Uusien pylvässijoitettujen sähkökatkaisijoiden soveltaminen pieniin vesivoimaloihin vuoristossa
Pieni vesivoima viittaa voimaloihin, joiden yksittäinen asennettu teho on alle 50 000 kV. Pienvesivoiman integrointi jakeluverkkoon muuttaa järjestelmän topologian ja sähkövirran suunnan. Kirjallisuudessa on analysoitu ja keskusteltu pienvesivoimaa rikkaimpien alueiden sääntelyhaasteista, tutkittu uudelleensulkemisstrategioita pienvesivoiman sisältävillä jakeluverkon linjoilla ja ehdotettu uuden tyyppistä automaattista turvavirityslaite pienvesivoimalle.
1 Pienvesivoiman nykytila vuoristoalueilla
Alueen kokonaispinta-ala on 45 385 km², joista vuoristoalueet muodostavat 98,3 % alueesta. Alueella on 58 pienvesivoimalaitosta, joiden yhteinen asennettu teho on 41,45 MW, joista useimmat ovat alle 1 MW teholla. Nämä laitokset ovat laajasti levitettyjä ja kärsivät heikosta viestintäolosuhteista.
Ihmisikään vuoksi laitokset käyttävät pääasiassa mekaanisia ohjauslaitteita eivätkä ole varustettuja automatisointilaitteilla. Useimmat porttivalmistimet ovat pulssivalmistimet, jotka perustuvat manuaaliseen lukemiseen ilman etäsiirtymiskykyä. Ohjaus- ja synkronointilaitteet puuttuvat kommunikaatioliittymiä, mikä edellyttää toiminnallisten tietojen manuaalista raportoimista päätöksentekijöille puhelinliikenteen kautta.
Verkon 35 kV alijakamoiden 10 kV linjat toimivat usein hybriditilaan, jossa pienvesivoima ja kulutus coexistovat. Laitoksen päämuuntajan korkeanpuolella käytetään pudotussulkuja, jotka ovat yksinkertaisia rakenteeltaan ja yhdistetty 10 kV verkkoyhteyksiin T-yhteyksien kautta.
2 Ongelmanalyysi
2.1 Vaikutus linjan automaattisten ohjauslaitteiden aktivointiin
Aktiivisissa jakeluverkoissa, kun alijakamon ulosajo sulkee, pienvesivoimalat saattavat jatkaa sähköntuotantoa sijainnissa, jossa on vika, mikä hidastaa virheen sammutumista ja vähentää uudelleensulkemisen onnistumismahdollisuuksia. Jos hajautettu energiantuotanto (DER) pysyy yhdistettynä uudelleensulkemisen aikana, voi tapahtua epäsynchroninen sulku, mikä aiheuttaa virrannousun, mikä voi aiheuttaa uudelleensulkemisen epäonnistumisen ja pienvesivoiman yksiköiden vaurioitumisen.
Jotkut 10 kV verkkoyhteyksiin liittyvät voimalat puuttuvat sekä verkkoyhteyden suojaus- että generaattorisuojauksen alavoltasulkuja, eivätkä täytä verkon toimintovaatimuksia. Tämä vaikuttaa vakavasti verkon turvalliseen ja luotettavaan sähköntarjontaan sekä generaattorien toimintaelinaan.
Kun pienvesivoiman verkkoyhteydessä tapahtuu vika, generaattori ei kykene erottumaan nopeasti, kun järjestelmän puoli selvittää vian. Tämä voi johtaa epäsynchroniseen verkon yhdistämiseen järjestelmän puolen linjan uudelleensulkemisen jälkeen, estää järjestelmän puolen uudelleensulkemisen aktivoitumisen ja aiheuttaa tarpeettomia sähkökatkoksia yleiselle muuntajalle, mikä aiheuttaa merkittävän negatiivisen sosiaalisen vaikutuksen.
Näin ollen, kun pienvesivoiman verkkoyhteydessä tapahtuu vika, generaattorin kyvyttömyys erottua nopeasti vaikuttaa vakavasti verkon turvalliseen ja luotettavaan sähköntarjontaan ja voi aiheuttaa epäsynchronisen verkon yhdistämisen.
2.2 Epätäydellinen lähetyshenkilöstön tiedonsiirto
Kenttätutkimusten perusteella useimmat pienvesivoimalat sijaitsevat vuoristoalueilla, kaukana verkon keskusalioiden läheltä. Metsäalueiden läpi määrättävien optisien kaapelien asentaminen olisi kalliita ja epäluotettavaa. Automaattisena laitteina päivitys ja tietojen siirto tietoturvallisten langattomien yksityisverkkojen kautta myös vaatii huomattavia investointeja. Lisäksi useimmat pienvesivoimalat ovat rajallisia kapasiteetteihinsa ja matali tuotantotehokkuus, mikä vähentää niiden kannustinta päivityksiin. Viestintäkanavien rajoitukset johtavat epätäydelliseen tiedonsiirtoon lähetyshenkilöstölle.
Epätäydellinen reaaliaikainen toimintatietojen siirto alueelliseen lähetyshenkilöstölle vaikuttaa verkon analysointiin ja 10 kV jakeluverkon muuntajien luotettavuuteen. Lähetyshenkilöstöjärjestelmä joutuu toimimaan sokeasti pienvesivoimaloiden osalta pitkiä aikoja, mikä vaarantaa alueellisen verkon turvallisen toiminnan.
3 Ratkaisut
3.1 Ratkaisun yleiskatsaus
Pienvesivoiman yksiköiden tehokkaan valvonnan ja datan keräämisen saavuttamiseksi sekä verkon turvallisuuden ja luotettavuuden parantamiseksi päämuuntajien korkeanpuoleiset pudotussuljet on korvattu uusilla paalulla asennetuilla tyhjiökierroskytkimiä, jotka on varustettu korkeatarkkuudella elektronisilla antureilla. Nämä yhdistetään Feeder Automation Terminals (FTU):ihin, joissa on etäsignaalit, etämittaus, etäohjaus ja automaattinen irrotusfunktiot, jotta voidaan kerätä 10 kV verkkoyhteyden tietoja ja kytkimen tilaa.
Olemassa olevat porttivalmistimet on korvattu kolmifaseilla sähköisillä monitoimisilla energiamittareilla, jotka keräävät generaattoryksiköiden toimintatietoja, jotka välitetään FTU:lle kenttäbussin kautta. FTU:lle on asennettu kaksoiskortti kommunikaation vertikaalinen salaustila. Tiedot salataan turvallisesti ja ladattu integroituun alueelliseen lähetyshenkilöstöjärjestelmään omalla vahvalla signaalilla kattavalla yleisellä langattomalla verkkojärjestelmällä.
Kun verkkoyhteyden linjassa tapahtuu vika, joka aiheuttaa alijakamon ulosajo sulkeutumisen, FTU:n alavoltasuojus aktivoituu ja paalulla asennettu kierroskytkin avautuu erottamaan pienvesivoiman verkon. Uudelleenyhdistys ja uudelleenyhdistyminen tapahtuu sähköntuotannon palauttamisen jälkeen.
3.2 Digitaalinen automaatio paketti laitteet
Digitaalinen automaatiopaketti sisältää ZW32-typin paalulla asennetut kierroskytkimet, kaksipuoliset erottimet, sähköpuristimet ja digitaaliset FTU:t. Kierroskytkimen yksikkö integroi kolme yhdistettyä elektronista anturia (EVCT) ja paikallisen digitaalisen yksikön (ADMU).
Kokonaisrakenne on kompakti ja kevyt, mikä helpottaa asennusta ja huoltoa. Perinteisiin älyllisiin valvontaohjelmistoihin verrattuna tämä järjestelmä mahdollistaa valvontaohjelmiston saamisen toimintatietoja 32 yksikön operaatiosteista. Se naputa myös tiedostojen koot kamerakuvaus ja valvonta, onko valvontaohjelmistot (pieni-paketti, viisipyörä, puuttuva-palkki-kartongissa, viisipyörä-valvonta) toimivat normaalisti, sekä hylkäämiseen liittyvät toimintatiedot. Erityiset ilmaisut ovat:
- Ohjelmisto lähettää hylätty kuvatiedostoja konsoliin.
- Ohjelmisto lähettää kaikki kuvatiedostot konsoliin.
- Ohjelmisto lähettää kaikki tilastotiedot (mukaan lukien merkki, päivämäärä, aika, yksikkötiedot jne.) konsoliin.
Tehdasintraneti palvelimen avulla, kun valvontaohjelmisto tuottaa vian tiedot, ne välitetään palvelimelle, mikä aktivoi paikan päällä hälytyksen tehdasintranetin palvelimen kautta. Vian tiedot myös kaukokäyttöhälytyksessä PC- ja mobiiliterminalien kautta. Onnettomuudet, kuten ohjelmiston kaatuminen, kameran katkaisu, kameran kuvanotto epäonnistuu, huono toimiva sensori, epäonnistuminen vian kuvien vastaanottamisessa ja hylkäämislaitteen vika, aiheuttavat varoitusikkunan näkyviin PC- ja mobiilirajapinnalla. Hälytussivu näyttää laitteen vian tiedot, sijainti, tapahtumaaika ja käsittelytiedot.
3.3 Tuotannollisen laadun varhaisvaroitusvalvonta toteuttaminen
Laitevalvontaohjelman havaintotietojen analysoimisen perusteella varhaisvaroitus annetaan, kun defektiivisten tupakkapakettien määrä ylittää kynnysarvot tai poikkeukselliset defektitiheydet tapahtuvat. Laadun varoitusfunktio varoittaa huoltohenkilöstöä säätämään tai korjaamaan liittyviä osia päätuotantolaitteista, mikä poistaa nopeasti laatudefektejä ja estää niiden pahenemisen.
Pienpakettien valvontaohjelman, viisipyörän valvontaohjelman, puuttuvan palkin kartongissa valvontaohjelman ja palkkipaketin valvontaohjelman tietoja analysoidaan laatudefektikuvausten nimiin perustuen (mukaan lukien defektin aika, defektiivisten tuotteiden määrä ja kamera sijainti, jossa defekti havaittiin). Tuotedefektivaroitus annetaan, kun defektimäärä ylittää varoitusrajat.
Defektiivisten tuotteiden ajan ja määrän analysoimalla voidaan tilastoanalysoida tietyllä ajalla ja pitkäaikaisilla trendeillä defektien tiheyttä. Tämä tarjoaa perustan laitteen arviointihallinnolle, ajoissa varoittaa huoltohenkilöstöä säätämään ja parantaa tieteellistä huoltoympäristöä.
3.4 Valvontaohjelmien tilan keskitetty hallinta
Tuotantohallintahenkilöstö (prosessilaatujen henkilöstö, laitteen hallitsijat) käyttää valvontaohjelmistoa keskitettyyn vertailuun ja analysointiin valvontaohjelmien toimintatilasta ja tuotedefektien tilanteista, saavuttaa valvontaohjelmien tilan keskitetyn hallinnan. Valvontaohjelmien valvontaohjelmisto voi näyttää reaaliaikaisen toimintatilan, laatudefektien trendejä ja historiallisten tietojen tilastoanalyysia kaikille valvontaohjelmille tehtaassa, mikä mahdollistaa yhdenmukaisen keskitetyn hallinnan kaikille tehtaan laitteille.
Kattavat historialliset vian tiedot voivat analysoida vian yksiköiden prosenttiosuuden, vian tyypit, vian laitteet ja huippuvianajat. Suunniteltu huoltohallinto toteutetaan yksiköille, vian tyypeille ja laitteille, jotka kohtaavat usein onnettomuudet, estää niiden tapahtumista.
4 Yhteenveto
Yhteenvetona tupakan tehtaan tupakan valmistuslinjan laitevalvontaohjelmisto vaatii reaaliaikaisen online-valvonnan, jotta varmistetaan, että valvontaohjelmien toimintatila seurataan, tarjotaan hälytyksiä ja vianpaikannusta. Tämä vähentää tupakan pakkausten tuotantoprosessissa, varmistaa sujuvan tuotannon ja parantaa tuotantotehokkuutta.
