산간 지역 소수력 발전소에서의 새로운 기둥형 차단기 적용
소수력 발전은 단일 기기의 설치 용량이 50,000 kV 미만인 발전소를 말합니다. 소수력 발전을 배전망에 통합하면 시스템 위상과 전력 흐름 방향이 변경됩니다. 문헌에서는 소수력 발전이 풍부한 지역에서의 규제에 대한 도전 과제를 분석하고 논의하였으며, 소수력 발전을 갖춘 배전망 선로에 대한 재폐합 전략을 연구하고, 소수력 발전을 위한 새로운 유형의 자동 안전 차단 장치를 제안하였습니다.
1 산간 지역의 소수력 발전 현황
총 면적은 45,385 km²이며, 이 중 98.3%가 산악 지형입니다. 58개의 소수력 발전소가 있으며, 총 설치 용량은 41.45 MW이며 대부분 1 MW 미만입니다. 이러한 발전소들은 널리 분포되어 있으며 통신 조건이 좋지 않습니다.
오래된 연식으로 인해 이러한 발전소들은 주로 기계식 제어 장비를 사용하며 자동화 장치가 부족합니다. 대부분의 게이트웨이 미터는 맥동 미터로, 원격 전송 기능이 없이 수동으로 읽습니다. 제어 보호 장치와 동기화 장비는 통신 인터페이스가 부족하여 운영 데이터는 전화를 통해 수동으로 디스패처에게 보고해야 합니다.
그리드의 35 kV 변전소의 10 kV 선로는 종종 소수력 발전과 부하 소모가 공존하는 혼합 모드로 운용됩니다. 발전소의 주 변압기 고압측은 구조가 간단한 떨어짐 차단기를 사용하며, 10 kV 그리드 연결 선로와 T-연결을 통해 연결됩니다.
2 문제 분석
2.1 선 자동 제어 장치 활성화에 미치는 영향
활성 배전망에서 변전소 출구 회로 차단기가 트립한 후 소수력 발전소는 고장점에 계속 전력을 공급할 수 있어 고장 아크 소멸을 방해하고 재폐합 성공률을 감소시킵니다. 재폐합 중 분산 에너지 리소스(DERs)가 연결되어 있으면 비동기 폐합이 발생하여 임시 전류가 발생하여 재폐합 실패와 소수력 발전기 손상을 초래할 수 있습니다.
일부 10 kV 그리드 연결 발전소는 그들의 그리드 연결 선로 보호와 발전기 보호 모두에 저전압 차단 보호가 부족하여 그리드 운영 요구 사항을 충족하지 못합니다. 이는 그리드의 안전하고 신뢰성 있는 전력 공급과 발전기의 운영 수명에 심각한 영향을 미칩니다.
소수력 발전소의 그리드 연결 채널에서 고장이 발생하면 시스템 측이 고장을 해결한 후에도 발전기가 빠르게 차단되지 않아 시스템 측 선로 재폐합 동작 후 비동기 그리드 재접속이 발생할 수 있습니다. 이는 시스템 측 재폐합이 활성화되지 못하게 하여 공용 변압기 사용자에게 불필요한 정전을 초래하고, 사회적으로 큰 부정적인 영향을 미칩니다.
따라서 그리드 연결 채널에서 고장이 발생하면 발전기의 빠른 차단 불능은 그리드의 안전하고 신뢰성 있는 전력 공급에 심각한 영향을 미치며 비동기 그리드 재접속을 초래할 수 있습니다.
2.2 불완전한 디스패치 정보 전송
현장 조사에 따르면 대부분의 소수력 발전소는 산악 지역에 위치해 있으며, 그리드 중심 변전소로부터 멀리 떨어져 있습니다. 숲을 통해 전용 광섬유 케이블을 설치하는 것은 비용이 많이 들고 신뢰성이 떨어집니다. 사이버 보안 평가 후 자동화 장비를 업그레이드하고 안전한 무선 전용 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 것도 많은 투자가 필요합니다. 또한 대부분의 소수력 발전소는 용량이 제한적이며 발전 효율이 낮아 업그레이드에 대한 동기가 부족합니다. 통신 채널의 제한으로 인해 디스패치 센터로 보내는 정보가 불완전합니다.
그러나 실시간 운영 데이터를 지역 디스패치 센터로 전송하지 못하면 디스패처들이 그리드를 분석하는 데 영향을 미치며 10 kV 배전 변압기의 신뢰성을 저하시킵니다. 디스패치 플랫폼은 소수력 발전소에 대해 장기간 눈먼 운용을 강요받아 지역 그리드의 안전한 운영을 위협합니다.
3 해결책
3.1 해결책 개요
소수력 발전기의 효과적인 모니터링 및 데이터 수집을 위해 주 변압기 고압측의 떨어짐 차단기는 고정밀 전자 센서를 장착한 새로운 기둥형 진공 회로 차단기로 교체됩니다. 이를 피더 자동화 터미널(FTU)과 함께 사용하여 원격 신호, 원격 측정, 원격 제어, 자동 차단 기능을 갖추고 10 kV 그리드 연결 지점의 데이터와 스위치 상태를 수집합니다.
기존의 게이트웨이 맥동 미터는 세상 전자 다기능 에너지 미터로 교체되어 발전기 단위의 운영 데이터를 수집하고 필드버스를 통해 FTU로 전송합니다. FTU는 듀얼 카드 통신 수직 암호화 모듈을 장착하고, 데이터는 강력한 신호 커버리지를 가진 전용 공용 무선 네트워크 채널을 통해 통합 지역 디스패치 시스템으로 안전하게 암호화되어 업로드됩니다.
그리드 연결 선로의 고장으로 인해 변전소 출구 스위치가 트립되면 FTU의 저전압 보호가 활성화되고 기둥형 회로 차단기가 열려 소수력 발전소가 그리드에서 분리됩니다. 전력 공급 복구 후 재동기화 및 재접속이 이루어집니다.
3.2 디지털 자동화 패키지 장비
디지털 자동화 패키지는 ZW32형 기둥형 회로 차단기, 양면 격리 분리기, 전력 전압 변환기, 디지털 FTU를 포함합니다. 회로 차단기 유닛은 세 가지 결합 전자 센서(EVCT)와 로컬 디지털 유닛(ADMU)을 통합합니다.
전체 구조는 컴팩트하고 가볍기 때문에 설치 및 유지보수가 용이합니다. 전통적인 지능형 모니터링 소프트웨어 대비, 이 시스템은 모니터링 소프트웨어가 32개 단위의 운영 시스템에서 운영 데이터를 획득할 수 있도록 합니다. 동시에 카메라 이미지 파일 크기를 캡처하고 검출 장치 소프트웨어(소형 패키지, 바형 패키지, 카톤 내 누락된 바, 5륜 검출)가 정상적으로 작동하는지 모니터링하며 거부 행동 정보 데이터를 제공합니다. 구체적인 표현은 다음과 같습니다:
- 소프트웨어는 거부된 이미지 데이터를 콘솔로 전송합니다.
- 소프트웨어는 모든 이미지 데이터를 콘솔로 전송합니다.
- 소프트웨어는 모든 통계 데이터(브랜드, 날짜, 시간, 단위 정보 등)를 콘솔로 전송합니다.
공장 내부 서버를 활용하여 검출 장치의 모니터링 소프트웨어가 고장 정보 데이터를 생성하면 이를 서버로 전송하여 공장 내부 서버를 통해 현장 경보를 트리거합니다. 고장 정보 데이터는 PC와 모바일 단말기를 통해 원격 경보도 가능합니다. 소프트웨어 충돌, 카메라 연결 해제, 카메라 이미지 캡처 실패, 이상한烟包到位检测传感器故障、缺陷图像接收失败以及剔除装置故障等问题会在PC和移动界面上触发警告弹窗。报警页面显示设备故障信息、位置、发生时间和处理记录。 请注意，最后一句中包含了一部分中文内容，这在翻译过程中是不允许的。以下是完整的韩语翻译：
소프트웨어 충돌, 카메라 연결 해제, 카메라 이미지 캡처 실패, 잘못된 포장 감지 센서, 결함 이미지 수신 실패, 그리고 거부 장치 오작동 등의 문제가 PC와 모바일 인터페이스에서 경고 팝업을 트리거합니다. 알람 페이지는 장비 고장 정보, 위치, 발생 시간 및 처리 기록을 표시합니다.
3.3 제품 품질 조기 경보 제어 구현
장비로부터 수집된 검출 데이터를 분석하여 결함 담배 패키지 수가 임계값을 초과하거나 비정상적인 결함 빈도가 발생할 때 조기 경보를 발령합니다. 품질 경보 기능은 유지 관리 인원에게 주 생산 장비의 관련 부분을 조정하거나 수리를 수행하도록 알림을 제공하여 품질 결함을 즉시 제거하고 악화를 방지합니다.
소형 패키지 검출 장치, 5륜 검출 장치, 카톤 내 누락된 바 검출 장치, 바형 패키지 검출 장치의 데이터는 품질 결함 이미지 이름 정보(결함 발생 시간, 결함 제품 수량, 결함이 감지된 카메라 위치)를 기반으로 분석됩니다. 결함 수가 경고 임계값을 초과할 때 제품 결함 경보를 발령합니다.
결함 제품의 시간과 수량을 분석하여 특정 기간 동안의 결함 빈도와 장기적인 추세를 통계적으로 분석할 수 있습니다. 이는 장비 평가 관리의 기초를 제공하며, 유지 관리 인원에게 적시에 조정을 알림으로써 과학적인 유지 관리 관리를 강화합니다.
3.4 검출 장비 상태의 집중 관리
생산 관리 인원(공정 품질 인원, 장비 관리자)은 모니터링 시스템을 사용하여 검출 장치의 운영 상태와 제품 결함 상황을 집중적으로 비교 및 분석하여 검출 장비 상태의 집중 관리를 실현합니다. 검출 장비 모니터링 시스템은 공장 내 모든 검출 장비의 실시간 운영 상태, 품질 결함 추세, 역사 데이터 통계 분석을 표시하여 공장 전체 장비의 통합 집중 관리를 가능하게 합니다.
종합적인 과거 고장 기록은 고장 단위, 고장 유형, 고장 장비, 그리고 고장 빈번 시간대를 분석할 수 있습니다. 고장이 자주 발생하는 단위, 고장 유형, 장비에 대해 계획적인 유지 관리 관리를 실시하여 고장 발생을 예방합니다.
4 결론
요약하면, 담배 제조 공장의 담배 제조 작업장에서의 장비 검출 시스템은 검출 장치의 운영 상태를 추적하기 위해 실시간 온라인 모니터링이 필요합니다. 이는 알람과 고장 위치를 제공하여 담배 패키지 제조 과정 중의 문제를 줄이고, 생산 운영을 원활하게 하고, 생산 효율성을 향상시킵니다.
