Примена на нови стапишти коланачки прекинувачи во малите хидроелектрани во планински области

Малата хидроенергија се однесува на електрани со инсталирана капацитет под 50.000 кВ. Интеграцијата на малата хидроенергија во дистрибутивната мрежа ја менува топологијата на системот и правецот на протокот на енергија. Литературата ги анализирала и обсудила предизвиците при регулацијата на области богати на малата хидроенергија, изучувала стратегии за повторно затворање на линиите на дистрибутивната мрежа со малата хидроенергија и предложила нов тип автоматско безбедносно одделувачко уредство за малата хидроенергија.

​1 Тековно состојба на малата хидроенергија во планинските области​
Тоалната област е 45.385 км², со планински терен кој чини 98,3% од регионот. Има 58 мале хидроелектрани со вкупен инсталиран капацитет од 41,45 МВ, од кои повеќето имаат инсталиран капацитет под 1 МВ. Овие електрани се широко распределени и страдаат од лоши услови за комуникација.

Због нивната старост, електраните вешточно користат механички контролни уредства и недостасуваат автоматски уредства. Повеќето бродвайни мерачки прилози се пулзни мерачи, што се надлежи рачно без могуност за удален пренос. Уредите за контролна заштита и синхронизација недостасуваат интерфејси за комуникација, што значи дека оперативните податоци треба да се извештаваат рачно на диспечерите преку телефон.

Линиите на 10 кВ на мрежните преобразувачки станции на 35 кВ често работат во хибриден режим каде што малата хидроенергија и консумацијата на енергија се сосуштествуваат. Високото напонско страна на главниот преобразувач на станцијата користи параполни превключувачи, кои се простички по структура и поврзани со мрежните линии на 10 кВ преку T-конекција.

​2 Анализа на проблемите​
​2.1 влијание на активацијата на аутоматските контролни уредства на линиите​
Во активните дистрибутивни мрежи, следејќи ја тркалицата на излезниот превключувач на преобразувачката станција, малите хидроелектрани можат да продолжат да доставуваат енергија до местото на повреда, што го спречува угашувањето на повредата и намалува успехот на повторното затворање. Ако распределените извори на енергија (DER) останат поврзани во моментот на повторното затворање, може да се случи несинхронизирано затворање, што може да доведе до поражни стрми токови, кои можат да предизвикаат неуспех на повторното затворање и повреда на малите хидроелектрани.

Некои 10 кВ мрежни електрани недостасуваат заштита против поднапон на своите мрежни линии и генератори, што не ги исполнува барањата за работа на мрежата. Оваа ситуација сериозно влијае на сигурната и надежна достава на енергија и длабината на живот на генераторите.

Кога се случи повреда на мрежната канала на малата хидроелектрани, генераторот не може брзо да се одделува след клирингот на повредата од страна на системот. Ова може да доведе до несинхронизирано повторно поврзување на мрежата след акцијата на повторното затворање на линиите од страна на системот, што го спречува повторното затворање на системот и предизвика неоправдани отсуствија на енергија за корисниците на јавните преобразувачки станции, што ќе има значителен негативен социјален влијание.

Со тоа, кога се случи повреда на мрежната канала, немогуноста на генераторот да се одделува брзо сериозно влијае на сигурната и надежна достава на енергија и може да предизвика несинхронизирано повторно поврзување на мрежата.

​2.2 Неполно пренесување на информациите за диспечерирање​
Според полевските истражувања, повеќето мале хидроелектрани се наоѓаат во планински области, далече од централните преобразувачки станции на мрежата. Инсталацијата на специфични оптички влакна низ шумите би била скапа и ненадежна. Надградбата на автоматските уредства и пренесувањето на податоци преку сигурни безжични приватни мрежи след оценка на кибернетичката безбедност исто така бара голем инвестирамент. Додека повеќето мале хидроелектрани имаат ограничена капацитет и ниска производна ефикасност, што ги поништува стимулите за надградба. Ограничувањата на каналите за комуникација резултираат во неполно пренесување на информации до диспечерскиот центар.

Меѓутоа, немогуноста да се пренесат реални оперативни податоци до регионалниот диспечерски центар влијае на анализа на мрежата од страна на диспечерите и надежноста на 10 кВ дистрибутивните преобразувачки станции на мрежните линии. Диспечерската платформа ќе биде принудена да работи слепо за малите хидроелектрани за долг период, што ќе го компромитира сигурното функционирање на регионалната мрежа.

​3 Решенија​
​3.1 Преглед на решението​
За да се постигне ефективна надзор и придобивање на податоци за малите хидроелектрани и да се подобри безбедноста и надежноста на мрежата, параполните превключувачи на високото напонско страна на главните преобразувачи се заменуваат со нови стубни вакуумски превключувачи со високопрецизни електронски сензори. Овие се комплетираат со Feeder Automation Terminals (FTU) со функции за удален сигнал, телеметрија, удален контрол и автоматско одделување за собирање на податоци на точката на поврзување на 10 кВ мрежата и статусот на превключувачите.

Постојните бродвайни пулзни мерачи се заменуваат со трифазни електронски многуфункционални мерачи на енергија за собирање на оперативни податоци од генераторните единици, кои се пренесуваат до FTU преку полевска мрежа. FTU е опремен со двојна карта за вертикална шифрирање на комуникацијата. Податоците се безбедно шифрирани и пренесени до интегрираниот регионален диспечерски систем преку специјален јавен безжичен мрежен канал со силна покривност на сигналот.

Кога повреда на мрежната линија предизвика тркалица на излезниот превключувач на преобразувачката станција, FTU-товата заштита против поднапон ќе се активира, а стубниот превключувач ќе се отвори за одделување на малата хидроелектрани од мрежата. Поново синхронизирање и поврзување ќе се случат след восстановувањето на доставата на енергија.

​3.2 Цифров пакет за автоматски опрема​
Цифровиот пакет за автоматски опрема вклучува ZW32-тип стубни превключувачи, двострани изолациони одделувачи, преобразувачи на напон за мощност и цифроски FTU. Единицата за превключувачи интегрира три комбинирани електронски сензори (EVCT) и локална цифроска единица (ADMU).

Целокупната структура е компактна и лесна, што ја олеснува инсталацијата и одржувањето. Во споредба со традиционалните интелигентни системи за надзор преку софтвер, овој систем овозможува на софтверот за надзор да добие оперативни податоци од оперативните системи на 32 единици. Софтверот истовремено зачувува големини на датотеки од камерски слики и надгледува дали софтверот на опремата за детекција (мал пакет, пакет со бари, недостиг на бари во картон, детекција на пет колеса) функционира нормално, заедно со информации за отфрлање. Конкретни проявления вклучуваат:

• Софтверот праќа отфрлени слики на конзолата.
• Софтверот праќа сите слики на конзолата.
• Софтверот праќа сите статистички податоци (вклучувајќи бренд, датум, време, информации за единицата, итн.) на конзолата.

Користејќи фабричната интранет сервер, кога софтверот за надзор на опремата за детекција генерира податоци за повреда, тие се пренесуваат на серверот, што го активира на-местото аларм преку фабричниот интранет сервер. Податоците за повреда исто така се пренесуваат до PC и мобилни терминали за дистанциони аларми. Проблеми како крушење на софтверот, одделување на камерата, неуспешно зачувување на слики, повреда на сензорот за детекција на пристигнување на пакети, неуспешно примирање на слики на дефекти и повреда на уредот за отфрлање активираат поп-апови за предупредување на PC и мобилни интерфејси. Страницата за аларми прикажува информации за повреда на уредот, локација, време на настанување и запис за обработка.

​3.3 Реализирање на рано предупредување за контрола на квалитетот на производите​
Анализирајќи податоци од опремата за детекција, се издадуваат ранни предупредувања кога бројот на дефектни пакети цигари надминува прагови или се случуваат аномални фреквенции на дефекти. Функцијата за предупредување за квалитет го предупредува техничкиот персонал да направи прилагодби или поправки на соодветни делови од главната производна опрема, што брзо елиминира дефекти на квалитет и предизвика ја зголемувањето на дефекти.

Податоците од опремата за детекција на мали пакети, пет-колесна детекција, недостиг на бари во картон, и детекција на пакети со бари се анализираат на основа на информации за имиња на слики на квалитетни дефекти (вклучувајќи време на настанување на дефект, количина на дефектни производи и локација на камерата каде што е детектиран дефект). Се издадува предупредување за дефект на производот кога бројот на дефекти надминува прагот за предупредување.

Анализирајќи времето и количината на дефектни производи, може да се направи статистичка анализа на фреквенцијата на дефекти во одреден временски период и долгосрочни тенденции. Ова овозможува основа за управување со оценка на опремата, временски предупредувања за техничкиот персонал за прилагодби и подобрување на научната управа со одржување.

​3.4 Централизирано управување со состојбата на опремата за детекција​
Производниот управителски персонал (персонал за процеси на квалитет, управители на опрема) користи системот за надзор за централизирано споредување и анализа на оперативната состојба на опремата за детекција и ситуациите со дефекти на производите, што овозможува централизирано управување со состојбата на опремата за детекција. Системот за надзор на опремата за детекција може да прикажува реална време оперативна состојба, тенденции на дефекти на квалитет и историски податоци за статистичка анализа за сите опреми за детекција во фабриката, што овозможува унифицирано централизирано управување со сите опреми во фабриката.

Комплексните историски записи за повреди можат да се анализираат пропорцијата на повредени единици, типови на повреди, повредена опрема и пики на време на повреди. Се применува планувано управување со одржување на единици, типови на повреди и опрема со често повреди за предизвикање.

​4 Заклучок​
Во целост, системот за детекција на опремата во производната работилница за цигари на табачната фабрика бара реално време онлајн надзор за осигурување на следење на оперативната состојба на опремата за детекција, пружање на аларми и локализација на повреди. Ова намалува дефекти во производствениот процес на пакети цигари, осигурува гладко функционирање на производството и подобрува продуктивноста на производството.