Bir Elektrik Santralinde 6kV Çalışma Bölümündeki Akıllı Anahtar Dolabı Dönüşümünün Uygulaması

Bir elektrik santralindeki Birim 6'nın 6kV çalışma bölümündeki anahtarlarda, uzun hizmet süresi ve ciddi yaşlanma nedeniyle yerleştirme pimlerinin deformasyonu, topraklama anahtarlarının anormal kapama pozisyonları ve koruma cihazlarının arızaları gibi potansiyel güvenlik tehlikeleri ortaya çıkmıştır. Bu tehlikeler, birimin istikrarlı çalışmasını tehdit etmiş ve dönüşümü çok acil hale getirmiştir. Ayrıca, orta gerilimli anahtarlara yönelik son zamanlaki elektrik şoku vakalarını göz önünde bulundurarak, akıllı anahtar kabinetleri kullanmaya karar verdik. Mevcut ECMS'ye uzaktan akıllı kontrol programı ekleyerek, elektriksel operasyon mekanizmalarını, görsel izleme ve çevrimiçi izleme sistemlerini yapılandırıyoruz. Böylece tek tuşla operasyon ve durum erken uyarılarını gerçekleştirebiliyor, personelin ekipmanlardan uzak kalmasını sağlıyor ve operasyon güvenliğini garanti ediyoruz.

1. Akıllı Anahtar Kabinet Dönüşümünün Genel Amaçları

Akıllı anahtar kabinetleri, geleneksel ekipmanların elektrik parametrelerini uzaktan kontrol, ölçüm ve iletişim cihazları aracılığıyla izleyebilir. Elektrik mekanizmalarını kullanarak devre kesicilerin raf içine/raflardan çıkarılmasını ve topraklama anahtarlarının açılmasını/kapanmasını gerçekleştirebilir, böylece akıllı operasyonu gerçekleştirir. Bu dönüşüm, "operasyon otomasyonu" ve "durum izlemesi" olmak üzere iki ana fonksiyona odaklanır. Mevcut çevrimiçi harmonik izleme cihazlarını ve motor yalıtım çevrimiçi izleme cihazlarını entegre ederek, ekipman durum algılama yeteneğini artırır. Kablosuz uçların aşınması, mekanizmaların sıkışması, anahtar karakteristiklerinde anormallik ve motor yalıtımının düşmesi gibi yaygın sorunlar için, çevrimiçi izleme verileri temel alınarak erken uyarı ve tanıya ulaşılır, böylece ekipmanın güvenilir çalışması için destek sağlanır.

2. Akıllı Anahtar Kabinet Dönüşüm Şeması
(1) Operasyon Otomasyonunun Gerçekleştirilmesi

ECMS'ye uzaktan akıllı kontrol programı ekliyoruz. Mevcut ABB MRC birimlerinin sadece sert kablajı desteklediğini düşünerek, kablo serme maliyetini ve ek ölçüm ve kontrol cihazlarını azaltmak için, ECMS'de Wislink2000 endüstriyel anahtarı kullanarak, anahtar kabinetinde aynı üreticinin WDZ - 5200 serisi entegre koruma cihazlarıyla RS485 üzerinden iletişim kuruyoruz. Daha sonra, koruma cihazları sert kablaj aracılığıyla MRC birimlerine bağlanır. Son olarak, devre kesiciler/kontaktörler ve topraklama anahtarlarının elektrik operasyon fonksiyonları gerçekleşir, kontrol bağlantısı basitleştirilir ve operasyon verimliliği artar.

(2) Durum İzlemesi ve İşletme & Bakım Optimizasyonu

Durum izlemesi açısından, çevrimiçi sıcaklık izleme ve devre kesici mekanik özellik izleme için akıllı algılama cihazları yapılandırılır ve çevrimiçi harmonik izleme cihazları ile çevrimiçi yalıtım izleme cihazları entegre edilir. Yerel ABB MyRemoteCare sistemi sayesinde, ekipmanın sağlığı gerçek zamanlı değerlendirilir ve ekipmanın arızalanma olasılığı tahmin edilir. Bu yöntemle, ekipman işletme ve bakımı, "önleyici bakım" modundan "proaktif öngörüsel yönetim" moduna dönüştürülür, işletme ve bakım modu optimize edilir, ekipman arızalarının olasılığı azaltılır ve birimin uzun vadeli istikrarlı çalışması sağlanır.

3. Operasyon Otomasyon Fonksiyonlarının Açıklaması
(1) Tam Elektrik Sürücülü Koruma Mekanizması

Anahtar, profesyonel bir motor sürücülü koruma cihazı ile donatılmıştır. Tıkanma gibi anormal çalışma koşullarında, motor çıkış akımı artar, koruma programı tetiklenir, motor gücünü keser, elektrik operasyonunu kilitleyip koruma gösterge lambasını aktiv eder ve arızayı belirtir, bu da geri döndürülemez mekanik hasara engel olur.

Devre kesici/kontaktör raylı aracın ve topraklama anahtarının elektrik operasyonu için tasarım şu şekildedir:

• Raylı Aracın Elektrik Anahtarlama: Raylı aracın şasiye bir sürme motor eklenerek, raylı aracın çalışma pozisyonu ve test pozisyonu arasında geçiş yapabilir. Raylı aracın mekanik arızalarına yanlış değerlendirme önlenmek için anti-stall özelliği olan akıllı izleme birimi yapılandırılır; motor arızası olduğunda, motor ve sürme mekanizması otomatik olarak korunur, arıza gösterge lambası yanıp alarm sinyali gönderilir.

• Topraklama Anahtarı Kilitleme: Topraklama anahtarının elektrik operasyonu, devre kesici/kontaktör raylı araca bağlıdır. Raylı aracın ve topraklama anahtarının tam elektrik operasyon modu, operasyon verimliliğini önemli ölçüde artırır ve operatör güvenliğini sağlar—operatörler artık anahtar odasına girerek yerel operasyon yapmaya gerek yoktur, yük geçiş bekleme süresi azalır ve operasyon arızalarından kaynaklanan kişisel yaralanmalardan kaçınırlar.

(2) Programlanmış Operasyon Mantığı

• Tek Tuşlu Sıralı Operasyon: Devre kesici kapatma komutu alındığında, sistem öncelikle topraklama anahtarını açar, ardından devre kesici raylı aracını elektrikle ray içine yerleştirir; raylı araç yerleştirildikten sonra, DCS'ten (açma işlemi tersi şekilde) kapatma işlemi gerçekleştirilebilir. Topraklama bakım, soğuk bekleme, sıcak bekleme ve operasyon durumları arasındaki anahtar kabinetlerinin uzaktan geçişini destekler, sıralı kontrolü sağlar.

• Operasyon Modu Gereksinimleri: Devre kesiciler/kontaktörler ve topraklama anahtarları için elektrik operasyon cihazlarına ve tüm süreç görsel izleme cihazlarına sahip olup, devre kesicilerin ve topraklama anahtarlarının uzaktan görselleştirilmesini sağlayarak, operasyon durumunu kolayca takip etme ve günlük iş yönetimi için uygun hale getirir. Güvenli işletme ve bakım gereksinimlerini karşılar, uzaktan veya yerel merkezi kontrolü sağlar; manuel ve elektrik operasyonları serbestçe değiştirilebilir ve kilitleyerek operasyon güvenliği sağlar.

4. Durum İzleme Fonksiyonlarının Açıklaması
(1) Yük Değişimine Dayalı Gerçek Zamanlı Tanı

Potansiyel ekipman hatalarını ve gizli tehlikeleri zamanında tespit etmek, erken uyarılar vermek, sorunların büyümesini önlemek ve beklenmedik güç kesintilerinin olasılığını azaltmak için, anahtar kontakları/anahtar uç noktalarındaki sıcaklık yükselmesi ve anahtar dinamik karakteristik asenkronluğu gibi parametreleri gerçek zamanlı olarak toplamak ve izlemek için kablosuz radyo frekans teknolojisi kullanılır. Ayrıca, çevrimiçi izleme ve tanı sistemi tarafından uzun süreli işletim boyunca toplanan işlemler, ekipman sağlığı değerlendirmesi için güvenilir bir temel sağlar.

(2) Anahtar Kabinetleri için Çevrimiçi Sıcaklık İzleme Şeması

• Sıcaklık Ölçümü Düzeni: Devre kesici hareketli kontakları (üst ve alt kontaklar) için 6 nokta, kablo tarafı için 3 nokta; üst ana hat dal tarafı için 3 nokta, alt kontak kolu için 3 nokta ve kontaktörün kablo tarafı için 3 nokta.

• Teknik Özellikler: Devre kesici sıcaklık ölçümü, kontak kolu veya parmağına maruz kalmadan içe bakan bir tasarıma sahiptir; tüm sıcaklık ölçüm modülleri, pil gereksinimi olmadan çalışabilen kendi kendine enerji sağlayan kablosuz radyo frekans iletişimini kullanır. Devre kesiciler/kontaktörler değiştirildiğinde, çevrimiçi sıcaklık izleme cihazı yeni ekipmanı hızlı bir şekilde tanıyarak ve onunla otomatik eşleşerek, izlenen anahtar kabinetleri ve devre kesicilerin uyumunu sağlar, bu ise kabul edilen kabinet tarama birimine otomatik olarak adapte edilerek, manuel müdahale olmadan (yani sıcaklık ölçüm elemanlarını değiştirmeden) gerçekleştirilir.

(3) Video Uzaktan İzleme Mantığı

Anahtar kabinetlerinin içinde video izleme ekipmanı konfigüre edilerek, izleme görüntüleri uzaktan aktarılır, kullanıcıların ana bilgisayar aracılığıyla ekipman işletim durumunu gerçek zamanlı olarak izleyerek ekipmanın istikrarlı çalışmasını sağlar.

• Çevrimiçi Video Teknik Gereksinimleri: İşletim sisteminde (ECMS) bir ekipman operasyonu seçildiğinde, komut verildikten sonra görsel sistem otomatik olarak işletilen ekipmanın videosuna geçer, tüm operasyon sürecini kaydeder, devre kesiciler/kontaktörler ve topraklama anahtarlarının operasyon süreci ve durumlarının yerinde olup olmadığını ve kontaklarının iyi olup olmadığını doğrudan gözlemle ve değerlendirme için sağlar, uzaktan inceleme gereksinimlerini karşılar. Kamera yüksek gerilim bölmesine doğrudan monte edilir, anahtar kabinetlerinin yalıtım performansı ve manyetik uyumluluğu doğrulanır ve ethernet üzerinden video izleme sistemiyle bağlantı kurularak, devre kesici/kontaktör raylı araçların, anahtar kabineti kapaklarının ve topraklama anahtarlarının durumunu izler. Video terminal, ilgili bölümlerin izleme görüntülerini çağırarak, yerel personel olmadan uzaktan inceleme yapılmasına olanak sağlar. Anahtar kabinetlerini uzaktan işletirken, kamera hareket algılama aracılığıyla otomatik olarak video izleme görüntüleri geri bildirir, operatörlerin ana bilgisayar aracılığıyla elektrik operasyon sürecini ve durumunu çevrimiçi izlemesini sağlar, zahmetli yerel doğrulamayı ortadan kaldırır.

(4) Çevrimiçi Harmonik İzleme Prensibi

Elektrik ekipmanları normal dışı veya bozulmuş koşullar altında çalışırken, farklı frekanslardaki yüksek dereceli harmonikler oluşturur. Ekipmanın bozulma derecesi, "göreceli harmonik içerik → gösterge değeri → standart değer" hesaplama süreci aracılığıyla belirlenir: önce, her bir akım harmonik derecesinin göreceli harmonik içeriği, belirlenen derecedeki akım harmoniklerinin toplam harmonik bozulması ile bölünerek gösterge değeri elde edilir; daha sonra, gösterge değeri ile oluşan her bir derecenin harmonik fonksiyonu, her bir derecenin göreceli harmonik içeriğinden elde edilen tanı değerleriyle çarpılarak standart değer elde edilir; en son, gösterge değeri standart değerle karşılaştırılarak ekipmanın bozulma derecesi belirlenir.

• Sistem Bileşeni: Veri toplama sistemi (motor yüksek dereceli harmonik verilerinin gerçek zamanlı çevrimiçi toplamından sorumludur) ve veri analiz sistemi (analiz yazılımı sayesinde yüksek dereceli harmonik verilerin gerçek zamanlı analizini ve hata erken uyarılarını sağlar) oluşur. Tüm sistem, temaslı olmayan yüksek dereceli harmonik toplama sensörlerini kullanarak, operasyon ekipmanı verilerini çevrimiçi toplar ve yüksek dereceli harmonik bileşenlerinin ve içerik oranlarının kapsamlı analizi aracılığıyla ekipmanın bozulma derecesini belirler, bakım için temel sağlar.

(5) Motor Yalıtım Çevrimiçi İzlemenin Uygulaması

Güç iletiminden önce ve günlük bekleme sırasında yüksek gerilimli motorların yalıtım durumunu belirlemek için yalıtım testi gereklidir. Bu, ekipman işletme ve bakımı için kritik bir adımdır ve sistemin güvenliğini sağlamak için etkili bir yoldur. Birimde açık motorlar (örneğin, devrik su pompası motorları ve besleme su pompası motorları) ve uzun süreli bekleme motorları için düzenli yalıtım test ihtiyaçları nedeniyle, erken dönemde yalıtım çevrimiçi izleme cihazları konfigüre edilmiştir. Kablo veya motor sarımları için yalıtım ölçümü için DC yüksek gerilim enjeksiyon yöntemi kullanılır; hattın güç kesildiği zaman, yalıtım izleme cihazı otomatik olarak besleme devresi üzerinde yalıtım izlemeyi başlatır, bekleme ekipmanlarının yalıtım değerlerini gerçek zamanlı olarak görüntüler, böylece günlük işletme ve bakım kolaylaşır.

5. İyileştirme Yönleri Üzerine Tartışma
(1) Kontrol Gücünün Merkezi Yönetimi

DCS, ECMS veya NCS'ye erişebilen hat kontrollü akıllı minyatür devre kesicileri tanıtılarak, kontrol gücünün merkezi kontrolü sağlanır. Ana ekipmanların raf içine/raflardan çıkarılması ve anahtar işlemleriyle işbirliği içinde, tüm süreç sıralı kontrolü tamamlanır, işletme yönetimi ve optimizasyonla derin bir şekilde entegre olur.

(2) Yalıtım İzleme Sisteminin İyileştirilmesi

Motorun güç alırken motor devresi için artan akım izlemesini destekleyen motor yalıtım çevrimiçi izleme terminalleri ekleyerek, bekleme ve faaliyet halindeki ekipmanların yalıtım performansının tüm süreç izlemesi iyileştirilir:

• Düzenli yalıtım test yükünü ve operasyon risklerini azaltır;

• Harmonik izleme ve MRC ile işbirliği içinde ekipman durum bazlı bakım için temel sağlar;

• Yalıtım verileri, arka planda RS 485 sinyalleri aracılığıyla iletişim kurabilir veya sert kablaj aracılığıyla yalıtım/sızıntı akımı erken uyarı/Alarm sinyalleri çıkartarak, elektrik ısıtıcıları ve motorların otomatik anahtarlamasını ve kilitlemesini sağlar.

(3) Sistem Entegrasyonunun Optimizasyonu

Akıllı anahtarların tüm operasyon süreçlerini ana DCS'ye bağlayarak, bağımsız ECMS'yi değiştirerek yatırım maliyetlerini azaltır, ekipmanların merkezi DCS kontrol ve yönetimini kolaylaştırır, inceleme çalışmalarını optimize eder ve merkezileştirir, insan kaynağı azaltır.

6. Sonuç

6kV anahtar kabinetleri, santral güç sisteminde kilit bir rol oynar, operasyon izlemesi, güç geçişi, yalıtım testi ve bakım günlük işletme ve bakımda vazgeçilmezdir. Akıllı santral inşa edilirken, 6kV anahtar kabinetleri, personel güvenliğinin sağlanması, ekipmanın güvenilir çalışması, iş yoğunluğunun azaltılması ve durum bazlı bakım odak noktalarıdır, mevcut işletme ve bakım modelini sürekli olarak optimize ederek, daha güvenli, daha verimli ve ekonomik bir işletme sağlar.