کاربرد تازه‌سازی قطع‌کننده‌های شبکه‌ای نصب‌شده روی دهانه در ایستگاه‌های برق آبی کوچک مناطق کوهستانی
نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک به نیروگاه‌هایی اشاره دارد که ظرفیت نصب شده یک واحد آنها کمتر از ۵۰,۰۰۰ کیلووات است. یکپارچه سازی نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک در شبکه توزیع، توپولوژی سیستم و جهت جریان قدرت را تغییر می‌دهد. مطالعاتی درباره چالش‌های تنظیم مناطق غنی از نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک، استراتژی‌های بسته‌شدن مجدد برای خطوط شبکه توزیع با نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک و پیشنهاد یک نوع جدید از دستگاه خودکار جداشونده امنیتی برای نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک انجام شده است.
۱ وضعیت فعلی نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک در مناطق کوهستانی
مساحت کل ۴۵,۳۸۵ کیلومتر مربع است که ۹۸.۳٪ آن شامل زمین‌های کوهستانی است. ۵۸ نیروگاه هیدروالکتریک کوچک با ظرفیت نصب شده کلی ۴۱.۴۵ مگاوات وجود دارد که بیشتر آنها ظرفیت نصب شده کمتر از ۱ مگاوات دارند. این نیروگاه‌ها به طور گسترده پخش شده‌اند و شرایط ارتباطی ضعیفی دارند.
به دلیل سن، این نیروگاه‌ها عمدتاً از تجهیزات کنترل مکانیکی استفاده می‌کنند و دستگاه‌های خودکار ندارند. بیشتر مترهای گیت‌وی پالسی هستند که به خواندن دستی متکی هستند و قابلیت انتقال دوررسی ندارند. دستگاه‌های کنترل و حفاظت و تجهیزات همزمان سازی از رابط‌های ارتباطی محروم هستند و گزارش دادن داده‌های عملیاتی به مراکز کنترل از طریق تلفن لازم است.
خطوط ۱۰ کیلوولت از زیرстанسیون‌های ۳۵ کیلوولت اغلب در حالت ترکیبی عمل می‌کنند که در آن نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک و مصرف بار همزیستی دارند. طرف فشار بالای ترانسفورماتور اصلی از فیوز‌های پرتی استفاده می‌کند که ساختار ساده‌ای دارند و از طریق اتصال T به خطوط شبکه ۱۰ کیلوولت متصل می‌شوند.
۲ تحلیل مشکلات
۲.۱ تأثیر بر فعال شدن دستگاه‌های کنترل خودکار خط
در شبکه‌های توزیع فعال، پس از قطع شدن دستگاه قطع‌کننده خروجی زیرستانسیون، نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک ممکن است همچنان انرژی را به نقطه خرابی تأمین کنند، که موجب ماندگاری قوس خرابی و کاهش موفقیت بسته‌شدن مجدد می‌شود. اگر منابع انرژی توزیع شده (DERs) در زمان بسته‌شدن مجدد به شبکه متصل باقی بمانند، بسته‌شدن غیرهمزمان ممکن است رخ دهد که باعث ایجاد جریان‌های ورودی می‌شود و می‌تواند منجر به شکست بسته‌شدن مجدد و آسیب به واحدهای هیدروالکتریک کوچک شود.
برخی از نیروگاه‌های ۱۰ کیلوولت متصل به شبکه، محافظ خاموشی فشار کم برای محافظ خط متصل و محافظ ژنراتور ندارند و نیازهای عملیاتی شبکه را برآورده نمی‌کنند. این موضوع به شدت بر تأمین برق ایمن و قابل اعتماد شبکه و عمر عملیاتی ژنراتورها تأثیر می‌گذارد.
هنگامی که خرابی در کانال متصل به شبکه یک نیروگاه هیدروالکتریک کوچک رخ می‌دهد، ژنراتور قادر به جدا شدن سریع پس از رفع خرابی از سمت سیستم نیست. این ممکن است منجر به بازپیوند غیرهمزمان پس از عملیات بسته‌شدن مجدد خط سمت سیستم شود و موجب عدم فعال شدن بسته‌شدن مجدد سمت سیستم و قطع برق اضافی برای کاربران ترانسفورماتور عمومی شود که منجر به تأثیرات اجتماعی منفی قابل توجه می‌شود.
بنابراین، هنگامی که خرابی در کانال متصل به شبکه رخ می‌دهد، عدم توانایی ژنراتور در جدا شدن سریع به شدت بر تأمین برق ایمن و قابل اعتماد شبکه تأثیر می‌گذارد و ممکن است بازپیوند غیرهمزمان را ایجاد کند.
۲.۲ انتقال ناقص اطلاعات کنترل
بر اساس بررسی‌های میدانی، بیشتر نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک در مناطق کوهستانی و دور از زیرستانسیون‌های مرکزی شبکه قرار دارند. نصب کابل‌های نوری اختصاصی از طریق جنگل‌ها هزینه‌بر و غیرقابل اطمینان است. به‌روزرسانی تجهیزات خودکار و انتقال داده‌ها از طریق شبکه‌های خصوصی بی‌سیم امن پس از ارزیابی امنیت سایبری نیز نیاز به سرمایه‌گذاری قابل توجهی دارد. علاوه بر این، بیشتر نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک ظرفیت محدودی دارند و سودآوری تولید برق آنها کم است که انگیزه به‌روزرسانی آنها را کاهش می‌دهد. محدودیت‌های کانال ارتباطی منجر به انتقال ناقص اطلاعات به مرکز کنترل می‌شود.
با این حال، عدم توانایی انتقال داده‌های عملیاتی زنده به مرکز کنترل منطقه‌ای تحلیل شبکه توسط کنترل‌کنندگان و قابلیت اطمینان ترانسفورماتورهای توزیع ۱۰ کیلوولت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. پلتفرم کنترل مجبور خواهد بود برای مدت طولانی بدون دید برای نیروگاه‌های هیدروالکتریک کوچک عمل کند که عملیات ایمن شبکه منطقه‌ای را در معرض خطر قرار می‌دهد.
۳ راه‌حل‌ها
۳.۱ مرور کلی راه‌حل
برای دستیابی به نظارت مؤثر و جمع‌آوری داده‌های واحدهای هیدروالکتریک کوچک و افزایش امنیت و قابلیت اطمینان شبکه، فیوز‌های پرتی در طرف فشار بالای ترانسفورماتورهای اصلی با قطع‌کننده‌های خلأ ماسه‌ای جدید بر روی ستون‌ها جایگزین می‌شوند که با سنسورهای الکترونیکی با دقت بالا تجهیز شده‌اند. این قطع‌کننده‌ها با دستگاه‌های خودکار خط (FTU) که دارای قابلیت‌های ارسال سیگنال دور، تله‌متری، کنترل دور و قطع خودکار هستند، همراه شده و داده‌ها را در نقطه اتصال ۱۰ کیلوولت و وضعیت قطع‌کننده جمع‌آوری می‌کنند.
مترهای پالسی گیت‌وی موجود با مترهای انرژی الکترونیکی سه‌فاز چندکاره جایگزین می‌شوند تا داده‌های عملیاتی واحدهای ژنراتور را جمع‌آوری کنند که از طریq fieldbus به FTU ارسال می‌شوند. FTU با ماژول رمزنگاری عمودی دو کارتی تجهیز شده است. داده‌ها به صورت امن رمزنگاری شده و از طریق کانال بی‌سیم عمومی اختصاصی با پوشش سیگنال قوی به سیستم کنترل منطقه‌ای یکپارچه آپلود می‌شوند.
وقتی که خرابی در خط متصل به شبکه باعث قطع شدن دستگاه قطع‌کننده خروجی زیرستانسیون می‌شود، محافظ خاموشی FTU فعال می‌شود و قطع‌کننده بر روی ستون باز می‌شود تا نیروگاه هیدروالکتریک کوچک را از شبکه جدا کند. همزمان‌سازی و بازپیوند پس از بازگشت تأمین برق انجام می‌شود.
۳.۲ تجهیزات بسته خودکار دیجیتال
بسته خودکار دیجیتال شامل قطع‌کننده‌های ستون‌نشین نوع ZW32، قطع‌کننده‌های جداکننده دوطرفه، ترانسفورماتورهای ولتاژ تغذیه و FTUهای دیجیتال است. واحد قطع‌کننده سه سنسور الکترونیکی ترکیبی (EVCT) و یک واحد دیجیتال محلی (ADMU) را یکپارچه می‌کند.
ساختار کلی فشرده و سبک است که نصب و نگهداری را تسهیل می‌کند. در مقایسه با نرم‌افزارهای نظارتی سنتی تجهیزات تشخیصی، این سیستم به نرم‌افزار نظارتی اجازه می‌دهد تا داده‌های عملیاتی از سیستم‌های عملیاتی ۳۲ واحد را به دست آورد. همزمان اندازه فایل‌های تصویری از دوربین‌ها و نظارت بر وضعیت عملکرد نرم‌افزارهای تجهیزات تشخیصی (بسته کوچک، بسته میله‌ای، فقدان میله در کارتن، تشخیص چرخ پنج‌تایی) را انجام می‌دهد. نشان‌دهنده‌های خاص عبارتند از:
- نرم‌افزار داده‌های تصویری رد شده را به کنسول ارسال می‌کند.
- نرم‌افزار تمام داده‌های تصویری را به کنسول ارسال می‌کند.
- نرم‌افزار تمام داده‌های آماری (شامل نام برند، تاریخ، زمان، اطلاعات واحد و غیره) را به کنسول ارسال می‌کند.
با استفاده از سرور داخلی کارخانه، وقتی که نرم‌افزار نظارتی تجهیزات تشخیصی داده‌های اطلاعات خرابی تولید می‌کند، این داده‌ها به سرور منتقل می‌شوند و هشدارهای محلی از طریق سرور داخلی کارخانه تriggers می‌شوند. داده‌های اطلاعات خرابی نیز از طریق دستگاه‌های PC و ترمینال‌های موبایل هشدار داده می‌شوند. مشکلاتی مانند خرابی نرم‌افزار، قطع اتصال دوربین، عدم گرفتن تصویر توسط دوربین، خرابی سنسورهای تشخیص بسته‌های دودی، عدم دریافت تصاویر معیوب و خرابی دستگاه‌های ردیابی، پیام‌های هشدار را در رابط‌های PC و موبایل نمایش می‌دهند. صفحه هشدار اطلاعات خرابی دستگاه، مکان، زمان و رکورد رسیدگی را نمایش می‌دهد.
۳.۳ اجرای کنترل هشدار کیفیت محصول
با تحلیل داده‌های تشخیصی تجهیزات، هشدارهای اولیه در صورتی صادر می‌شوند که تعداد بسته‌های سیگار معیوب از حد آستانه عبور کند یا فرکانس‌های غیرعادی معیب رخ دهد. قابلیت هشدار کیفیت به کارکنان نگهداری اطلاع می‌دهد تا بخش‌های مربوطه تجهیزات تولید اصلی را تنظیم یا تعمیر کنند، به طور فوری معیب‌ها را حذف کنند و از تشدید آنها جلوگیری کنند.
داده‌های تجهیزات تشخیصی بسته‌های کوچک، تجهیزات تشخیص چرخ پنج‌تایی، تجهیزات تشخیص فقدان میله در کارتن و تجهیزات تشخیص بسته‌های میله‌ای بر اساس اطلاعات نام تصویر معیب (شامل زمان وقوع معیب، تعداد محصولات معیوب و مکان دوربین که معیب شناسایی شده است) تحلیل می‌شوند. هشدار معیب محصول در صورتی صادر می‌شود که تعداد معیب‌ها از حد آستانه هشدار عبور کند.
با تحلیل زمان و تعداد محصولات معیب، فرکانس معیب‌ها در یک دوره مشخص و روندهای بلندمدت آنها به طور آماری تحلیل می‌شوند. این امر پایه‌ای برای مدیریت ارزیابی تجهیزات، هشدارهای زمانی به کارکنان نگهداری برای تنظیم و افزایش مدیریت نگهداری علمی فراهم می‌کند.
۳.۴ مدیریت متمرکز وضعیت تجهیزات تشخیصی
کارکنان مدیریت تولید (کارکنان کیفیت فرآیند، مدیران تجهیزات) از سیستم نظارت برای مقایسه و تحلیل متمرکز وضعیت عملیاتی تجهیزات تشخیصی و وضعیت معیب محصول استفاده می‌کنند. سیستم نظارت تجهیزات تشخیصی می‌تواند وضعیت عملیاتی زنده، روندهای معیب کیفیت و تحلیل آماری داده‌های تاریخی تمام تجهیزات تشخیصی در کارخانه را نمایش دهد که مدیریت متمرکز یکپارچه تمام تجهیزات کارخانه را ممکن می‌سازد.
ضبط کامل تاریخچه خرابی‌ها می‌تواند نسبت واحدهای خراب، انواع خرابی، تجهیزات خراب و زمان‌های اوج خرابی را تحلیل کند. مدیریت نگهداری برنامه‌ریزی شده برای واحدها، انواع خرابی و تجهیزات با خرابی‌های مکرر اجرا می‌شود تا از رخ دادن آنها جلوگیری شود.
۴ نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، سیستم تشخیص تجهیزات در کارگاه تولید سیگار یک کارخانه دخانیات نیاز به نظارت آنلاین زنده دارد تا وضعیت عملیاتی تجهیزات تشخیصی را پیگیری کند، هشدار و محل خرابی را فراهم کند. این امر در طول فرآیند تولید بسته‌های سیگار، ایجاب می‌کند تا عملیات تولید روان باشد و کارایی تولید افزایش یابد.
