Toepassing van nieuwe paalge Monteerde schakelaars in kleine waterkrachtcentrales in berggebieden
Kleine waterkracht verwijst naar energiecentrales met een geïnstalleerde capaciteit van minder dan 50.000 kV per eenheid. De integratie van kleine waterkracht in het distributienetwerk verandert de systeemtopologie en de richting van de stroom. In de literatuur zijn de uitdagingen bij het regelen van regio's rijk aan kleine waterkracht geanalyseerd en besproken, evenals herinsluitingsstrategieën voor distributienetwerklijnen met kleine waterkracht, en is er een nieuw type automatisch veiligheidsontkoppelingsapparaat voor kleine waterkracht voorgesteld.
1 Huidige status van kleine waterkracht in berggebieden
Het totale gebied bedraagt 45.385 km², waarvan 98,3% bergachtig terrein. Er zijn 58 kleine waterkrachtcentrales met een totale geïnstalleerde capaciteit van 41,45 MW, waarvan de meeste een geïnstalleerde capaciteit hebben van minder dan 1 MW. Deze centrales zijn breed verspreid en lijden onder slechte communicatieomstandigheden.
Wegens hun leeftijd gebruiken de centrales voornamelijk mechanische besturingssystemen en ontbreken automatiseringssystemen. De meeste toegangsmeters zijn puls-meters die handmatig worden afgelezen zonder mogelijkheden voor afstandsbediening. Besturing- en synchronisatieapparatuur ontberen communicatieinterfaces, waardoor operationele gegevens handmatig via telefoon moeten worden gerapporteerd aan de dispatchers.
De 10 kV-lijnen van de 35 kV-substations in het netwerk werken vaak in een hybride modus waarbij kleine waterkracht en belastingconsumptie samen bestaan. De hoogspanningszijde van de hoofdtransformator van de centrale maakt gebruik van valfusen, die eenvoudig van structuur zijn en via T-aansluitingen verbonden zijn met de 10 kV-gridverbindingen.
2 Probleemanalyse
2.1 Impact op het activeren van automatische lijnbesturingssystemen
In actieve distributienetten kan na het uitschakelen van een substationuitgangscircuitbreker, kleine waterkrachtcentrales doorgaan met het leveren van stroom aan het foutpunt, wat de doven van de foutboog belemmert en de kans op succesvolle herinsluiting vermindert. Als gedistribueerde energiebronnen (DERs) tijdens de herinsluiting verbonden blijven, kan asynchrone sluiting optreden, wat stroomscheuten veroorzaakt die kunnen leiden tot mislukking van de herinsluiting en schade aan de kleine waterkrachtonderdelen.
Sommige 10 kV-gridverbonden energiecentrales ontberen onderspanningsontkoppeling voor zowel gridlijnbeveiliging als generatorbeveiliging, waardoor ze niet voldoen aan de eisen voor gridoperatie. Dit heeft een ernstige impact op de veilige en betrouwbare stroomvoorziening van het grid en de levensduur van de generatoren.
Bij het optreden van een fout in het gridverbonden kanaal van een kleine waterkrachtcentrale, faalt de generator om snel te ontkoppelen nadat de systeemzijde de fout heeft opgelost. Dit kan leiden tot asynchrone gridheraansluiting na de systeemzijdelijke lijnherinsluiting, waardoor de systeemzijdelijke herinsluiting niet kan worden geactiveerd en onnodige stroomonderbrekingen voor openbare transformatorgebruikers optreden, wat een aanzienlijke negatieve sociale impact heeft.
Dus, wanneer er een fout optreedt in het gridverbonden kanaal, heeft de onvermogen van de generator om snel te ontkoppelen, een ernstige impact op de veilige en betrouwbare stroomvoorziening van het grid en kan asynchrone gridheraansluiting veroorzaken.
2.2 Onvolledige overdracht van dispatchinformatie
Op basis van veldonderzoeken liggen de meeste kleine waterkrachtcentrales in berggebieden, ver van de centrale substations van het grid. Het installeren van speciale glasvezelkabels door bossen zou kostbaar en onbetrouwbaar zijn. Het upgraden van automatiseringssystemen en het verzenden van gegevens via veilige draadloze private netwerken na cybersecurity-assessments vereist ook aanzienlijke investeringen. Bovendien hebben de meeste kleine waterkrachtcentrales een beperkte capaciteit en lage stroomopbrengst, wat de stimulans voor upgrades vermindert. Communicatiekanalenbeperkingen leiden tot onvolledige informatie die naar het dispatchcentrum wordt verzonden.
Echter, het onvermogen om real-time operationele gegevens naar het regionale dispatchcentrum te verzenden, beïnvloedt de analyse van het grid door de dispatchers en de betrouwbaarheid van 10 kV-distributietransformatoren op gridverbonden lijnen. Het dispatchplatform zal gedwongen zijn om voor lange periodes blind te opereren voor kleine waterkrachtcentrales, waardoor de veilige werking van het regionale grid in gevaar komt.
3 Oplossingen
3.1 Overzicht van de oplossing
Om effectieve monitoring en gegevensverzameling voor kleine waterkrachtunits te bereiken en de veiligheid en betrouwbaarheid van het grid te versterken, worden de valfusen aan de hoogspanningszijde van de hoofdtransformatoren vervangen door nieuwe paalgeplaatste vacuümcircuitbrekers uitgerust met hoogprecisie elektronische sensoren. Deze worden gekoppeld aan Feeder Automation Terminals (FTUs) met functies voor afstandsbediening, telemetrie, remote control en automatische ontkoppeling om gegevens te verzamelen op het 10 kV-gridaansluitpunt en de schakelstatus.
De bestaande poortpulse meters worden vervangen door driefase elektronische multifunctionele energiemeters om operationele gegevens van de generatoreenheden te verzamelen, die via fieldbus naar de FTU worden verzonden. De FTU is uitgerust met een dubbele kaartcommunicatie verticale encryptiemodule. Gegevens worden veilig gecodeerd en geüpload naar het geïntegreerde regionale dispatchsysteem via een speciaal publiek draadloos netwerkkanaal met sterke signaaldekking.
Bij een fout op de gridverbonden lijn die de uitschakeling van de substationuitgangsschakelaar veroorzaakt, activeert de spanningverliesbeveiliging van de FTU en opent de paalgeplaatste circuitbreker om de kleine waterkrachtcentrale van het grid te ontkoppelen. Her-synchronisatie en -aansluiting vinden plaats na de herstel van de stroomvoorziening.
3.2 Digitale automatiseringspakketapparatuur
Het digitale automatiseringspakket omvat ZW32-type paalgeplaatste circuitbrekers, tweezijdige isolatie-ontrukkers, netspanningstransformatoren en digitale FTUs. De circuitbrekereenheid integreert drie gecombineerde elektronische sensoren (EVCT) en een lokale digitale eenheid (ADMU).
De geheelstructuur is compact en lichtgewicht, wat installatie en onderhoud faciliteert. In vergelijking met traditionele intelligente bewakingssoftware van detectieapparatuur, stelt dit systeem de bewakingssoftware in staat om operationele gegevens van de besturingssystemen van 32 eenheden te verkrijgen. Het vangt gelijktijdig bestandsgroottes van camerabeelden op en monitort of de software van detectieapparatuur (klein pakket, staafpakket, ontbrekende staaf in doos, vijfwiel detectie) normaal werkt, samen met afwijzingsactie-informatiegegevens. Specifieke manifestaties zijn:
- De software stuurt afgewezen beeldgegevens naar de console.
- De software stuurt alle beeldgegevens naar de console.
- De software stuurt alle statistische gegevens (inclusief merk, datum, tijd, eenheidinformatie, etc.) naar de console.
Middels de fabrieksintranetservers, wanneer de detectieapparatuurbewakingssoftware foutinformatiegegevens genereert, worden deze verzonden naar de server, waardoor ter plaatse alarmsignalen worden getriggerd via de fabrieksintranetservers. Foutinformatiegegevens worden ook extern gewaarschuwd via PC en mobiele terminals. Problemen zoals softwarecrashes, camera disconnects, camerafaal om beelden vast te leggen, defecte rookpakketdetectie sensoren, niet ontvangen van defectbeelden, en afwijzingsapparaatfouten trigger waarschuwingspop-ups op PC en mobiele interfaces. De alarmpagina toont apparaatfoutinformatie, locatie, optredenstijd en behandelingsrecords.
3.3 Implementatie van productkwaliteit vroegwaarschuwingscontrole
Door de detectiegegevens van de apparatuur te analyseren, worden vroegwaarschuwingen uitgevaardigd wanneer het aantal defecte sigarettenpakketten drempelwaarden overschrijdt of abnormale defectfrequenties optreden. De kwaliteitswaarschuwingsfunctie waarschuwt onderhoudspersoneel om relevante delen van de hoofdproductieapparatuur te ajusteren of te repareren, waardoor kwaliteitsdefecten tijdig worden geëlimineerd en verdere verslechtering wordt voorkomen.
Gegevens van klein-pakketdetectieapparatuur, vijfwielen-detectieapparatuur, ontbrekende-staaf-in-doosdetectieapparatuur, en staaf-pakketdetectieapparatuur worden geanalyseerd op basis van kwaliteitsdefectbeeldnaaminformatie (inclusief tijdstip van defectoptreden, hoeveelheid defecte producten, en de cameralocatie waar het defect werd gedetecteerd). Een productdefectwaarschuwing wordt uitgevaardigd wanneer het defectaantal de waarschuwingsdrempel overschrijdt.
Door de tijd en hoeveelheid defecte producten te analyseren, kunnen de frequentie van defecten over een bepaalde periode en langdurige trends statistisch worden geanalyseerd. Dit biedt een basis voor apparatuurbewerkingsevaluatie, tijdige waarschuwingen voor onderhoudspersoneel voor ajusteringen, en verbeterde wetenschappelijke onderhoudsmanagement.
3.4 Centraal beheer van de status van detectieapparatuur
Productiebeheerders (proceskwaliteitsmedewerkers, apparatuurbeheerders) gebruiken het bewakingssysteem om de operationele status van detectieapparatuur en productdefectsituaties centraal te vergelijken en te analyseren, waardoor een centraal beheer van de status van detectieapparatuur wordt bereikt. Het detectieapparatuurbewakingssysteem kan de real-time operationele status, kwaliteitsdefecttrends, en historische gegevensstatistische analyse voor alle detectieapparatuur in de fabriek weergeven, waardoor een uniform centraal beheer van alle fabrieksapparatuur wordt mogelijk gemaakt.
Comprehensieve historische foutrecords kunnen de verhouding van defecte eenheden, foutschema's, defecte apparatuur, en piekfoutmomenten analyseren. Gepland onderhoudsmanagement wordt geïmplementeerd voor eenheden, foutschema's, en apparatuur met frequente fouten om incidenten te voorkomen.
4 Conclusie
Samengevat, vereist het detectiesysteem in de sigarettenfabriekshal real-time online monitoring om de operationele status van detectieapparatuur te volgen, waarschuwingen en foutlocatie te verstrekken. Dit vermindert tijdens het productieproces van sigarettenpakketten, zorgt voor soepele productiebewerkingen, en verbetert de productie-efficiëntie.
