Εφαρμογή νέων πυλώνων-εγκατεστημένων αποδιαρκτικών σε μικρές υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις σε ορεινές περιοχές

Η μικρή υδροηλεκτρική ενέργεια αναφέρεται σε εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με εγκατασταθμισμένη δυναμικότητα κάθε μονάδας λιγότερη των 50.000 kV. Η ένταξη της μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο διανομής αλλάζει την τοπολογία του συστήματος και την κατεύθυνση της ροής ενέργειας. Η βιβλιογραφία έχει αναλύσει και συζητήσει τις προκλήσεις στη ρύθμιση περιοχών πλούσιων σε μικρή υδροηλεκτρική ενέργεια, έχει μελετήσει στρατηγικές ανασύνδεσης για γραμμές διανομής με μικρή υδροηλεκτρική ενέργεια και έχει προτείνει ένα νέο είδος αυτόματης συσκευής ασφαλούς αποσύνδεσης για μικρή υδροηλεκτρική ενέργεια.

​1 Τρέχουσα Κατάσταση της Μικρής Υδροηλεκτρικής Ενέργειας σε Ορεινές Περιοχές​
Το συνολικό εδάφος είναι 45.385 km², με ορεινό έδαφος που αντιπροσωπεύει το 98,3% της περιοχής. Υπάρχουν 58 εγκαταστάσεις μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας με συνολική εγκατασταθμισμένη δυναμικότητα 41,45 MW, με το μεγαλύτερο μέρος τους να έχει εγκατασταθμισμένη δυναμικότητα κάτω από 1 MW. Αυτές οι εγκαταστάσεις είναι ευρέως διασπαρμένες και υφίστανται κακές συνθήκες επικοινωνίας.

Λόγω της ηλικίας τους, οι εγκαταστάσεις χρησιμοποιούν κυρίως μηχανικό εξοπλισμό και έχουν έλλειψη αυτοματοποιημένων συσκευών. Οι περισσότερες πύλες μετρητών είναι παλμικοί μετρητές, οι οποίοι εξαρτώνται από χειροκίνητη ανάγνωση χωρίς δυνατότητα απομακρυσμένης μεταφοράς. Οι συσκευές ελέγχου και προστασίας και οι συσκευές συγχρονισμού έχουν έλλειψη διευθύνσεων επικοινωνίας, με αποτέλεσμα να είναι απαραίτητη η χειροκίνητη αναφορά των δεδομένων λειτουργίας στους διαχειριστές μέσω τηλεφώνου.

Οι 10 kV γραμμές των 35 kV υποσταθμίων του δικτύου συχνά λειτουργούν σε μικτό τρόπο, όπου η μικρή υδροηλεκτρική ενέργεια και η κατανάλωση φορτίου συνυπάρχουν. Το υψηλότερο πλευρό του κυρίως μετατροπέα της σταθμού χρησιμοποιεί αποπίπτοντες φωτιστικοί συρμοί, οι οποίοι είναι απλοί στην κατασκευή και συνδέονται με τις 10 kV γραμμές σύνδεσης μέσω T-συνδέσεων.

​2 Ανάλυση Προβλημάτων​
​2.1 Επίδραση στη Λειτουργία των Συσκευών Αυτόματου Έλεγχου Γραμμών​
Σε ενεργά δίκτυα διανομής, μετά την αποσύνδεση του εξόδιου στομίου ενός υποσταθμίου, οι εγκαταστάσεις μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να συνεχίσουν να παρέχουν ενέργεια στο σημείο της παραβίασης, εμποδίζοντας την εξαφάνιση της παραβίασης και μειώνοντας την επιτυχία της ανασύνδεσης. Εάν οι μονάδες ενέργειας (DERs) παραμένουν συνδεδεμένες κατά τη διάρκεια της ανασύνδεσης, μπορεί να προκύψει ασυγχρονισμένη σύνδεση, που μπορεί να προκαλέσει στίβα κατά την ανασύνδεση, που μπορεί να προκαλέσει αποτυχία ανασύνδεσης και να ζημιώσει τις μονάδες μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας.

Κάποιες 10 kV συνδεδεμένες εγκαταστάσεις έχουν έλλειψη προστασίας από υποτάση για την προστασία της συνδεδεμένης γραμμής και την προστασία του γεννήτρια, χωρίς να εκπληρώνουν τις απαιτήσεις λειτουργίας του δικτύου. Αυτό επηρεάζει σοβαρά την ασφαλή και αξιόπιστη παροχή ενέργειας του δικτύου και την λειτουργική διάρκεια των γεννητριών.

Όταν συμβαίνει παραβίαση στο συνδεδεμένο κανάλι ενός σταθμού μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας, ο γεννήτριας δεν αποσυνδέεται γρήγορα μετά την εξάλειψη της παραβίασης από το πλευρό του συστήματος. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ασυγχρονισμένη σύνδεση στο δίκτυο μετά την ενέργεια ανασύνδεσης της γραμμής από το πλευρό του συστήματος, προκαλώντας αδράνεια της ανασύνδεσης από το πλευρό του συστήματος και αποδίδοντας αναπόφευκτες διακοπές ενέργειας σε χρήστες δημόσιων μετατροπέων, με σημαντική αρνητική κοινωνική επίδραση.

Επομένως, όταν συμβαίνει παραβίαση στο συνδεδεμένο κανάλι, η έλλειψη γρήγορης αποσύνδεσης του γεννήτρια επηρεάζει σοβαρά την ασφαλή και αξιόπιστη παροχή ενέργειας του δικτύου και μπορεί να προκαλέσει ασυγχρονισμένη σύνδεση στο δίκτυο.

​2.2 Αναπλήρωση της Μεταφοράς Πληροφοριών Διαχείρισης​
Βάσει οδηγικών ερευνών, οι περισσότερες εγκαταστάσεις μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας βρίσκονται σε ορεινές περιοχές, μακριά από τα κεντρικά υποσταθμίων του δικτύου. Η εγκατάσταση ειδικών οπτικών ινών μέσω δασών θα ήταν δαπανηρή και αναξιόπιστη. Η ενημέρωση του εξοπλισμού αυτοματοποίησης και η μεταφορά δεδομένων μέσω ασφαλών ιδιωτικών δικτύων υπέρσταθμης, μετά αξιολόγησης της κυβερνοασφάλειας, απαιτεί επίσης σημαντικές επενδύσεις. Επιπλέον, οι περισσότερες εγκαταστάσεις μικρής υδροηλεκτρικής ενέργειας έχουν περιορισμένη δυναμικότητα και χαμηλή οικονομική απόδοση, μειώνοντας την πρόθεσή τους για ενημέρωση. Οι περιορισμοί των καναλιών επικοινωνίας αποτελούν αναπλήρωση των πληροφοριών που στέλνονται στο κέντρο διαχείρισης.

Ωστόσο, η έλλειψη μεταφοράς πραγματικών δεδομένων λειτουργίας στο περιφερειακό κέντρο διαχείρισης επηρεάζει την ανάλυση του δικτύου από τους διαχειριστές και την αξιοπιστία των 10 kV μετατροπέων διανομής στις συνδεδεμένες γραμμές. Το πλατφόρμα διαχείρισης θα υποχρεωθεί να λειτουργεί τυφλά για επεxtended periods, putting the safe operation of the regional grid at risk.

​3 Solutions​
​3.1 Solution Overview​
To achieve effective monitoring and data acquisition for small hydropower units and enhance grid security and reliability, the drop-out fuses on the high-voltage side of the main transformers are replaced with new pole-mounted vacuum circuit breakers equipped with high-precision electronic sensors. These are paired with Feeder Automation Terminals (FTUs) featuring remote signaling, telemetry, remote control, and automatic disconnection functions to collect data at the 10 kV grid connection point and switch status.

The existing gateway pulse meters are replaced with three-phase electronic multifunctional energy meters to collect operational data from the generator units, which is transmitted to the FTU via fieldbus. The FTU is equipped with a dual-card communication vertical encryption module. Data is securely encrypted and uploaded to the integrated regional dispatch system via a dedicated public wireless network channel with strong signal coverage.

When a fault on the grid-connected line causes the substation outlet switch to trip, the FTU's loss-of-voltage protection activates, and the pole-mounted circuit breaker opens to disconnect the small hydropower station from the grid. Re-synchronization and reconnection occur after power supply restoration.

​3.2 Digital Automation Package Equipment​
The digital automation package includes ZW32-type pole-mounted circuit breakers, double-sided isolation disconnectors, power voltage transformers, and digital FTUs. The circuit breaker unit integrates three combined electronic sensors (EVCT) and a local digital unit (ADMU).

The overall structure is compact and lightweight, facilitating installation and maintenance. Compared to traditional intelligent via monitoring software of detection equipment, this system allows the monitoring software to obtain operational data from the operating systems of 32 units. It simultaneously captures file sizes from camera images and monitors whether the software of detection devices (small-package, bar-package, missing-bar-in-carton, five-wheel detection) is operating normally, along with rejection action information data. Specific manifestations include:

• The software sends rejected image data to the console.
• The software sends all image data to the console.
• The software sends all statistical data (including brand, date, time, unit information, etc.) to the console.

Leveraging the factory intranet server, when the monitoring software of detection equipment generates fault information data, it is transmitted to the server, triggering on-site alarms via the factory intranet server. Fault information data is also remotely alerted via PC and mobile terminals. Issues such as software crashes, camera disconnections, camera failure to capture images, faulty烟包到位检测 sensors, failure to receive defect images, and rejection device malfunctions trigger warning pop-ups on PC and mobile interfaces. The alarm page displays device fault information, location, occurrence time, and handling records.

​3.3 Implementing Product Quality Early Warning Control​
By analyzing detection data from the equipment, early warnings are issued when the number of defective cigarette packets exceeds thresholds or abnormal defect frequencies occur. The quality warning function alerts maintenance personnel to adjust or repair relevant parts of the main production equipment, promptly eliminating quality defects and preventing deterioration.

Data from small-package detection devices, five-wheel detection devices, missing-bar-in-carton detection devices, and bar-package detection devices are analyzed based on quality defect image name information (including the time of defect occurrence, quantity of defective products, and the camera location where the defect was detected). A product defect warning is issued when the defect count exceeds the warning threshold.

By analyzing the time and quantity of defective products, the frequency of defects over a certain period and long-term trends can be statistically analyzed. This provides a basis for equipment evaluation management, timely alerts maintenance personnel for adjustments, and enhances scientific maintenance management.

​3.4 Centralized Management of Detection Equipment Status​
Production management personnel (process quality staff, equipment managers) use the monitoring system to centrally compare and analyze the operational status of detection devices and product defect situations, achieving centralized management of detection equipment status. The detection equipment monitoring system can display real-time operational status, quality defect trends, and historical data statistical analysis for all detection equipment in the factory, enabling unified centralized management of all factory equipment.

Comprehensive historical fault records can analyze the proportion of faulty units, fault types, faulty equipment, and peak fault times. Planned maintenance management is implemented for units, fault types, and equipment with frequent failures to prevent occurrences.

​4 Conclusion​
In summary, the equipment detection system in the cigarette manufacturing workshop of a tobacco factory requires real-time online monitoring to ensure the operational status of detection devices is tracked, providing alarms and fault localization. This reduces during the production process of cigarette packets, ensures smooth production operations, and improves production efficiency.