Primjena novih prekidača na stubovima u mali hidroelektranama u područjima s planinama
Mali hidroelektrane odnose se na elektranu s instaliranom pojedinom snalom manjom od 50 000 kV. Integracija malihidroelektrana u distribucijsku mrežu mijenja topologiju sustava i smjer toka struje. Literatura je analizirala i raspravljala o izazovima u regulaciji područja bogatih malihidroelektranama, proučila strategije ponovnog zatvaranja za linije distribucijske mreže s malihidroelektranama i predložila novi tip automatskog uređaja za sigurno isključivanje za male hidroelektrane.
1 Trenutno stanje malih hidroelektrana u planinskim područjima
Ukupna površina iznosi 45 385 km², a planinski teren čini 98,3% područja. Postoji 58 malih hidroelektrana s ukupnom instaliranom snagom od 41,45 MW, većina kojih ima instaliranu snagu ispod 1 MW. Ove elektrane su široko raspoređene i trpe lošim komunikacijskim uvjetima.
Zbog svoje starosti, elektrane uglavnom koriste mehaničko kontrolno opremu i nedostaju im automatizirani uređaji. Većina prijelaznih brojila su pulsni brojili koji se očitavaju ručno bez mogućnosti daljninskog prijenosa. Uređaji za kontrolu i zaštitu te oprema za sinkronizaciju nemaju komunikacijskih sučelja, što zahtijeva ručno prijavljivanje operativnih podataka dispekerima putem telefona.
10 kV linije mreže 35 kV pretvorbe često rade u hibridnom načinu rada gdje su mali hidroelektrani i potrošnja napajanja zajedno prisutni. Visokonaponska strana glavnog transformatora elektrane koristi padajuće prekidače, koji su jednostavnog dizajna i povezani su s 10 kV mrežnim linijama putem T-vezova.
2 Analiza problema
2.1 Utjecaj na aktiviranje automatskih kontrolnih uređaja linija
U aktivnim distribucijskim mrežama, nakon što skoči prekidač na izlazu pretvorbe, male hidroelektrane mogu nastaviti snabdijevati nesigurnu točku, sprečavajući gasenje greške i smanjujući uspjeh ponovnog zatvaranja. Ako distribuirani izvori energije (DER) ostanu spojeni tijekom ponovnog zatvaranja, može doći do asinkronog zatvaranja, što rezultira talasnim strujama koje mogu uzrokovati neuspjeh ponovnog zatvaranja i oštetiti male hidroelektrane.
Neki 10 kV mrežni elektrani nedostaju zaštitu od niskog napona za zaštitu mrežne linije i zaštitu generatora, što ne ispunjava zahtjeve za rad mreže. To ozbiljno utječe na siguran i pouzdan opskrbu struje mreže i vijek trajanja generatora.
Kada dođe do greške u mrežnoj kanali male hidroelektrane, generator ne može brzo isključiti nakon što sustavna strana isključi grešku. To može dovesti do asinkrone rekonverzije mreže nakon akcije ponovnog zatvaranja sustavne strane, spriječiti aktiviranje ponovnog zatvaranja sustavne strane i uzrokovati nepotrebne isključenja javnih transformatora, što rezultira značajnim negativnim društvenim utjecajem.
Dakle, kada dođe do greške u mrežnoj kanali, generator ne može brzo isključiti, što ozbiljno utječe na siguran i pouzdan opskrbu struje mreže i može dovesti do asinkrone rekonverzije mreže.
2.2 Nepotpun prijenos informacija o dispekerstvu
Na temelju poljskih istraživanja, većina malih hidroelektrana nalazi se u planinskim područjima, daleko od centralnih pretvorbi mreže. Instalacija posebnih optičkih vlakana kroz šume bi bila skupa i nepouzdana. Nadogradnja automatizirane opreme i prijenos podataka putem sigurnih bežičnih privatnih mreža nakon procjene kibernetičke sigurnosti također zahtijeva značajnu investiciju. Također, većina malih hidroelektrana ima ograničenu kapacitet i niske dobiti od proizvodnje struje, što smanjuje njihovu motivaciju za nadogradnju. Ograničenja komunikacijskog kanala rezultiraju nepotpunim prijenosom informacija dispekerskom centru.
Međutim, neispunjeno slanje podataka o stvarnom radu regionalnom dispekerskom centru utječe na analizu mreže dispekerima i pouzdanost 10 kV distribucijskih transformatora na mrežnim linijama. Dispekerska platforma bit će prisiljena dugi period raditi slijepo za male hidroelektrane, opasno djelujući na siguran rad regionalne mreže.
3 Rješenja
3.1 Pregled rješenja
Za postizanje učinkovitog praćenja i prikupljanja podataka za male hidroelektrane i poboljšanje sigurnosti i pouzdanosti mreže, padajući prekidači na visokonaponskoj strani glavnog transformatora zamjenjuju se novim stupnim vakuumskim prekidačima opremljenim visoko preciznim elektroničkim senzorima. Ovi su kombinirani s Feeder Automation Terminalima (FTU) s funkcijama udaljenog signala, telemetrije, udaljenog upravljanja i automatskog isključivanja kako bi se prikupili podaci o 10 kV mrežnoj točki i statusu prekidača.
Postojeća prijelazna pulsnog brojila zamjenjuju se trofaznim elektroničkim multifunkcijskim energetskim brojilima kako bi se prikupili operativni podaci o generatorima, koji se prenose na FTU putem poljskog busa. FTU je opremljen modulom vertikalne enkripcije s dvostrukom karticom. Podaci se sigurno enkriptiraju i prenose na integrirani regionalni dispekerski sustav putem posvećenog javnog bežičnog mrežnog kanala s jakim pokrivenjem signala.
Kada greška na mrežnoj liniji uzrokuje da skoči prekidač na izlazu pretvorbe, aktivira se zaštita od gubitka napona na FTU, a stupni prekidač otvara kako bi isključio malu hidroelektranu iz mreže. Ponovna sinkronizacija i ponovno spajanje događaju se nakon obnovljenja snabdijevanja strujom.
3.2 Digitalni paket automatizacijske opreme
Digitalni paket automatizacije uključuje ZW32 stupne prekidače, dvosmjerne izolacijske prekidače, naponske transformatori snage i digitalne FTU. Jedinka prekidača integriše tri kombinirana elektronička senzora (EVCT) i lokalnu digitalnu jedinicu (ADMU).
Cjelokupna struktura je kompaktna i lagana, što olakšava instalaciju i održavanje. U usporedbi s tradicionalnim inteligentnim nadzornim softverom detektorske opreme, ovaj sustav omogućuje nadzornom softveru da dobiva operativne podatke iz operativnih sustava 32 jedinki. Istodobno hvata veličine datoteka s kamere i nadgleda normalno li radi softver detektorske opreme (mali paket, štapni paket, nedostatak štapa u kutiji, petokotačni detektor). Konkretni manifesti uključuju:
- Softver šalje odbijene slikovne podatke na konzolu.
- Softver šalje sve slikovne podatke na konzolu.
- Softver šalje sve statističke podatke (uključujući marku, datum, vrijeme, informacije o jedinici itd.) na konzolu.
Koristeći intranetski server tvornice, kada nadzorni softver detektorske opreme generira podatke o greškama, oni se prenose na server, što aktivira alarm na mjestu putem intranetskog servera tvornice. Podaci o greškama također se daljinski alarmit putem PC-a i mobilnih terminala. Problemi poput pada softvera, otkaza kamere, neuspjeha kamere u hvatanju slika, otkaza senzora za provjeru dostignutosti cigarete paketa, neuspjeha u primanju slika s defektima i otkaza odbijanja uređaja aktiviraju upozorenja na sučeljima PC-a i mobitela. Stranica sa alarmima prikazuje informacije o grešci uređaja, lokaciju, vrijeme pojavljivanja i zapis o obradi.
3.3 Implementacija ranih upozorenja o kvaliteti proizvoda
Analizom podataka o detekciji opreme, emitiraju se rana upozorenja kada broj defektivnih cigaretnih paketa premaši pragove ili se pojavljuju neobične frekvencije defekata. Funkcija upozorenja o kvaliteti upozorava osoblje održavanja da prilagodi ili popravi odgovarajuće dijelove glavne proizvodne opreme, pravočasno eliminirajući kvalitativne defekte i sprečavajući njihovo pogoršanje.
Podaci o opremi za detekciju malih paketa, petokotačnoj opremi za detekciju, opremi za detekciju nedostatka štapa u kutiji i opremi za detekciju štapnih paketa analiziraju se na temelju informacija o imenima slika s kvalitativnim defektima (uključujući vrijeme pojavljivanja defekta, količinu defektivnih proizvoda i lokaciju kamere gdje je detektiran defekt). Emitira se upozorenje o defektu proizvoda kada broj defekata premaši prag upozorenja.
Analizom vremena i količine defektivnih proizvoda, frekvencija defekata u određenom razdoblju i dugoročne trendovi mogu se statistički analizirati. To pruža temelj za upravljanje procjenom opreme, pravočasno upozorava osoblje održavanja da prilagodi i unaprijedi znanstveno upravljanje održavanjem.
3.4 Centralizirano upravljanje statusom opreme za detekciju
Osoblje upravljanja proizvodnjom (stručnjaci za proces i kvalitetu, upravitelji opreme) koristi nadzorni sustav za centraliziranu usporedbu i analizu statusa opreme za detekciju i situacija s defektima proizvoda, postižeći centralizirano upravljanje statusom opreme za detekciju. Sustav nadzora opreme za detekciju može prikazivati stvarni status rada, trendove kvalitativnih defekata i statističku analizu povijesnih podataka za sve opreme za detekciju u tvornici, omogućujući jedinstveno centralizirano upravljanje svim opremama u tvornici.
Kompleksni povijesni zapis o greškama može analizirati proporcije defektivnih jedinki, vrste grešaka, defektne opreme i vrhunski vremenski intervali grešaka. Planirano upravljanje održavanjem implementira se za jedinke, vrste grešaka i opremu s čestim greškama kako bi se sprečile pojave.
4 Zaključak
Ukratko, sustav za detekciju opreme u radionici za proizvodnju duhana zahtijeva stvarno online praćenje kako bi se osiguralo praćenje statusa opreme za detekciju, pružajući alarme i lokaciju grešaka. To smanjuje tijekom proizvodnje cigaretnih paketa, osigurava gladko funkcioniranje proizvodnje i povećava efikasnost proizvodnje.
