โซลูชันการป้องกันแบบครบวงจรด้วยไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่
- ภาพรวม
ด้วยระบบไฟฟ้าที่มีการพัฒนาไปสู่พารามิเตอร์ที่สูงขึ้น ความจุที่มากขึ้น และโครงสร้างกริดที่ซับซ้อน การทำงานอย่างปลอดภัยและมั่นคงของหน่วยกำเนิดไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญต่อความเชื่อถือได้โดยรวมของระบบไฟฟ้า วงจรป้องกันรีเลย์แบบดั้งเดิมเผชิญกับปัญหา เช่น โซนบอดและความไวไม่เพียงพอเมื่อต้องจัดการกับความผิดพลาดภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ซับซ้อน โซลูชันนี้ใช้เทคโนโลยีการป้องกันบนไมโครโปรเซสเซอร์ขั้นสูง รวมข้อมูลจากหลายแหล่งและความสามารถในการคำนวณอัจฉริยะ เพื่อให้ระบบป้องกันที่รวดเร็ว น่าเชื่อถือ และครอบคลุมสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ (เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานความร้อน พลังงานนิวเคลียร์ และพลังงานน้ำ) มีเป้าหมายเพื่อกำจัดโซนบอดของการป้องกันอย่างสมบูรณ์และรักษาความปลอดภัยของทรัพย์สินในการผลิตไฟฟ้า
- ความท้าทายหลัก
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่เผชิญกับภัยคุกคามจากการทำงานผิดปกติภายในระหว่างการทำงาน รวมถึง:
- ความผิดพลาดของวงจรขดลวดสเตเตอร์: การลัดวงจรระหว่างเฟส การลัดวงจรระหว่างรอบ และการลัดวงจรกับดิน โดยเฉพาะการลัดวงจรระหว่างรอบแสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าเริ่มต้นที่ต่ำทำให้ยากต่อการตรวจจับด้วยการป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลขวางแบบดั้งเดิมเนื่องจากมีโซนบอดตามธรรมชาติ
- ความผิดพลาดของวงจรโรเตอร์: การลัดวงจรกับดินที่จุดเดียว การลัดวงจรกับดินที่สองจุด และการเปิดหรือลัดวงจรในวงจรการกระตุ้น ในขณะที่การลัดวงจรกับดินที่จุดเดียวอาจอนุญาตให้ดำเนินการต่อไปได้ แต่การพัฒนาเป็นการลัดวงจรกับดินที่สองจุดสามารถทำให้เกิดความไม่สมมาตรทางแม่เหล็กและการสั่นสะเทือนของหน่วยที่รุนแรง
- ภาวะการทำงานที่ผิดปกติ: การไหลกลับของพลังงาน การสูญเสียการกระตุ้น การกระตุ้นเกิน การแรงดันเกิน และความผิดปกติของความถี่ แม้ว่าจะไม่เป็นความผิดพลาดที่เกิดขึ้นทันที แต่สภาพเหล่านี้สามารถทำลายเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเป็นอันตรายต่อความมั่นคงของระบบไฟฟ้าได้
- โซลูชันรายละเอียด
โซลูชันการป้องกันบนไมโครโปรเซสเซอร์ของเราใช้อาร์คิเทคเจอร์แบบกระจายระดับชั้น วงจรรีเลย์ป้องกันหลักรวมแพลตฟอร์มการประมวลผลฮาร์ดแวร์ที่แข็งแกร่งเข้ากับอัลกอริธึมการป้องกันที่มีความพร้อม ดังรายละเอียดต่อไปนี้:
3.1 สำหรับการลัดวงจรระหว่างรอบของสเตเตอร์: การป้องกันแบบผสมหลายเกณฑ์
เพื่อแก้ไขปัญหาความไม่ไวของวงจรป้องกันแบบดิฟเฟอเรนเชียลขวางแบบดั้งเดิมต่อการลัดวงจรระหว่างรอบในเฟสเดียวกัน โซลูชันนี้ใช้อัลกอริธึมการตัดสินใจแบบผสมหลายเกณฑ์ ทำให้การตรวจจับมีความไวและน่าเชื่อถือมากขึ้นอย่างมาก
- หลักการทางเทคนิค:
- เกณฑ์ทิศทางพลังงานลำดับลบ: ตรวจสอบกระแสและแรงดันลำดับลบที่ขั้วต่อของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อคำนวณทิศทางของพลังงานลำดับลบ ความผิดปกติภายในที่ไม่สมมาตร (เช่น การลัดวงจรระหว่างรอบ) จะสร้างแหล่งกำเนิดลำดับลบ ด้วยทิศทางของพลังงานที่ไหลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังระบบ ทำให้สามารถตรวจจับความผิดปกติภายในได้อย่างถูกต้อง
- เกณฑ์การเปลี่ยนแปลงแรงดันฮาร์โมนิกลำดับสาม: ติดตามอัตราส่วนของแอมปลิจูดและความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดันฮาร์โมนิกลำดับสามที่จุดกลางและขั้วต่อ การลัดวงจรระหว่างรอบทำให้รูปแบบการกระจายของแรงดันฮาร์โมนิกลำดับสามถูกทำลาย ซึ่งเกณฑ์นี้มีความไวสูงต่อความผิดปกติ
- เกณฑ์แรงดันการเลื่อนจุดกลาง: ใช้เป็นการเสริมเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ
- ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ:
- ความไวสูง: สามารถตรวจจับการลัดวงจรระหว่างรอบที่ต่ำถึง 0.5%
- การทำงานอย่างรวดเร็ว: เวลาการทำงานเต็มที่น้อยกว่า 20 มิลลิวินาที จำกัดความเสียหายจากความผิดพลาดอย่างมาก
- ความน่าเชื่อถือสูง: หลายเกณฑ์ทำงานเชื่อมโยงหรือควบคู่กันเพื่อป้องกันการปฏิบัติงานผิดพลาดและป้องกันการไม่ทำงาน
- กรณีศึกษา: หลังจากการนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานถ่านหินขนาด 500MW โซลูชันนี้สามารถตรวจจับการลัดวงจรระหว่างรอบได้ด้วยความไว 98% ป้องกันการเกิดอุบัติเหตุการไหม้ใหญ่ที่เกิดจากข้อบกพร่องของฉนวนที่เล็ก
3.2 สำหรับการป้องกันการลัดวงจรกับดินของสเตเตอร์ 100%: การรวมเทคโนโลยีสองแบบ
การป้องกันแรงดันลำดับศูนย์พื้นฐานแบบดั้งเดิมมีโซนบอดใกล้จุดกลาง โซลูชันนี้รวมเทคโนโลยีที่มีความพร้อมสองแบบเพื่อให้การป้องกันครอบคลุม 100% จากขั้วต่อถึงจุดกลาง
- หลักการทางเทคนิค:
- โซนทั่วไป (85-95%): ใช้วิธีการอัตราส่วนแรงดันฮาร์โมนิกลำดับสามเพื่อป้องกันส่วนใหญ่ของวงจรขดลวดสเตเตอร์จากจุดกลางไปยังขั้วต่อ
- การชดเชยโซนบอด (ใกล้จุดกลาง, 5-15%): ใช้การป้องกันการลัดวงจรกับดินบนสเตเตอร์โดยการฉีดสัญญาณ แรงดันสัญญาณต่ำความถี่ (20Hz หรือ 12.5Hz) ถูกฉีดเข้าสู่วงจรโรเตอร์ และทำการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ฉีดเข้าเพื่อคำนวณความต้านทานฉนวนและตำแหน่งความผิดพลาดอย่างแม่นยำ ทำให้กำจัดโซนบอดใกล้จุดกลางอย่างสมบูรณ์
- ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ:
- การครอบคลุม 100%: ไม่มีโซนบอด รับประกันการป้องกันวงจรขดลวดสเตเตอร์อย่างครบถ้วน
- การระบุตำแหน่งอย่างแม่นยำ: ระบุตำแหน่งความผิดพลาดกับดินอย่างแม่นยำสำหรับการบำรุงรักษาแบบเจาะจง
- กรณีศึกษา: ที่โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ โซลูชันนี้สามารถระบุตำแหน่งความผิดพลาดกับดินที่เพียง 3% จากจุดกลาง ด้วยความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 1% ทำให้สามารถวางแผนการบำรุงรักษาและป้องกันการหยุดทำงานที่ไม่คาดคิด
3.3 สำหรับสุขภาพของวงจรโรเตอร์: การตรวจสอบแบบไดนามิกและการเตือนภัยล่วงหน้า
ความผิดพลาดของวงจรโรเตอร์ โดยเฉพาะการเปิดไดโอดหมุน เป็นภัยคุกคามที่ซ่อนอยู่ โซลูชันนี้เปลี่ยนจากการ "ป้องกันหลังความผิดพลาด" เป็น "การเตือนภัยก่อนความผิดพลาด" ผ่านการตรวจสอบแบบเรียลไทม์
- หลักการทางเทคนิค:
- ตัวแปลงกระแสความถี่สูง (CTs) หรือโมดูลการตรวจสอบเฉพาะที่ติดตั้งที่วงแหวนลื่นรวบรวมรูปคลื่นของกระแสการกระตุ้นแบบเรียลไทม์
- อัลกอริธึมที่ฝังไว้ทำการวิเคราะห์ฮาร์โมนิก FFT ของกระแส
- การเปิดไดโอดหมุนทำให้รูปคลื่นของกระแสการกระตุ้นบิดเบี้ยวอย่างรุนแรง ทำให้ฮาร์โมนิกเฉพาะ (เช่น ฮาร์โมนิกลำดับห้า) เพิ่มขึ้นอย่างมาก
- ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ:
- การเตือนภัยล่วงหน้า: ส่งคำเตือนเมื่อเนื้อหาฮาร์โมนิกเกินขีดจำกัด (เช่น ฮาร์โมนิกลำดับห้าเกิน 8%) กระตุ้นการตรวจสอบการบำรุงรักษาบนสะพานไดโอดหมุนก่อนที่ความผิดพลาดจะเกิดขึ้น
- การป้องกันการขยายตัว: การเตือนภัยอย่างทันท่วงทีป้องกันการเกิดอุบัติเหตุร้ายแรง เช่น การเสียหายของฉนวนจากการสูญเสียกระแสการกระตุ้นและการร้อนเกินของโรเตอร์
- การบำรุงรักษาตามสภาพ: ให้ข้อมูลสำคัญสำหรับการบำรุงรักษาเชิงทำนาย
- สรุปและคุณค่า
โซลูชันการป้องกันบนไมโครโปรเซสเซอร์นี้รวมเทคโนโลยีการตรวจจับขั้นสูง อัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณ และการตัดสินใจอัจฉริยะแบบผสมหลายเกณฑ์เพื่อแก้ไขปัญหาที่พบบ่อยในการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า:
- กำจัดโซนบอดของการป้องกัน ทำให้การป้องกันการลัดวงจรระหว่างรอบและการลัดวงจรกับดินของสเตเตอร์ครอบคลุม 100%
- เปลี่ยนจากการป้องกันหลังความผิดพลาดเป็นการเตือนภัยก่อนความผิดพลาด ป้องกันความผิดพลาดอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการตรวจสอบโรเตอร์แบบไดนามิก
- ได้รับการยืนยันจากกรณีศึกษาในสถานการณ์จริง โซลูชันนี้มีความไวสูง รวดเร็ว และน่าเชื่อถือ ตอบสนองความต้องการด้านความปลอดภัยของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่และขนาดยักษ์ (500MW ขึ้นไป)
