Ứng dụng Mới của Máy Cắt Treo Cột trong Các Nhà Máy Thủy Điện Nhỏ ở Vùng Núi
Nhỏ thủy điện đề cập đến các nhà máy điện có công suất lắp đặt đơn vị dưới 50.000 kV. Việc tích hợp nhỏ thủy điện vào mạng phân phối thay đổi cấu trúc hệ thống và hướng dòng điện. Văn học đã phân tích và thảo luận về các thách thức trong việc điều chỉnh các khu vực giàu nhỏ thủy điện, nghiên cứu các chiến lược đóng lại cho các đường dây mạng phân phối có nhỏ thủy điện, và đề xuất một loại thiết bị ngắt tự động an toàn mới cho nhỏ thủy điện.
1 Tình hình hiện tại của nhỏ thủy điện ở vùng núi
Diện tích tổng cộng là 45.385 km², với địa hình đồi núi chiếm 98,3% khu vực. Có 58 nhà máy nhỏ thủy điện với tổng công suất lắp đặt là 41,45 MW, hầu hết có công suất lắp đặt dưới 1 MW. Các nhà máy này được phân bố rộng rãi và chịu ảnh hưởng từ điều kiện giao tiếp kém.
Vì tuổi thọ, các nhà máy chủ yếu sử dụng thiết bị điều khiển cơ khí và thiếu thiết bị tự động hóa. Hầu hết các đồng hồ cổng là đồng hồ xung, dựa trên đọc thủ công mà không có khả năng truyền dữ liệu từ xa. Thiết bị bảo vệ điều khiển và thiết bị đồng bộ hóa thiếu giao diện giao tiếp, đòi hỏi phải báo cáo dữ liệu vận hành bằng điện thoại cho người điều độ.
Các đường dây 10 kV của các trạm biến áp 35 kV thường hoạt động theo chế độ hỗn hợp, nơi nhỏ thủy điện và tiêu thụ tải cùng tồn tại. Bên cao áp của máy biến áp chính sử dụng cầu chì rơi, cấu trúc đơn giản và kết nối với các đường dây nối lưới 10 kV qua kết nối T.
2 Phân tích vấn đề
2.1 Tác động lên việc kích hoạt thiết bị tự động điều khiển đường dây
Trong mạng phân phối chủ động, sau khi cầu dao đầu ra của trạm biến áp nhảy, các nhà máy nhỏ thủy điện có thể tiếp tục cung cấp điện cho điểm lỗi, cản trở sự dập tắt hồ quang và giảm tỷ lệ thành công của việc đóng lại. Nếu nguồn năng lượng phân tán (DER) vẫn kết nối trong quá trình đóng lại, việc đóng bất đồng bộ có thể xảy ra, gây ra dòng điện khởi động có thể làm hỏng quá trình đóng lại và hư hại các đơn vị nhỏ thủy điện.
Một số nhà máy điện nối lưới 10 kV thiếu bảo vệ ngắt điện khi mất điện áp cho cả bảo vệ đường dây nối lưới và bảo vệ máy phát, không đáp ứng yêu cầu vận hành lưới. Điều này tác động nghiêm trọng đến nguồn cung cấp điện an toàn và đáng tin cậy của lưới và tuổi thọ vận hành của máy phát.
Khi xảy ra lỗi trên kênh nối lưới của một nhà máy nhỏ thủy điện, máy phát không thể ngắt nhanh sau khi phía hệ thống giải quyết lỗi. Điều này có thể dẫn đến việc nối lưới bất đồng bộ sau khi hành động đóng lại phía hệ thống, ngăn chặn việc kích hoạt đóng lại phía hệ thống và gây ra cúp điện không cần thiết cho người dùng biến áp công cộng, gây ra tác động xã hội tiêu cực đáng kể.
Vì vậy, khi xảy ra lỗi trên kênh nối lưới, khả năng ngắt nhanh của máy phát bị ảnh hưởng nghiêm trọng, tác động đến nguồn cung cấp điện an toàn và đáng tin cậy của lưới và có thể gây ra việc nối lưới bất đồng bộ.
2.2 Truyền thông không đầy đủ thông tin điều độ
Dựa trên khảo sát thực tế, hầu hết các nhà máy nhỏ thủy điện nằm ở vùng núi, cách xa các trạm biến áp trung tâm của lưới. Việc lắp đặt cáp quang chuyên dụng thông qua rừng sẽ tốn kém và không đáng tin cậy. Việc nâng cấp thiết bị tự động hóa và truyền dữ liệu thông qua mạng riêng không dây an toàn sau đánh giá an ninh mạng cũng đòi hỏi khoản đầu tư lớn. Ngoài ra, hầu hết các nhà máy nhỏ thủy điện có công suất hạn chế và lợi ích phát điện thấp, giảm động lực nâng cấp. Sự hạn chế của kênh giao tiếp dẫn đến việc gửi thông tin không đầy đủ đến trung tâm điều độ.
Tuy nhiên, việc không thể truyền dữ liệu vận hành thời gian thực đến trung tâm điều độ khu vực ảnh hưởng đến việc phân tích lưới của người điều độ và độ tin cậy của các biến áp phân phối 10 kV trên đường dây nối lưới. Nền tảng điều độ sẽ buộc phải hoạt động mù quáng đối với các nhà máy nhỏ thủy điện trong thời gian dài, đe dọa an toàn vận hành của lưới khu vực.
3 Giải pháp
3.1 Tổng quan giải pháp
Để đạt được giám sát và thu thập dữ liệu hiệu quả cho các đơn vị nhỏ thủy điện và tăng cường an ninh và độ tin cậy của lưới, các cầu chì rơi trên bên cao áp của máy biến áp chính được thay thế bằng các cầu dao chân không mới được gắn trên cột với các cảm biến điện tử chính xác. Chúng được ghép đôi với các thiết bị đầu cuối tự động hóa đường dây (FTU) có chức năng tín hiệu từ xa, đo lường từ xa, điều khiển từ xa và ngắt tự động để thu thập dữ liệu tại điểm nối lưới 10 kV và trạng thái chuyển mạch.
Các đồng hồ xung cổng hiện tại được thay thế bằng các đồng hồ điện ba pha đa chức năng để thu thập dữ liệu vận hành từ các đơn vị máy phát, được truyền đến FTU thông qua bus trường. FTU được trang bị mô-đun mã hóa dọc hai thẻ. Dữ liệu được mã hóa an toàn và tải lên hệ thống điều độ khu vực tích hợp thông qua kênh mạng không dây công cộng chuyên dụng có phạm vi tín hiệu mạnh.
Khi xảy ra lỗi trên đường dây nối lưới khiến cầu dao đầu ra của trạm biến áp nhảy, bảo vệ mất điện áp của FTU được kích hoạt, và cầu dao chân không trên cột mở để ngắt kết nối nhà máy nhỏ thủy điện khỏi lưới. Đồng bộ hóa và nối lại diễn ra sau khi khôi phục nguồn cung cấp điện.
3.2 Thiết bị gói tự động hóa kỹ thuật số
Gói tự động hóa kỹ thuật số bao gồm các cầu dao chân không ZW32 được gắn trên cột, các cầu dao cách ly hai mặt, các biến áp điện áp, và các FTU kỹ thuật số. Đơn vị cầu dao tích hợp ba cảm biến điện tử kết hợp (EVCT) và một đơn vị kỹ thuật số cục bộ (ADMU).
Cấu trúc tổng thể gọn nhẹ, thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo trì. So với phần mềm giám sát thông minh truyền thống của thiết bị phát hiện, hệ thống này cho phép phần mềm giám sát thu được dữ liệu vận hành từ hệ thống vận hành của 32 đơn vị. Nó đồng thời chụp kích thước tệp từ hình ảnh camera và giám sát xem phần mềm của thiết bị phát hiện (gói nhỏ, gói thanh, thiếu thanh trong hộp, phát hiện bánh xe năm) có đang hoạt động bình thường hay không, cùng với dữ liệu thông tin hành động loại bỏ. Cụ thể bao gồm:
- Phần mềm gửi dữ liệu hình ảnh bị loại bỏ đến bàn điều khiển.
- Phần mềm gửi tất cả dữ liệu hình ảnh đến bàn điều khiển.
- Phần mềm gửi tất cả dữ liệu thống kê (bao gồm thương hiệu, ngày, giờ, thông tin đơn vị, v.v.) đến bàn điều khiển.
Sử dụng máy chủ nội bộ nhà máy, khi phần mềm giám sát của thiết bị phát hiện tạo ra dữ liệu thông tin lỗi, nó được truyền đến máy chủ, kích hoạt cảnh báo tại chỗ thông qua máy chủ nội bộ nhà máy. Dữ liệu thông tin lỗi cũng được cảnh báo từ xa thông qua PC và thiết bị di động. Các vấn đề như sập phần mềm, mất kết nối camera, camera không chụp được hình ảnh, cảm biến phát hiện gói thuốc lá không hoạt động, không nhận được hình ảnh lỗi và thiết bị loại bỏ không hoạt động kích hoạt cửa sổ cảnh báo bật lên trên giao diện PC và di động. Trang cảnh báo hiển thị thông tin lỗi thiết bị, vị trí, thời gian xảy ra và bản ghi xử lý.
3.3 Triển khai kiểm soát cảnh báo chất lượng sản phẩm
Bằng cách phân tích dữ liệu phát hiện từ thiết bị, các cảnh báo sớm được phát hành khi số lượng gói thuốc lá lỗi vượt quá ngưỡng hoặc tần suất lỗi bất thường xảy ra. Chức năng cảnh báo chất lượng thông báo cho nhân viên bảo trì để điều chỉnh hoặc sửa chữa các phần liên quan của thiết bị sản xuất chính, kịp thời loại bỏ các lỗi chất lượng và ngăn ngừa sự xấu đi.
Dữ liệu từ thiết bị phát hiện gói nhỏ, thiết bị phát hiện bánh xe năm, thiết bị phát hiện thiếu thanh trong hộp, và thiết bị phát hiện gói thanh được phân tích dựa trên thông tin tên hình ảnh lỗi chất lượng (bao gồm thời gian xảy ra lỗi, số lượng sản phẩm lỗi, và vị trí camera phát hiện lỗi). Cảnh báo lỗi sản phẩm được phát hành khi số lượng lỗi vượt quá ngưỡng cảnh báo.
Bằng cách phân tích thời gian và số lượng sản phẩm lỗi, tần suất lỗi trong một khoảng thời gian nhất định và xu hướng lâu dài có thể được phân tích thống kê. Điều này cung cấp cơ sở cho quản lý đánh giá thiết bị, cảnh báo kịp thời cho nhân viên bảo trì để điều chỉnh, và nâng cao quản lý bảo trì khoa học.
3.4 Quản lý tập trung tình trạng thiết bị phát hiện
Nhân viên quản lý sản xuất (nhân viên chất lượng quy trình, quản lý thiết bị) sử dụng hệ thống giám sát để so sánh và phân tích tập trung tình trạng vận hành của thiết bị phát hiện và tình hình lỗi sản phẩm, đạt được quản lý tập trung tình trạng thiết bị phát hiện. Hệ thống giám sát thiết bị phát hiện có thể hiển thị tình trạng vận hành thời gian thực, xu hướng lỗi chất lượng, và phân tích thống kê dữ liệu lịch sử cho tất cả thiết bị phát hiện trong nhà máy, cho phép quản lý tập trung thống nhất cho tất cả thiết bị trong nhà máy.
Hồ sơ lỗi lịch sử toàn diện có thể phân tích tỷ lệ đơn vị lỗi, loại lỗi, thiết bị lỗi, và thời gian lỗi cao điểm. Quản lý bảo trì có kế hoạch được triển khai cho các đơn vị, loại lỗi, và thiết bị có lỗi thường xuyên để ngăn chặn sự xảy ra.
4 Kết luận
Tóm lại, hệ thống phát hiện thiết bị trong xưởng sản xuất thuốc lá của nhà máy thuốc lá đòi hỏi giám sát trực tuyến thời gian thực để đảm bảo tình trạng vận hành của thiết bị phát hiện được theo dõi, cung cấp cảnh báo và định vị lỗi. Điều này giảm thiểu trong quá trình sản xuất gói thuốc lá, đảm bảo hoạt động sản xuất mượt mà, và cải thiện hiệu quả sản xuất.
