo električne mehanizme, vizualni nadzor i sisteme online nadzora kako bismo ostvarili operaciju jednim klikom i ranu upozorenja, čime se osoblje drži podalje od same opreme i obezbeđuje bezbednost rada.

1. Opšti ciljevi transformacije inteligentnih prekidača

Inteligentni prekidač može dalekostrano nadgledati električne parametre tradicionalne opreme putem kontrolnih, merenih i komunikacionih uređaja. Koristi električne mehanizme za izvlačenje/ubacivanje prekidača i otvaranje/zatvaranje zemljuvača, ostvarujući inteligentnu operaciju. Ova transformacija fokusira se na dve glavne funkcije: "automatizacija operacija" i "nadzor stanja". Takođe integriše postojeće uređaje za online harmonijski nadzor i uređaje za online nadzor izolacije motora kako bi se unapredila sposobnost prepoznavanja stanja opreme. Za česte probleme kao što su pregrejanje terminala kabla, zakusenje mehanizama, anormalne karakteristike prekidača i niska izolacija motora, ostvaruju se rana upozorenja i dijagnoza na osnovu podataka online nadzora, pružajući podršku pouzdanoj operaciji opreme.

2. Shema transformacije inteligentnih prekidača
(1) Realizacija automatizacije operacija

Distantno implantiramo inteligentni kontrolni program u ECMS. Uzimajući u obzir da postojeće MRC jedinice ABB-a samo podržavaju hardverne veze, kako bismo smanjili trošak postavljanja kabela i dodatnih merenih i kontrolnih uređaja, koristimo industrijski prekidač Wislink2000 u ECMS-u kako bismo komunicirali sa integrisanim zaštitnim uređajima WDZ - 5200 serije istog proizvođača u prekidaču putem RS485. Zatim se zaštitni uređaji povezuju sa MRC jedinicama putem hardverne veze. Konačno, ostvaruju se funkcije električne operacije prekidača/kontaktora i zemljuvača, pojednostavljujući kontrolni lanac i poboljšavajući efikasnost operacija.

(2) Nadzor stanja i optimizacija održavanja i eksploatacije

Na strani nadzora stanja, konfigurisani su inteligentni senzori za online nadzor temperature i mehaničkih karakteristika prekidača, a takođe su integrirani uređaji za online harmonijski nadzor i uređaji za online nadzor izolacije. Osnovivši se na lokalnom sistemu ABB MyRemoteCare, realno vreme procenjuje se zdravstveno stanje opreme, predviđajući verovatnoću greške opreme. Ovim metodom, održavanje i eksploatacija opreme prelaze iz režima "preventivnog održavanja" u režim "proaktivnog prediktivnog menadžmenta", optimizujući način održavanja i eksploatacije, smanjujući verovatnoću grešaka opreme i obezbeđujući dugoročnu stabilnu operaciju jedinice.

3. Opis funkcija automatizacije operacija
(1) Mehanizam za punu električnu vođenje zaštite

Prekidač je opremljen profesionalnim motorom za vođenje zaštite. Kada dođe do anormalnih radnih uslova, kao što je zakusenje, izlazni tok motora se povećava, aktivirajući program zaštite da prekine snagu motora, zaključa električnu operaciju i aktivira indikator svetla greške sa signalom greške kako bi se izbegao ireversibilan mehanički oštećenje.

Za električnu operaciju prekidača/kontaktora i zemljuvača, dizajn je sledeći:

• Električno prebacivanje rukara: Dodat je pogonski motor na podlogu rukara kako bi vukao telo rukara za prebacivanje između radne pozicije i testne pozicije. Konfigurisan je inteligentni nadzorni modul sa funkcijom protiv zakusenja kako bi se efektivno izbegla pogrešna ocena mehaničkih grešaka rukara; kada dođe do greške motora, automatski štiti motor i pogonski mehanizam, sa indikatorom svetla greške i emitovanjem signala alarmiranja.

• Mehanizam za interlokovanje zemljuvača: Električna operacija zemljuvača je interlokirana sa prekidačem/kontaktorom rukara. Potpuno električni način rada rukara i zemljuvača značajno poboljšava efikasnost operacija i obezbeđuje sigurnost operatora—operatori više nemaju potrebu da ulaze u sobu prekidača za terensku operaciju, smanjujući vreme čekanja za prebacivanje opterećenja i izbegavajući lične povrede usled grešaka operacija.

(2) Programirana logika operacija

• Operacija jednim klikom: Kada se primi naredba za zatvaranje prekidača, sistem automatski otvara zemljuvač, zatim električno ubacuje rukar prekidača; nakon što rukar zauzme mesto, može se izvršiti operacija zatvaranja preko DCS-a (operacija otvaranja je obrnuta). Podržava daljinsko prebacivanje prekidača između stanja zemljuvanja, hladne rezerve, vruće rezerve i operacije kako bi se ostvario sekvenčni kontrola.

• Zahtevi za način rada: Opremljeni su električnim mehanizmima za prekidače/kontaktore i zemljuvače, kao i uređajima za vizualni nadzor cijelog procesa, kako bi se ostvarila daljinska vizualizacija prekidača i zemljuvača za intuitivno praćenje stanja operacija i svakodnevne poslovne uprave. Ispunjava se zahtev za bezbednost održavanja i eksploatacije, omogućavajući daljinski ili lokalni centralizovani kontrolu; ručne i električne operacije mogu se slobodno preklapati i interlokirati kako bi se obezbedila bezbednost operacija.

4. Opis funkcija nadzora stanja
(1) Realno-vremenska dijagnoza na osnovu promene opterećenja

Da bi se pravo vreme identifikovali potencijalni defekti i skriveni rizici opreme, izdati rani upozorenja, sprečiti eskalaciju problema i smanjiti verovatnoću neočekivanih isključivanja struje, koristi se bežična radio frekvencijska tehnologija za realno-vremensku kolekciju i nadzor parametara kao što su porast temperature kontaktne tačke/terminala kabla i asinhronost dinamičkih karakteristika prekidača. Istovremeno, podaci o operaciji koji se prikupljaju sistemom za online nadzor i dijagnozu tijekom dugotrajne operacije pružaju pouzdanu osnovu za procenu zdravstvenog stanja opreme.

(2) Shema online nadzora temperature prekidača

• Raspored mjerenja temperature: 6 tačaka za pokretne kontakte prekidača (gornji i donji kontakti) i 3 tačke za stranu kabla; 3 tačke za gornju busbarsku granu, 3 tačke za donji kontakt ramena i 3 tačke za stranu kabla kontakta.

• Tehničke karakteristike: Mjerenje temperature prekidača koristi ugrađeni dizajn kako bi se izbegao izloženost na kontakt ramena ili prsta; sve module za mjerenje temperature koriste bežičnu radio frekvencijsku komunikaciju samohranjive za rad bez baterije. Kada se prekidači/kontaktori zamene, uređaj za online nadzor temperature brzo prepoznaje novu opremu i automatski se upari sa njom kako bi se osigurala podudarnost nadgledanog prekidača i prekidača, što se ostvaruje automatskim prilagođavanjem jedinici za detekciju ormara bez ručnog intervencije (to jest, bez zamene elemenata za mjerenje temperature).

(3) Logika dalekog video nadzora

U okviru prekidača konfigurisana je video nadzorna oprema za dalekosjećanje nadzornih slika, omogućavajući korisnicima da u realnom vremenu vide stanje rada opreme preko glavnog računara i osiguravajući stabilno rukovanje opremom.

• Tehnički zahtevi za online video: Kada se u sistemu za upravljanje (ECMS) odabere operacija opreme, vizualni sistem automatski prebacuje se na video odabrane opreme nakon izdavanja naredbe, snimajući ceo proces operacije za direktno gledanje i ocenu da li su proces i stanje prekidača/kontaktora i zemljuvača na mjestu i kontakt dobar, ispunjavajući zahtev za dalekog inspekciju. Kamera je direktno instalirana u visokonaponskom odseku, proverena za izolacijske performanse i elektromagnetnu kompatibilnost prekidača, i povezana sa sistemom video nadzora preko Etherneta kako bi se nadgledalo stanje prekidača/kontaktora rukara, zatvorenih vrata prekidača i zemljuvača. Video terminal može pozivati nadzorne slike odgovarajućih delova za dalekog inspekciju bez prisustva ljudi na terenu. Kada se daleko upravlja prekidačima, kamera automatski vraća video nadzorne slike kroz detekciju pokreta, omogućavajući operatorima da online nadgledaju električni proces rada i stanje preko glavnog računara, eliminirajući dosadanu terensku potvrdu.

(4) Princip online harmonijskog nadzora

Kada električna oprema radi pod anormalnim ili degradiranim uslovima, generiše harmonike različitih frekvencija. Stepenu degradacije opreme određuje se putem procesa "relativna harmonijska sadržina → pokazatelj → standardna vrednost": prvo, relativna harmonijska sadržina svake redne harmonike deli se ukupnom harmonijskom distorzijom harmonika trenutka predodređene redne broj da bi se dobila vrednost pokazatelja; zatim, funkcija harmonike svake redne formirana od vrednosti pokazatelja množi se sa izračunatom vrednošću za dijagnozu svake redne dobijenom iz relativne harmonijske sadržine svake redne da bi se dobila standardna vrednost; konačno, vrednost pokazatelja se upoređuje sa standardnom vrednošću da bi se odredila stepen degradacije opreme.

• Sastav sistema: Sastoji se od sistema za prikupljanje podataka (odgovoran za realno-vremensko online prikupljanje podataka o harmonikama visokog reda motora) i sistema za analizu podataka (oslanja se na softver za analizu za realno-vremensku analizu podataka o harmonikama visokog reda i rano upozorenje o greškama). Cijeli sistem koristi senzore za prikupljanje harmonika visokog reda bez kontaktiranja za online prikupljanje podataka o radu opreme, i određuje stepen degradacije opreme putem kompleksne analize komponenti harmonika visokog reda i njihovih stopa, pružajući osnovu za održavanje.

(5) Praksa online nadzora izolacije motora

Potrebno je provesti testiranje izolacije kako bi se odredilo stanje izolacije visokonaponskih motora pre prijenosa struje i tokom svakodnevnog stanja spremnosti, što je ključni element u održavanju i eksploataciji opreme i učinkovito sredstvo za osiguranje sigurnosti sistema. Za regularne potrebe testiranja izolacije otvorenih motora (poput motora za cirkulaciju vode i motora za hrskavu vodu) i motora dugotrajne spremnosti u jedinici, već su ranije opremljeni uređaji za online nadzor izolacije. Koristi se metoda injekcije DC visokog napona za mjerenje izolacije kablova ili obmotnica motora; kada linija bude isključena, uređaj za nadzor izolacije automatski pokreće nadzor izolacije feeder kola, prikazuje u realnom vremenu vrednosti izolacije opreme u stanju spremnosti kako bi se olakšao svakodnevni rad i održavanje.

5. Razmatranje pravca unapređenja
(1) Centralizovano upravljanje kontrolnom snagom

Uvedi linearno upravljane inteligentne male prekidače dostupne DCS, ECMS ili NCS kako bi se ostvarilo centralizovano upravljanje kontrolnom snagom. Saradnja s glavnim opremama za ubacivanje/izvlačenje i operacije prebacivanja da bi se završio cijeli proces sekvenčnog upravljanja, duboko integrirajući ga u upravljanje i optimizaciju operacija.

(2) Unapređenje sistema za nadzor izolacije

Dodaj terminal za online nadzor izolacije motora (podržava nadzor ostatka struje motornih kola kada je motor pod napajanjem) kako bi se unapredilo nadgledanje izolacije za opremu u stanju spremnosti i operacije:

• Smanji rad regularnog testiranja izolacije i rizik operacija;

• Saradi sa harmonijskim nadzorom i MRC da bi se pružila osnova za održavanje opreme na osnovu stanja;

• Podaci o izolaciji mogu komunicirati sa pozadinskom sistemom preko RS 485 signala ili emitovati rane upozorenja/alarm signale o izolaciji/toku izbijanja preko hardverne veze za automatsko preklapanje i interlokiranje električnih zagrijivača i motora.

(3) Optimizacija integracije sistema

Poveži sve operacije inteligentnih prekidača na glavni DCS kako bi se zamenio nezavisni ECMS, smanjujući troškove investicija, olakšavajući centralizovano upravljanje i nadzor opreme preko DCS, optimizujući i centralizujući inspekcijske radove, smanjujući ljudske resurse.

6. Zaključak

Prekidači od 6kV igraju ključnu ulogu u sistemu elektranog struja, s nadzorom rada, prebacivanjem snage, testiranjem izolacije i održavanjem koja su neophodna u svakodnevnom radu i održavanju. Za gradnju pametne elektrane, prekidači od 6kV moraju se fokusirati na osiguranje sigurnosti osoblja, pouzdano rad opreme, smanjenje intenziteta rada i održavanje na osnovu stanja, neprekidno optimizirajući postojeći način održavanja i eksploatacije kako bi se postigao sigurniji, učinkovitiji i ekonomičniji rad.