Dağlık Bölgelerdeki Küçük Hidroelektrik Santrallerinde Yeni Dire Boyun Kesici Aparatlarının Uygulaması

Küçük hidroelektrik santraller, tek bir ünitede 50.000 kV'nin altında kurulmuş kapasiteli güç istasyonlarını ifade eder. Küçük hidroelektrik santrallerin dağıtım ağına entegrasyonu, sistem topolojisini ve güç akış yönünü değiştirir. Literatür, küçük hidroelektrik bakımından zengin bölgelerdeki düzenleme zorluklarını analiz etmiş, dağıtım ağ hatları için yeniden kapama stratejileri üzerinde çalışmış ve küçük hidroelektrik için yeni tür bir otomatik güvenlik koparma cihazı önermiştir.

​1 Dağlık Bölgelerde Küçük Hidroelektrik Durumu​
Toplam alan 45.385 km² olup, bölgenin %98.3'ü dağlık arazi olarak değerlendirilmektedir. Bölgede toplam kurulmuş kapasitesi 41.45 MW olan 58 küçük hidroelektrik santral bulunmaktadır. Bunların çoğu 1 MW'nin altında kurulmuş kapasiteye sahiptir. Bu santraller geniș bir alanda dağılmış olup, iletişim koşulları zayıftır.

Santrallerin yaş nedeniyle, çoğunlukla mekanik kontrol ekipmanları kullanılmakta ve otomasyon cihazlarına yetersizlik yaşanmaktadır. Çoğu ağ geçidi sayacı darbe sayacıdır, uzaktan iletim yeteneği olmadan el ile okuma yapmaktadır. Kontrol koruma cihazları ve senkronizasyon ekipmanları iletişim arayüzüne sahip değildir, bu nedenle operasyonel veriler telefon yoluyla manuel olarak operatörlere raporlanmaktadır.

Ağın 35 kV trafiği merkezlerinin 10 kV hatları, küçük hidroelektrik ve yük tüketiminin birlikte var olduğu karma modda genellikle faaliyet göstermektedir. İstasyonun ana dönüştürücüsünün yüksek gerilim tarafı düşme füze kullanılarak yapılandırılmıştır, bu füzeler basit yapıdadır ve T bağlantıları yoluyla 10 kV grid-bağlantılı hatlara bağlanmıştır.

​2 Sorun Analizi​
​2.1 Hat Otomatik Kontrol Cihazlarının Etkinleşmesine Etki​
Aktif dağıtım ağlarında, bir trafiği merkezi çıkış devresi kesicisi triplendiğinde, küçük hidroelektrik santraller hala arızalı noktaya güç sağlayabilir, bu da arızanın söndürülmesini engeller ve yeniden kapamanın başarı oranını azaltır. Dağıtılmış enerji kaynakları (DER) yeniden kapama sırasında bağlı kalırsa, senkron olmayan bir kapama meydana gelebilir, bu da dalgacık akımına neden olur, yeniden kapama başarısız olur ve küçük hidroelektrik birimlerini zararlı hale getirir.

Bazı 10 kV grid-bağlantılı elektrik üretim tesisleri, hem grid-bağlantılı hat korumasında hem de jeneratör korumasında düşük voltaj koparma korumasına sahip değildir, bu da ağ işletim gereksinimlerini karşılamamaktadır. Bu, ağın güvenli ve güvenilir güç sağlamasını ciddi şekilde etkileyerek, jeneratörlerin işletme ömrünü kısaltmaktadır.

Küçük hidroelektrik santralin grid-bağlantılı kanalında bir arıza olduğunda, jeneratör sistemin arızayı temizledikten sonra hızlı bir şekilde kopmuyor. Bu, sistem tarafındaki hat yeniden kapama eylemi sonrasında asenkron grid yeniden bağlantısına neden olabilir, sistem tarafı yeniden kapamanın etkinleşmesini önleyebilir ve kamuya açık dönüşüm cihazları kullanıcılarına gereksiz bir elektrik kesintisine neden olabilir, bu da ciddi olumsuz sosyal etkiye yol açar.

Böylece, grid-bağlantılı kanalda bir arıza olduğunda, jeneratörün hızlı bir şekilde kopamaması, ağın güvenli ve güvenilir güç sağlamasını ciddi şekilde etkileyebilir ve asenkron grid yeniden bağlantısına neden olabilir.

​2.2 Görev Bilgilerinin Tam Olarak İletilememesi​
Alan araştırmalarına dayanarak, çoğu küçük hidroelektrik santrali dağlık bölgelerde, ağın merkezi trafiği merkezlerinden uzak yerlerde bulunmaktadır. Ormanlar üzerinden özel optik fiber kablo kurmak pahalı ve güvenilir olmayacaktır. Siber güvenlik değerlendirmelerinden sonra otomasyon ekipmanlarını yükseltme ve güvenli kablosuz özel ağlar yoluyla veri iletimi de önemli bir yatırım gerektirecektir. Ayrıca, çoğu küçük hidroelektrik santrali sınırlı kapasiteye ve düşük elektrik üretimi sahiptir, bu da onların yükseltmeye olan teşvikini azaltır. İletişim kanalının sınırlılığı, görev merkezine tam bilgi göndermenin imkansız olduğunu ortaya koymaktadır.

Ancak, gerçek zamanlı operasyonel verilerin bölgesel görev merkezine iletilmemesi, görev elemanlarının ağ analizlerini ve 10 kV dağıtım dönüştürücülerinin güvenilirliğini etkilemektedir. Görev platformu, uzun süre boyunca küçük hidroelektrik santralleri için kör bir şekilde faaliyet gösterecektir, bu da bölgesel ağın güvenli işlemesini tehlikeye atacaktır.

​3 Çözümler​
​3.1 Çözüm Genel Bakış​
Küçük hidroelektrik birimlerinin etkili izlenmesi ve veri toplanması, ağ güvenliği ve güvenilirliğinin artırılması amacıyla, ana dönüştürücülerin yüksek gerilim tarafındaki düşme fuze yerine, yüksek hassasiyetli elektronik sensörlerle donatılmış yeni direk montajlı vakum devre kesicileri ile değiştirilmektedir. Bu, uzaktan sinyal, telemetri, uzaktan kontrol ve otomatik koparma fonksiyonlarına sahip Besleme Otomasyon Terminalleri (FTU) ile birleştirilmiştir, 10 kV grid bağlantı noktasında ve anahtarlama durumunda veri toplamak için.

Mevcut ağ geçidi darbe sayaçları, üç fazlı elektronik çok amaçlı enerji sayaçlarıyla değiştirilmiştir, bu, jeneratör birimlerinden operasyonel veri toplamak için kullanılır ve bu veriler alan otobüsü yoluyla FTU'ya iletilir. FTU, çift kartlı iletişim dikey şifreleme modülü ile donatılmıştır. Veriler güvenli bir şekilde şifrelendi ve güçlü sinyal kapatılan özel kablosuz ağ kanalı yoluyla tümleşik bölgesel görev sistemi'ne yüklenecektir.

Grid-bağlantılı hattaki bir arıza, trafiği merkezi çıkış anahtarının triplendiğinde, FTU'nun gerilim kaybı koruması etkinleşir ve direk montajlı devre kesici, küçük hidroelektrik santralini gridden ayırır. Güç tedariki yeniden sağlanmasından sonra yeniden senkronize ve yeniden bağlantı yapılır.

​3.2 Dijital Otomasyon Paket Ekipmanı​
Dijital otomasyon paketi, ZW32 tipi direk montajlı devre kesiciler, çift taraflı yalıtım ayıracılar, güç voltaj dönüştürücüleri ve dijital FTU'ları içerir. Devre kesici birimi, üç kombinasyonlu elektronik sensör (EVCT) ve yerel dijital birim (ADMU) ile entegre edilmiştir.

Genel yapı kompakt ve hafiftir, bu da kurulum ve bakım kolaylığı sağlar. Geleneksel akıllı izleme yazılımlarına kıyasla, bu sistem, izleme yazılımının 32 birimden operasyonel veri almasına izin verir. Aynı zamanda, kamera görüntü dosyalarının boyutunu yakalar ve algılama cihazlarının (küçük paket, çubuk paket, kutuda eksik çubuk, beş tekerlekli algılama) yazılımlarının normal çalışıp çalışmadığını izler. Belirli gösterimler şunlardır:

• Yazılım, reddedilen görüntü verilerini konsola gönderir.
• Yazılım, tüm görüntü verilerini konsola gönderir.
• Yazılım, tüm istatistiksel verileri (marka, tarih, saat, birim bilgileri vb.) konsola gönderir.

Fabrika iç ağı sunucusu kullanılarak, algılama ekipmanının izleme yazılımı hata bilgi verileri oluşturduğunda, bu veriler sunucuya iletilir, fabrika iç ağı sunucusu yoluyla yerel uyarılar tetiklenir. Hata bilgi verileri ayrıca PC ve mobil uç cihazlar yoluyla uzaktan uyarıdır. Yazılım çöküşleri, kamera kopmaları, kameranın görüntü yakalama başarısızlıkları, sigara paketi konum algılama sensörlerinin arızası, kusur görüntü alım başarısızlıkları ve reddetme cihazlarının arızası gibi sorunlar, PC ve mobil arayüzlerde uyarı pop-upları tetikler. Uyarı sayfası, cihaz hata bilgilerini, konumu, oluşma zamanını ve çözüm kayıtlarını görüntüler.

​3.3 Ürün Kalitesi Erken Uyarı Kontrolünün Uygulanması​
Ekipmandan gelen algılama verileri analiz edilerek, kusurlu sigara paket sayısının eşik değerlerini aşması veya anormal kusur frekansları olması durumunda erken uyarılar verilir. Kalite uyarı işlevi, ana üretim ekipmanının ilgili bölümlerini ayarlamak veya onarmak için bakım personeline bildirimde bulunarak, kalite kusurlarını zamanında ortadan kaldırır ve kötüleşmesini önler.

Küçük paket algılama cihazlarından, beş tekerlekli algılama cihazlarından, kutuda eksik çubuk algılama cihazlarından ve çubuk paket algılama cihazlarından gelen veriler, kalite kusuru görüntü isim bilgilerine (kusur oluşma zamanı, kusurlu ürün miktarı, kusurun algılandığı kamera konumu) dayanarak analiz edilir. Kusur sayısı uyarı eşiğini aştığında bir ürün kusuru uyarısı verilir.

Kusurlu ürünlerin zaman ve miktarı analiz edilerek, belirli bir süre ve uzun vadede kusur frekansı istatistiksel olarak analiz edilebilir. Bu, ekipman değerlendirme yönetimi için bir temel sağlar, bakım personeline zamanında uyarıda bulunur ve bilimsel bakım yönetimi geliştirilir.

​3.4 Algılama Ekipmanı Durumunun Merkezi Yönetimi​
Üretim yönetimi personeli (süreç kalite personeli, ekipman yöneticileri), algılama cihazlarının ve ürün kusuru durumlarının izleme sistemini kullanarak, algılama ekipmanı durumunun merkezi yönetimini gerçekleştirir. Algılama ekipmanı izleme sistemi, fabrikadaki tüm algılama ekipmanları için gerçek zamanlı operasyonel durumu, kalite kusuru eğilimlerini ve geçmiş veri istatistiksel analizini görüntüleyebilir, bu da tüm fabrika ekipmanının birleşik merkezi yönetimini sağlar.

Tam geçmiş hata kayıtları, hatalı birimlerin, hata tiplerinin, hatalı ekipmanların ve hata yoğunluğu zirvesinin oranını analiz etmek için kullanılabilir. Sıklıkla hata veren birimler, hata tipleri ve ekipmanlar için planlanmış bakım yönetimi uygulanır, böylece hata oluşumunu önler.

​4 Sonuç​
Sonuç olarak, bir tütün fabrikasının sigara üretim atölyesindeki ekipman algılama sistemi, algılama cihazlarının operasyonel durumunun takip edilmesi için gerçek zamanlı çevrimiçi izleme gerektirir, bu da uyarı ve hata yerelleştirme sağlar. Bu, sigara paketlerinin üretim sürecindeki hataları azaltarak, üretimin düzgün işlemesini sağlar ve üretim verimliliğini artırır.