Dağlık Bölgelerdeki Küçük Hidroelektrik Santrallerinde Yeni Direk Montajlı Anahtarların Uygulaması

Küçük hidroelektrik santralleri, tek bir üniteye yüklenen kapasitesi 50.000 kV'dan az olan santrallere atıfta bulunur. Küçük hidroelektrik santrallerin dağıtım ağına entegrasyonu, sistem topolojisini ve güç akış yönünü değiştirir. Literatür, küçük hidroelektrik bakımından zengin bölgelerde düzenlemeyle ilgili zorlukları analiz etmiş, dağıtım ağ hatlarında küçük hidroelektrik için yeniden kapatma stratejilerini incelemiş ve küçük hidroelektrik için yeni tür otomatik güvenlik kesme cihazı önermiştir.

​1 Dağlık Bölgelerde Küçük Hidroelektrik Durumu​
Toplam alan 45.385 km²dir ve bölge topraklarının %98,3'ü dağlık arazidir. Toplam yüklenen kapasitesi 41,45 MW olan 58 küçük hidroelektrik santral bulunmaktadır, bunların çoğu 1 MW'nin altında yüklenmiştir. Bu santraller geniş bir alanda dağılmıştır ve iletişim koşulları zayıftır.

Santrallerin yaşlı olması nedeniyle, genellikle mekanik kontrol ekipmanlarını kullanmakta ve otomasyon cihazlarına sahip değildir. Çoğu kapı sayacı pulsayacıdır, uzaktan iletim yeteneği olmadan el ile okuma yapılır. Kontrol koruma cihazları ve senkronizasyon ekipmanları iletişim arayüzlerine sahip değildir, bu nedenle operasyonel veriler telefon yoluyla manuel olarak operatörlere rapor edilmektedir.

Ağın 35 kV transformatör merkezlerinin 10 kV hatları genellikle küçük hidroelektrik ve yük tüketimi beraber olduğu karma modda çalışmaktadır. İstasyonun ana transformatörünün yüksek gerilimli tarafında düşme füze kullanılmaktadır, bu yapı basittir ve 10 kV ağ bağlantılı hatlarla T-bağlantısı ile bağlanır.

​2 Sorun Analizi​
​2.1 Hat Otomatik Kontrol Cihazlarının Etkinleşmesine Etki​
Aktif dağıtım ağlarında, bir transformatör çıkış devresi kesicisi triplendiğinde, küçük hidroelektrik santralleri hata noktasına güç sağlayarak devam edebilir, bu durum hata yayını söndürmeyi engeller ve yeniden kapatma başarımını azaltır. Eğer dağıtılmış enerji kaynakları (DER) yeniden kapatma sırasında bağlı kalırsa, asenkron kapatma olabilir, bu da dalgası akımlar oluşmasına neden olur, yeniden kapatmayı başarısız bırakır ve küçük hidroelektrik ünitelerini zarar görür.

Bazı 10 kV ağ bağlantılı elektrik üretim tesisleri, hem ağ bağlantılı hat koruması hem de jeneratör koruması için düşük gerilim kesme korumasına sahip değildir, bu durum ağ işletim gereksinimlerini karşılamamaktadır. Bu, ağın güvenli ve güvenilir güç sağlama yeteneğini ve jeneratörlerin işletme ömrünü ciddi şekilde etkilemektedir.

Bir küçük hidroelektrik santralinin ağ bağlantılı kanalında hata oluştuğunda, sistem tarafı hatayı temizledikten sonra jeneratör hızlı bir şekilde bağlantısını kesemez. Bu, sistem tarafı hat yeniden kapatma işleminden sonra asenkron ağ yeniden bağlantısına yol açabilir, sistem tarafı yeniden kapatmanın etkinleşmesini önleyerek halka dönüşüm üniteleri için gereksiz güç kesintilerine neden olur ve önemli sosyal olumsuz etkiye yol açar.

Böylece, ağ bağlantılı kanalda hata olduğunda, jeneratörün hızlı bir şekilde bağlantısını kesememesi, ağın güvenli ve güvenilir güç sağlama yeteneğini ciddi şekilde etkileyebilir ve asenkron ağ yeniden bağlantısına yol açabilir.

​2.2 Görev Bilgi Aktarımının Tamamlanmaması​
Saha araştırmalarına dayanarak, çoğu küçük hidroelektrik santrali dağlık bölgelerde, ağın merkezi transformatör merkezlerinden uzaktadır. Ormanlar üzerinden özel fiber kablolar kurmak maliyetlidir ve güvenilirdir. Otomasyon ekipmanlarını yükseltme ve siber güvenlik değerlendirmelerinden sonra güvenli kablosuz özel ağlar üzerinden veri iletmek de önemli bir yatırım gerektirir. Ayrıca, çoğu küçük hidroelektrik santrali sınırlı kapasiteli ve düşük elektrik üretimi nedeniyle, yükseltme teşvik edici değildir. İletişim kanalının sınırlılıkları, görev merkezine tam bilgi gönderilmesini engeller.

Yine de, bölgesel görev merkezine gerçek zamanlı operasyonel verilerin iletilmemesi, görev operatörlerinin ağ analizini ve 10 kV dağıtım transformatörlerinin güvenilirliğini etkiler. Görev platformu, uzun süre boyunca küçük hidroelektrik santralleri için kör bir şekilde çalışmak zorunda kalacak, bu da bölgesel ağın güvenli operasyonunu tehlikeye atar.

​3 Çözümler​
​3.1 Çözüm Genel Bakış​
Küçük hidroelektrik üniteleri için etkili izleme ve veri toplama yapabilmek ve ağ güvenliği ile güvenilirliğini artırmak için, ana transformatörlerin yüksek gerilimli tarafındaki düşme füzeleri, yüksek hassasiyetli elektronik sensörlerle donatılmış yeni direk montajlı vakum devre kesicilerle değiştirilir. Bu, uzaktan sinyal, telemetri, uzaktan kontrol ve otomatik kesme fonksiyonlarına sahip Besleme Otomasyon Terminali (FTU) ile eşleştirilir, 10 kV ağ bağlantı noktasında ve anahtarlama durumunda veri toplar.

Mevcut kapı pulsayacıları, üç fazlı elektronik çok amaçlı enerji sayaçlarıyla değiştirilir, bu da jeneratör ünitelerinden operasyonel verileri toplar ve bu veriler alan ağ üzerinden FTU'ya iletilir. FTU, çift kartlı iletişim dikey şifreleme modülü ile donatılmıştır. Veriler, güçlü sinyal kapsama alanına sahip özel kamuya açık kablosuz ağ kanalı aracılığıyla güvenli bir şekilde şifrelenir ve tümleşik bölgesel görev sistemi'ne yüklenir.

Ağ bağlantılı hat üzerindeki bir hata, transformatör çıkış anahtarını triplerse, FTU'nun gerilim kaybı koruması etkinleşir ve direk montajlı devre kesicisi açılır, böylece küçük hidroelektrik santralı ağından ayrılır. Güç sağlamanın yeniden sağlanmasından sonra yeniden senkronizasyon ve bağlantı yapılır.

​3.2 Dijital Otomasyon Paket Ekipmanı​
Dijital otomasyon paketi, ZW32 tipi direk montajlı devre kesiciler, çift yönlü yalıtım ayırıcılar, güç gerilim transformatörleri ve dijital FTU'ları içerir. Devre kesici ünitesi, üç kombinasyonlu elektronik sensör (EVCT) ve yerel dijital ünite (ADMU) ile entegre edilmiştir.

Genel yapı kompakt ve hafiftir, kurulum ve bakımı kolaylaştırır. Geleneksel akıllı izleme yazılımı ile karşılaştırıldığında, bu sistem, izleme yazılımının 32 ünitenin işletim sistemlerinden operasyonel verileri almasını sağlar. Aynı zamanda, kamera görüntü dosyalarının boyutlarını yakalar ve algılama cihazlarının (küçük paket, çubuk paket, kartona eksik çubuk, beş tekerlek algılama) yazılımının normal çalışıp çalışmadığını izler. Özel gösterimler şunlardır:

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

Fabrika intranet sunucusunu kullanarak, algılama ekipmanının izleme yazılımı hata bilgi verileri oluşturduğunda, bu veriler sunucuya iletilir ve fabrika intranet sunucusu aracılığıyla yerel uyarılar tetiklenir. Hata bilgi verileri aynı zamanda PC ve mobil terminal aracılığıyla uzaktan uyarılır. Yazılım çöküşleri, kamera kopuşları, kamera görüntü alma başarısızlıkları, hatalı sigara paketi algılama sensörleri, hata görüntüsü alınamaması ve reddetme cihaz arızaları gibi sorunlar, PC ve mobil arayüzlerde uyarı pop-up'ları tetikler. Uyarı sayfası, cihaz hata bilgilerini, konumunu, oluşum zamanını ve çözüm kayıtlarını görüntüler.

​3.3 Ürün Kalitesi Erken Uyarı Kontrolünün Uygulanması​
Ekipmandan gelen algılama verileri analiz edilerek, defolu sigara paketlerinin sayısı belirli eşiğin üzerinde veya anormal hata frekansları ortaya çıktığında erken uyarılar verilir. Kalite uyarı işlevi, ana üretim ekipmanının ilgili parçalarını ayarlamak veya onarmak üzere bakım personeline uyarı verir, bu da kalite hatalarını zamanında ortadan kaldırır ve kötüleşmesini önler.

Küçük paket algılama cihazlarından, beş tekerlek algılama cihazlarından, kartona eksik çubuk algılama cihazlarından ve çubuk paket algılama cihazlarından gelen veriler, kalite hata görüntü adı bilgilerine (hata oluşum zamanı, defolu ürün miktarı ve hata tespit edildiği kamera konumu) dayanarak analiz edilir. Hata sayısının uyarı eşiğinin üzerinde olduğunda, ürün hata uyarısı verilir.

Defolu ürünlerin zaman ve miktarına dayanarak, belirli bir dönemde ve uzun vadede hata frekansları istatistiksel olarak analiz edilebilir. Bu, ekipman değerlendirme yönetimine dayanak sağlar, bakım personeline zamanında uyarı verir ve bilimsel bakım yönetimini artırır.

​3.4 Algılama Ekipmanı Durumunun Merkezi Yönetimi​
Üretim yöneticileri (süreç kalite personeli, ekipman yöneticileri), izleme sistemini kullanarak algılama cihazlarının ve ürün hata durumlarının operasyonel durumlarını merkezi olarak karşılaştırır ve analiz eder, böylece algılama ekipmanı durumunun merkezi yönetimini sağlar. Algılama ekipmanı izleme sistemi, fabrikadaki tüm algılama ekipmanlarının gerçek zamanlı operasyonel durumunu, kalite hata eğilimlerini ve geçmiş veri istatistiksel analizini gösterebilir, bu da tüm fabrika ekipmanlarının birleştirilmiş merkezi yönetimini sağlar.

Tam geçmiş hata kayıtları, hatalı ünitelerin oranını, hata tiplerini, hatalı ekipmanları ve hata zirvesi zamanlarını analiz etmektedir. Frekanslı hata olan üniteler, hata tipleri ve ekipmanlar için planlanmış bakım yönetimi uygulanır, bu da hata oluşumunu önler.

​4 Sonuç​
Sonuç olarak, bir tütün fabrikasının sigara üretim atölyesindeki ekipman algılama sistemi, algılama cihazlarının operasyonel durumunu takip etmek için gerçek zamanlı çevrimiçi izlemeye ihtiyaç duyar, uyarılar ve hata yerleştirme sağlar. Bu, sigara paketleri üretim sürecindeki hataları azaltır, üretim işlemlerinin pürüzsüz bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlar ve üretim verimliliğini artırır.