Modernización del dispositivo de protección de potencia de 10kV en una estación hidroeléctrica
Resumen: Para mejorar la confiabilidad de la planta de 10 kV, la medición de protección integrada y el dispositivo de control de los componentes electrónicos que envejecen el nivel de automatización grave, bajo, la interfaz insuficiente de la máquina de hombres y el trabajo de mantenimiento difícil de software. El nuevo dispositivo de protección y control tiene numerosas funciones de protección, interfaz de operación amigable y operación y mantenimiento convenientes, lo que mejora el funcionamiento confiable del consumo de energía de la planta hidroeléctrica y garantiza la seguridad y la estabilidad de la planta de energía.
Palabras clave: dispositivo de protección y control de 10 kV; fiabilidad; Protección para la estación hidroeléctrica
0 Introducción
Una estación hidroeléctrica se encuentra a 15 km aguas arriba de un asiento del condado en Guangxi. Es un proyecto histórico de "transmisión de energía de oeste a este" y un proyecto importante para el desarrollo de China occidental. La construcción de la estación hidroeléctrica comenzó el 1 de julio de 2001 y se puso completamente en funcionamiento a fines de 2009. El nivel de agua diseñado es de 400 m, la altura de la presa es de 216,5 m, la longitud superior de la presa es de 836 m, la capacidad de almacenamiento es de 27,3 mil millones de m³, la capacidad instalada es de 6,3 millones de kW, y la generación de energía anual es de 18.7 billones de kWh. La construcción se completa en dos fases. Debido a la enorme capacidad de producción de la planta de energía, tiene un gran impacto en la sociedad. Para garantizar la calidad del suministro de energía y el suministro seguro y confiable de energía de energía, la estación hidroeléctrica, la estación hidroeléctrica ha transformado gradualmente el nuevo dispositivo de medición y control de protección integral del consumo de energía de la planta de 10 kV.
1. Introducción al sistema de energía vegetal de 10 kV
El sistema de 10 kV de la estación hidroeléctrica es un sistema de conexión a tierra de baja corriente. Su formulario de cableado adopta múltiples fuente de alimentación independiente de la fuente de alimentación, la sección I ~ Vi Bus está en espera de anillo de "mano" y una configuración de dispersión de carga importante para garantizar la confiabilidad de la fuente de alimentación. Todo el sistema de energía de 10 kV tiene 7 barras de bus: las secciones I, II, III, I IV, V y VI se toman del lado del transformador de bajo voltaje de las unidades 1,2,3,4,5 y 7 respectivamente; La Sección VII es el punto de introducción de la fuente de alimentación externa, la fuente de alimentación de seguridad y el generador de diesel, que se utilizan como la fuente de alimentación de respaldo del bus de Sección I, III y VI de 10kV. Las cargas de 10 kV en la planta se distribuyen uniformemente en la línea de autobuses I ~ Vi de acuerdo con el principio de dispersión e independencia. El equipo conectado por el bus de fábrica de 10kV se divide en transformador de distribución, motor de alto voltaje, transformador de voltaje y interruptor de contacto de acuerdo con la naturaleza de carga. Consulte la Figura 1 para el sistema de fuente de alimentación de 10 kV de la estación hidroeléctrica en conexión.
Fig. 1 Cableado de potencia vegetal de 10kV
2.Rases para la protección de energía y transformación de la planta de 10 kV
El dispositivo original de medición y control de protección integral de la planta de energía de 10kV adopta el dispositivo de protección integrado de Shanghai Micom-P122 de Shanghai importado. El equipo ha estado en funcionamiento desde mayo de 2007. Los componentes electrónicos del dispositivo de protección están envejeciendo seriamente, y los componentes protectores de entrada de acoplamiento óptico están dañados con mayor frecuencia, lo que afecta la producción segura y estable de la planta de energía. Además, el fabricante ya no produce piezas de repuesto del mismo tipo, solo puede comprar el reemplazo del dispositivo de actualización, y los datos del dispositivo de protección no cumplen con los requisitos, pero no hay piezas de repuesto de la protección del interruptor de espera; El nivel de automatización no es una digitalización alta, débil, una gestión de información de dispositivos inconveniente, no puede cumplir con los requisitos hoy, la interfaz de máquina de hombres y todo el software inglés no es amigable, lo que trae un trabajo más tedioso y reduce la eficiencia laboral. Teniendo en cuenta los factores anteriores, es necesario llevar a cabo la transformación técnica del sistema de medición y control de protección integral de consumo de energía de 10 kV.
3. Requisitos para la protección de energía y transformación de la planta de 10 kV
La tabla de interruptores y su posición de instalación permanecen sin cambios, reemplace todos los interruptores de carga del alimentador original, interruptores de bus, gabinete PT, cable secundario interno y fila de terminal; El panel SwitchGear se rediseña y modifica de acuerdo con el tamaño del nuevo dispositivo; Complete el cableado del nuevo sistema de monitoreo de energía de acceso de dispositivo y conjunto de direcciones de interfaz de comunicación. En el proceso de transformación, el bucle de operación se optimiza cuando la configuración de protección original se mantiene sin cambios.
4. Selección de nuevos equipos integrales de medición de protección y control
El nuevo dispositivo de medición y control de protección integrada debe integrar el control, la protección, el registro de la onda de fallas, la medición, la alarma de señal, la adquisición de volumen de conmutación y las funciones de comunicación. Con la protección de corriente no direccional de tres etapas como núcleo, está equipado con la función de monitoreo y recopilación de los parámetros de línea, y la información de medición de datos y protección se puede cargar al sistema de monitoreo de energía a través del puerto de comunicación para facilitar la automatización de la red de distribución. Según los resultados de la licitación pública de los proveedores nacionales para el Proyecto de Transformación del dispositivo de protección de potencia de la planta de 10kV de la estación hidroeléctrica, finalmente se seleccionó el dispositivo de medición y control de la serie AM5SE producido por Acrel Co., Ltd. De acuerdo con las diferentes propiedades de carga del bus de energía de la planta de 10kV, el dispositivo de medición y control de protección de la línea AM5SE-F, el dispositivo de control y control de protección del transformador AM5SE-T, dispositivo de medición y control de protección del motor AM5SE-M, dispositivo de control de la protección de autocontrol AM5SE-B, dispositivo de control de control, dispositivo PT gabinete AM5SE-USH PT Monitoreo de Monitoreo, Protection Functions of cada modelo se muestran en la tabla siguiente:: la siguiente tabla:: la siguiente tabla:: la siguiente tabla;
| imagen | modelo | función de protección |
| | AM5SE-F Dispositivo de medición y control de protección de línea | Three-stage over current protection (can be closed by low pressure, can be protected in direction), reverse time limit over current protection (can be protected by low pressure closed W, two-stage zero order 101 over current / reverse time limit over current protection, two-stage zero order 1. 2 Current / reverse time over current protection, reclosing, accelerated over current protection (by low voltage closure), overload alarm, overload trip, pressure loss trip, pressure loss alarm, over voltage protection, zero order over Protección de voltaje, protección de energía inversa, reducción de carga de baja frecuencia / protección de alta frecuencia (por diferencia de deslizamiento), alarma de rotura de PT, alarma de interrupción del circuito de control, bucle FC con función de bloqueo de corriente, protección sin potencia, alarma de interrupción de CT y verificación |
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| AM5SE-T Dispositivo de medición y control de protección de distribución de energía | Tres etapas sobre la protección de corriente (se puede completar mediante cierre de voltaje compuesto), límite de tiempo inverso sobre la protección de corriente (se puede completar mediante bloqueo de voltaje compuesto), orden cero de dos etapas 101 sobre la protección de corriente, orden de orden cero de dos etapas 102 sobre protección de corriente, orden de tiempo inverso de orden cero con la protección de bloqueo de corriente sobrecarga, la alarma de break de interrupción de PT, la alarma de interrupción del circuito de control, la protección de la no con potencia, la alarma de interrupción del ct, la alarma del bucle FC con exceso de bloqueo de la corriente. |
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| AM5SE-B el dispositivo de medición y control de protección de autoproyección | Three section over current protection (by composite voltage locking, with direction locking), reverse time over current protection (by composite voltage locking), accelerated over current protection (by composite voltage locking), standby function (support 11 kinds of power supply system), PT break alarm, control circuit break alarm, bus charging protection, reclosing, overload coupling / alarm, two section zero order over current protection, zero sequence acceleration over current protection, check the same period |
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| AM5SE-M Dispositivo de medición y control de protección del motor | Protección actual (inicio, ejecución), protección actual de dos etapas, protección de tiempo inverso, protección de secuencia negativa de dos etapas, protección de límite de tiempo inverso de orden negativo, orden de dos etapas cero sobre protección actual, sobrecarga de calor, protección contra sobrecarga, alarma sobrecarga, viaje de sobrecarga, protección de bloqueo, tiempo de inicio largo, función de voltaje de voltaje de voltaje de voltaje de voltaje, Protección de fase, protección contra voltaje |
Además de la función de protección anterior, cada dispositivo de medición y control de protección de microcomputador tiene una interfaz de comunicación RS485, realice la comunicación con el sistema de monitoreo de energía, realiza la función de monitoreo de circuito de operación independiente, realiza el estado del interruptor y el monitoreo del circuito del interruptor es más completa; Función incorporada de HOP, los usuarios pueden elegir si invertir. La nueva función de protección de la serie AM5SE de medición y dispositivo de control de la protección de microcomputadoras recién configuradas es rica, y cada menú se puede establecer libremente en chino o inglés, propicio para la operación y el mantenimiento.
5.diseño de la planta de 10 kV
El dispositivo de medición y el dispositivo de control y los dibujos de control integrado de la computadora AM5SE recientemente configurado están diseñados por Acrel Co., Ltd. El diseño esquemático del circuito secundario debe basarse en los dibujos secundarios de gabinete de alto voltaje de 10 kV de 10 kV. El diseño de la fila terminal se basa en el diseño de dibujo, y el diseño de dibujo debe cumplir con los requisitos de las regulaciones relevantes. Para el diseño de dibujo con la misma naturaleza de carga, el número de terminal y el número de línea son altamente uniformes y tienen ciertas reglas. La precisión del diseño del dibujo determina si la construcción y la puesta en marcha son suaves y la producción segura después de la operación.
Proceso de transformación de protección de energía auxiliar de 6.10kV
Proceso de protección y transformación de energía de 6 10 kV Planta La planta de 10 kV debe cumplir con las condiciones de construcción: plan de construcción detallado y dibujos; Los administradores de equipos deberán completar la aceptación de nuevos equipos; personal de construcción para completar la educación de seguridad; y herramientas y materiales completos. La construcción se lleva a cabo de acuerdo estricto con el esquema y los dibujos, para garantizar la finalización suave de cada enlace. 6.1 Transformación de hardware de protección de potencia de la planta de 10 kV La construcción de renovación de la planta de 10kV tiene tres enlaces: el reemplazo de la fila terminal en el gabinete del interruptor, la eliminación del antiguo dispositivo de medición y control de protección integral, y la línea de instalación y ensamblaje y disposición de cable del nuevo dispositivo de protección integral. 6.1.1. Reemplace el reemplazo del terminal de la fila terminal debe reemplazarse uno por uno, para reemplazar un terminal; prohibido reemplazar dos o más terminales al mismo tiempo para evitar la conclusión errónea, causar mal cableado, reemplazar la fila del terminal en un gabinete de interruptor solo y evitar efectivamente el incorrecto; La fuente de alimentación de CA, la fuente de alimentación de CC, el circuito de viaje, el circuito de señal para agregar aislamiento, deben aislarse para evitar que la conexión corta entre los terminales se debe presionar sin aflojar. Para reemplazar la fila del terminal, para asegurarse de que el terminal de bucle original y el número de línea permanezcan sin cambios, y el siguiente paso del cableado y el trabajo de verificación de línea se pueden realizar sin problemas. 6.1.2 Demolición del antiguo dispositivo de medición y control de protección integral De acuerdo con el plan de construcción y los dibujos, elimine los componentes que se abolirán, incluidos los antiguos dispositivos de medición y control de protección integrada, relés intermedios en la aparición, relés de voltaje, relés de tiempo y otros componentes, y los cables secundarios relacionados. Al desmantelar, preste atención para evitar daños artificiales a los componentes y elimine por error los cables secundarios útiles. Organizar y abolir los componentes y clasificar, especificar el almacenamiento local, para evitar el caos del sitio de trabajo, el sitio de construcción debe cumplir con los requisitos 6S. 6.1.3 Línea de instalación y ensamblaje de la disposición de medición de protección integral y dispositivo de control Debido a los diferentes tamaños de nuevos y antiguos dispositivos de control de medición y medición de protección integral, el tamaño de la ventana de instalación en el panel del gabinete del interruptor no cumple con el tamaño del nuevo dispositivo de medición y control de protección integral. La ventana de instalación en el panel del gabinete del interruptor debe cortarse y expandirse para instalar el nuevo dispositivo de medición y control de protección integral y evitar el panel de raspado al cortar. El cable conectado al nuevo dispositivo debe ser un cable nuevo, y todos los cables no utilizados se eliminarán para evitar la existencia de un circuito parásito. El cableado se realizará en estricta conformidad con los dibujos de diseño para evitar fugas, conclusiones erróneas y desechas. El cableado del cable del nuevo dispositivo debe ser ordenado, unificado y razonable cableado, conveniente para la inspección y el mantenimiento. 6.2 Protección de energía y puesta en marcha de la protección y depuración de la planta de 10 k V se dividen principalmente en cuatro enlaces: verificación de línea de bucle secundaria, verificación de funciones de bucle, depuración estática del dispositivo de protección y prueba de transmisión. Verifique cuidadosamente cada terminal y cada número de línea de acuerdo con los dibujos de construcción. Concéntrese en verificar el circuito secundario de CT sin circuito abierto, el circuito secundario de PT, la polaridad y el cableado deben ser correctos; Verifique el cableado de telemetría, comunicación remota, control remoto debe ser correcto; Verifique el circuito de control de CC sin cortocircuito, no hay cortocircuito entre el circuito de tierra LN; Medir la resistencia del circuito de control de CC que cumple con los requisitos (1000V); Mida si el circuito AC / DC con electricidad. Vale la pena señalar que, debido a que la unidad de outsourcing no está familiarizada con el circuito secundario de la fábrica, es fácil de perder y confundir en el proceso de transformación.
El voltaje de CA y los bucles de control de CC se encienden para verificar las funciones de cada bucle. Verifique que la telemetría, la señalización remota y las señales de control remoto sean correctas, los medidores, las luces indicadoras, la iluminación y los circuitos del calentador son normales; La función anti-salto del cuerpo del interruptor es correcta. Encienda el bucle de control para verificar aún más que el cableado de cada bucle sea correcto.
La depuración estática del dispositivo de protección es llevar a cabo la inspección de muestreo del dispositivo, la carga y verificación del valor fijo y la inspección de funciones del dispositivo. Verifique el dispositivo de protección de línea AM5SE-F, dispositivo de protección del transformador AM5SE-T, dispositivo de protección del motor AM5SE-M, dispositivo de auto-conmutación de reserva AM5SE-B y monitoreo de PT mediante la aplicación de corriente en el lado secundario de CT y aplicando un análogo de voltaje al terminal del gabinete PT. El dispositivo AM5SE-sub, el voltímetro, el amperímetro y el sistema de monitoreo se muestran correctamente, y la secuencia de fase y la fase del voltaje de CA y el bucle de corriente de CA se verifican para ser correctos. Establezca el valor fijo de acuerdo con el dispositivo de protección de par de pares de valor fijo y verifíquelo para asegurarse de que el valor fijo sea correcto. La inspección de la función de protección es verificar la corrección de la lógica de acción y el tiempo de acción del dispositivo de medición y control de protección de microcomputador de la serie AM5SE agregando cantidad analógica, no habrá rechazo ni mal funcionamiento, y el tiempo de acción debería cumplir con los requisitos. La depuración estática del dispositivo de protección asegura que el dispositivo de protección pueda responder con sensibilidad a las fallas y enviar señales de alarma e instrucciones de viaje de manera confiable y rápida.
La conexión de datos entre el dispositivo de medición y control de protección integral y el sistema de monitoreo de energía es correcta, y el estado de la operación, el valor de configuración, el registro de eventos y otra información en el dispositivo de protección se pueden recopilar en tiempo real en segundo plano. El dispositivo de protección está conectado al fondo, lo que mejora la administración del sistema de protección de retransmisión y el nivel de automatización del procesamiento de información de fallas.
La prueba de transmisión es simular la cantidad de falla recolectada por el dispositivo de protección, y el dispositivo de protección debe salir del interruptor de viaje para verificar la corrección de la lógica de protección del dispositivo, el circuito de viaje y el circuito de señal; y para verificar que el interruptor se pueda abrir y cerrar correctamente de forma remota a través del funcionamiento de la computadora host. Se debe realizar una prueba de transmisión completa para cada conjunto de dispositivos de protección para garantizar que la lógica de protección de cada dispositivo de protección del gabinete de interruptor, el disparo de salida de protección, el interruptor de apertura y cierre remotos, y la indicación correcta de la señal.
6.3 Problemas encontrados en la transformación y optimización
Después de que se completó la transformación del nuevo dispositivo de medición y control de protección integral, durante la prueba de transmisión, se descubrió que el interruptor solo podía cerrarse una vez. Si se cerrara nuevamente, solo podría cerrarse después de reiniciar la fuente de alimentación de control. A través del análisis, se encuentra que no hay un punto normalmente cerrado en la bobina de cierre del interruptor de circuito. Dado que el relé de cierre se establece en el dispositivo de protección para garantizar que el interruptor de circuito se pueda cerrar de manera confiable, en este momento, ya que no hay un punto normalmente cerrado en la bobina de cierre del interruptor de circuito, después de cerrar si no se puede liberar la energía del cierre y retención de retención, por lo que debe reiniciarse, la relé de cierre y retención se puede liberar antes del cierre del siguiente cierre. Después de muchas veces de comunicación con el fabricante del interruptor de circuito y el personal relevante de la estación hidroeléctrica, un conjunto de puntos normalmente cerrados se conectan en serie antes de la bobina de cierre, resolviendo así los problemas anteriores. Tomando el dispositivo de medición y control de protección del transformador AM5SE-T como ejemplo, el diagrama secundario del circuito de apertura y cierre de la reconstrucción de la estación hidroeléctrica se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Diagrama cuadrático del circuito dividido AM5SE-T
7. Transformación del sistema de monitoreo de energía eléctrica de 10 kV
Para monitorear la operación y la recopilación de datos de toda la sala de distribución en tiempo real, se configura un conjunto de un sistema de monitoreo de energía ACREL-2000Z para que la estación hidroeléctrica cargue los datos de protección de microcomputador al sistema de monitoreo de energía para realizar el monitoreo y la gestión de la subestación de 10kV y mejorar el nivel de manejo automático. Sus funciones principales pueden realizarse son las siguientes: monitoreo en tiempo real, consulta de parámetros eléctricos, informe de operación, alarma en tiempo real, consulta de eventos históricos, informe de estadísticas de energía, gestión de derechos de los usuarios, topología de la red, monitoreo de calidad de energía, función de control remoto, gestión de la comunicación, onda de grabación de fallas, recuperación de accidentes, consulta de curvas, acceso web, acceso a la aplicación.
8.Conclusión
La transformación del dispositivo de protección de potencia de 10 kV en la estación hidroeléctrica ha resuelto los problemas, como el envejecimiento grave de los componentes electrónicos, el bajo nivel de automatización, la interfaz y el software hostil-hombre, y el difícil trabajo de mantenimiento. El reemplazo del dispositivo de medición y control de protección de microcomputadores de la serie AM5SE es más funcional y humanizado, el cristal líquido del dispositivo voltaje de visualización más intuitivo, cantidad de muestreo de corriente y varios registros de eventos; La función de software de depuración es potente, fácil de operar, fácil de dominar y amigable interfaz de software; El circuito de operación tiene la función del interruptor de monitoreo y la desconexión del circuito de control; La luz indicadora del panel del dispositivo muestra directamente la posición de salto del interruptor y el estado de cierre, ya que el personal de operación y mantenimiento es más intuitivo; El dispositivo de medición y control de protección del motor AM5SE-M configurado agrega el reconocimiento del estado de arranque / en funcionamiento del motor, y equipado con la sección inicial, ejecutando la sección, ejecutando la sección de dos y otras funciones de protección, resolver la corriente de arranque del motor es grande, fácil de causar un problema de salto falso; El dispositivo de protección está equipado con una interfaz de comunicación RS485, la interfaz de comunicación está conectada entre los dispositivos de protección por "Hand in Hand", los datos se entregan al sistema de monitoreo de energía ACREL-2000Z, conveniente para ver la información de protección y la gestión de la información de fallas. Desde la transformación del nuevo dispositivo de medición y control de protección integral se ha puesto en funcionamiento, el equipo ha estado en funcionamiento normal. La aplicación del nuevo dispositivo de protección integral tiene ricas funciones de protección, interfaz de operación amigable y operación y mantenimiento convenientes, lo que mejora la operación confiable de la planta de la estación hidroeléctrica y garantiza la seguridad y la producción estable de la planta, lo cual es de importancia obvia.
Tiempo de publicación: octubre-31-2022
