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Ankeri Electric co., Ltd.
Implementación y aplicación del sistema de automatización integral de subestaciones en grandes empresas industriales
Fecha:2025-05-08Leer:1
Resumen:Este trabajo estudia el diseño y la optimización de Operaciones de subestaciones en grandes empresas industriales. Al analizar las características y funciones de las subestaciones de las grandes empresas industriales, se discuten los enlaces clave de la ubicación de las subestaciones, la selección de equipos y el diseño de sistemas de automatización. Al mismo tiempo, se realiza un análisis en profundidad del modo de operación y gestión de la subestación, la estrategia de mantenimiento y el método de optimización de la eficiencia energética. El estudio muestra que el diseño científico y razonable de la subestación y la optimización del funcionamiento pueden mejorar significativamente la fiabilidad del suministro de energía, reducir los costos operativos y proporcionar una fuerte garantía para el funcionamiento estable de las grandes empresas industriales. Este estudio proporciona orientación teórica y referencia práctica para la planificación, construcción y operación y gestión de subestaciones en grandes empresas industriales.
Palabras clave: grandes empresas industriales; Diseño de subestaciones; Optimización de la operación; Sistemas de automatización; Gestión de la eficiencia energética
0 Introducción
Con el rápido desarrollo de la producción industrial, las grandes empresas industriales han planteado mayores requisitos para la fiabilidad y la calidad del suministro de energía. Como nodo clave del sistema eléctrico, el nivel de diseño y operación de la subestación afecta directamente la eficiencia de producción y los costos operativos de la empresa. El objetivo de este estudio es explorar los principios de diseño y las estrategias de optimización de Operaciones de las subestaciones de las grandes empresas industriales para mejorar la fiabilidad del suministro de energía y la eficiencia operativa de las subestaciones.
La investigación sobre el diseño y la optimización del funcionamiento de las subestaciones para las necesidades especiales de las grandes empresas industriales sigue siendo insuficiente. Este estudio combinará las características de las grandes empresas industriales para explorar en profundidad los problemas clave en el diseño y funcionamiento de subestaciones y proporcionar soluciones prácticas para las empresas.
1 Resumen de las subestaciones de las grandes empresas industriales
Las subestaciones de grandes empresas industriales son subestaciones especiales diseñadas y construidas para satisfacer las necesidades de electricidad a gran escala de las empresas. En comparación con las subestaciones civiles ordinarias, tiene las características de carga concentrada, gran capacidad y altos requisitos de fiabilidad. Este tipo de subestaciones suelen utilizar fuentes de alimentación de alta tensión o alta tensión, con niveles de tensión de hasta 110 kV o incluso más, para satisfacer las necesidades eléctricas de los equipos de producción de las empresas.
Las principales funciones de la subestación incluyen conversión de voltaje, distribución de energía eléctrica, compensación del factor de potencia y control de protección. La energía eléctrica de alta tensión se convierte en un nivel de tensión adecuado para el uso de equipos de producción a través de transformadores y la energía eléctrica se distribuye a cada unidad eléctrica a través de una red de distribución. Al mismo tiempo, la subestación también está equipada con dispositivos de protección y control perfectos para garantizar el funcionamiento seguro y estable del sistema eléctrico. Para las grandes empresas industriales, las subestaciones no solo son el centro del suministro de energía eléctrica, sino también una instalación clave para garantizar la continuidad de la producción y la calidad del producto.
2 diseño de subestaciones para grandes empresas industriales
El diseño de la subestación es la base para garantizar su funcionamiento seguro y confiable. En primer lugar, la ubicación y el diseño deben tener en cuenta factores como la carga, la conveniencia de entrar y salir de la línea y las condiciones geológicas, al tiempo que se debe reservar espacio para el desarrollo. La selección del equipo es el eslabón central del diseño, y es necesario seleccionar transformadores, conmutadores, dispositivos de protección adecuados de acuerdo con las características de carga, la capacidad de cortocircuito y otros parámetros. La capacidad del transformador principal debe satisfacer las necesidades de carga y considerar un cierto margen.
El diseño del sistema de automatización es una característica importante de las subestaciones modernas. Se debe configurar un sistema SCADA perfecto para realizar funciones de adquisición, monitoreo, protección y control de datos. Al mismo tiempo, se puede considerar la introducción de aplicaciones como diagnóstico inteligente y predicción de carga para mejorar el nivel de inteligencia de las subestaciones. Además, es necesario prestar atención al diseño de instalaciones de Seguridad como sistemas de puesta a tierra y protección contra rayos para garantizar la seguridad del personal y el equipo.
3 optimización del funcionamiento de las subestaciones de las grandes empresas industriales
La gestión de la operación es la clave para la eficiencia de la subestación. Se debe establecer un sistema perfecto de gestión de operaciones, incluido el sistema de servicio, los procedimientos operativos, los planes de emergencia, etc. Se adopta un sistema avanzado de monitoreo para realizar el monitoreo en tiempo real del Estado de funcionamiento y la respuesta rápida a situaciones anormales. En términos de estrategia de mantenimiento, se puede combinar el mantenimiento del Estado y el mantenimiento preventivo para mejorar la fiabilidad del equipo y reducir los costos de mantenimiento.
La optimización de la eficiencia energética es una parte importante de la operación y gestión de subestaciones. La eficiencia energética se puede mejorar optimizando el modo de funcionamiento del transformador, configurando racionalmente el dispositivo de compensación de potencia reactiva y el factor de potencia. Al mismo tiempo, se puede utilizar el sistema de gestión energética para monitorear y analizar el consumo de energía de la subestación, identificar el potencial de ahorro de energía y formular medidas de mejora específicas. Además, se puede considerar la introducción de nuevos sistemas de energía y almacenamiento de energía para mejorar aún más la eficiencia energética y la fiabilidad del suministro de energía de las subestaciones.
Sistema de automatización integral de la subestación ancori acel - 1000
4.1 Resumen del programa
El sistema de monitoreo automatizado integral de la subestación acel - 1000 está compuesto por equipos de dos capas de capa de control de estación y capa de intervalo en función lógica, y se conecta con un sistema de red jerárquico y abierto. El equipo de la capa de control de la estación incluye el anfitrión de monitoreo, proporciona una interfaz de contacto hombre - máquina para operar en la estación, realiza funciones como gestionar el equipo de la capa intercalar de la Sala de control, forma el monitoreo de toda la estación y se comunica con el monitoreo remoto y el despacho; La capa de intervalo está compuesta por varios subsistemas secundarios, que todavía pueden completar de forma independiente la función de monitoreo local del equipo de la capa de intervalo en caso de fallo de la red de la capa de control de la estación y la capa de control de la estación.
En vista de la situación específica del proyecto, el esquema de diseño tiene una interfaz hombre - máquina altamente confiable, fácil de expandir y amigable. el sistema de monitoreo consta de dos partes: la capa de control de la estación y la capa de intervalo. se adopta una estructura de red distribuida jerárquica. la red de la capa de control de la estación adopta Ethernet con protocolo TCP / Ip. La red de la capa de control de la estación adopta una configuración de espera caliente de una sola red y dos Máquinas.
4.2 lugares de aplicación
Adecuado para la distribución del lado del usuario y la gestión de monitoreo y control del funcionamiento del sistema eléctrico por debajo de 35 Kv en edificios públicos, edificios industriales, edificios residenciales y otras industrias.
4.3 estructura del sistema
4.4. funciones del sistema
4.4.1 seguimiento en tiempo real
El sistema de automatización integral de la subestación acrel - 1000 muestra intuitivamente el Estado de funcionamiento de la línea de distribución en forma de mapa primario de distribución, monitorea la información de parámetros eléctricos como voltaje, corriente, potencia y factor de potencia de cada circuito en tiempo real, y monitorea dinámicamente el disyuntor, interruptor de aislamiento, cuchillo de tierra, etc., el Estado de Apertura y las señales de falla y alarma relacionadas de cada circuito de distribución.
4.4.2 manejo de alarmas
El sistema de monitoreo tiene la función de alarma de accidentes. La alarma de accidente incluye el salto del disyuntor causado por el funcionamiento anormal y la señal de acción del dispositivo de protección; La alarma previa incluye el cambio de posición del equipo general, la información anormal del estado, la cantidad simulada o la cantidad de temperatura que excede el límite, etc.
1) alarma de accidente. En el modo de Estado del accidente, la alarma de accidente emite inmediatamente una alarma acústica (el volumen de la alarma se ajusta arbitrariamente), la imagen de visualización de la estación de trabajo del operador cambia de color y parpadea para indicar el cambio de posición del equipo, mientras que la ventana emergente muestra las disposiciones de alarma roja, la alarma se divide en alarma en tiempo real y alarma histórica, las disposiciones de alarma histórica tienen la función de seleccionar consulta e impresión.
La alarma de accidente se realiza manualmente, confirmando la alarma una vez cada vez. Una vez confirmada la alarma, el sonido y el destello se detienen.
En la etapa de alarma de accidente, se permite la entrada de la próxima señal de alarma, es decir, la alarma no cubre el contenido de la alarma anterior. El procesamiento de alarmas tiene la función de definir o salir en el ordenador principal.
2) para cada valor medido (incluido el valor de la cantidad calculada), la secuencia del usuario establece cuatro límites de funcionamiento prescritos (límite inferior físico, límite inferior de alarma, límite superior de alarma y límite superior físico), que se definen como alarma previa y alarma de accidente, respectivamente.
3) el accidente del interruptor se salta al número de veces o el interruptor se tira al número de veces, se lanza un mensaje de alarma y se recuerda al usuario que lo revise.
4) modo de alarma.
Los métodos de alarma tienen muchas formas de expresión, incluyendo ventanas emergentes, parpadeo de imágenes, alarmas de sonido y luz, voz, mensajes de texto, teléfonos, etc., pero no se limitan a los métodos anteriores, los usuarios agregan o modifican la información de alarma de acuerdo con sus propias necesidades.
4.4.3 regulación y control
El operador realiza operaciones de control del equipo eléctrico que deben controlarse. El sistema de monitoreo tiene una función de monitoreo de operación, que permite al personal de monitoreo implementar el monitoreo en la estación de trabajo del operador para evitar errores de operación.
El control operativo se divide en cuatro niveles:
Control, control de mantenimiento in situ del equipo. Control con prioridad. Cuando el operador coloque el interruptor de conmutación remoto / local del equipo local en la posición local, todas las demás funciones de control se bloquearán y solo se realizará la operación in situ.
Control de nivel, control de reserva del compartimento. Su cambio con el control del tercer nivel se completa en la capa de intervalo.
Control de tercer nivel, control de nivel de control de la estación. Este nivel de control se completa en la estación de trabajo del operador, con el cambio de la capa de control remoto / estación.
Control de cuarto nivel, control remoto, prioridad.
En principio, el control del compartimento y el control local del equipo se utilizan como medios de operación de reserva o operación de mantenimiento. Para evitar operaciones erróneas, bajo cualquier método de control, es necesario adoptar operaciones paso a paso, es decir, seleccionar, volver a la escuela, ejecutar y establecer la contraseña del operador, Monitor y el Código de línea a nivel de estación para garantizar la seguridad y corrección de la operación. Para cualquier modo de operación, asegúrese de que el siguiente paso solo se realiza después de que se complete el último paso de operación. Solo se permite un modo de control al mismo tiempo.
Los equipos incluidos en el control son: disyuntores de 35 kV y menos; Interruptores de aislamiento de 35 kV o menos y interruptores de tierra para mecanismos eléctricos; Disyuntor de 380v de electricidad de estación; Grifo del transformador principal; La placa de conexión de retorno remoto y retorno remoto del dispositivo de protección de relés.
3) control cronológico. El operador realiza la operación de control de tiempo del equipo eléctrico que necesita ser controlado, establece el tiempo de arranque y apagado y completa el control de tiempo.
4) salida de control del sistema de monitoreo. Los puntos de contacto que controlan la salida son puntos de contacto pasivos, con una capacidad de 110v (220v) y 5a para DC y 220V y 5a para AC.
4.4.4 gestión de los derechos de los usuarios
El sistema establece la función de gestión de permisos de usuario, a través de la cual el sistema operativo no autorizado puede evitar que los grupos de permisos (como administradores, mantenedores, grupos de vigilantes, etc.) puedan definir diferentes permisos operativos, agregando nombres de usuario y contraseñas a cada grupo de permisos para proporcionar una garantía de seguridad confiable para el funcionamiento, mantenimiento y gestión del sistema.
4.5 configuración del hardware del sistema
| Ocasiones de aplicación | modelo | Imagen | Función de protección | ||
| Sistema Integrado de automatización de subestaciones de 35 KV | Acrel- 1000 |
| Puede mostrar el mapa de cableado principal de la subestación, simular el funcionamiento de la red de distribución y realizar el modo desatendido; De acuerdo con el registro de eventos secuenciales, la curva histórica y la grabación de fallas, ayudar al personal de operación y mantenimiento a realizar un análisis rápido de fallas, localizar y resolver problemas, y minimizar el tiempo de corte de energía; Adquisición en tiempo real de parámetros como corriente, voltaje, potencia, energía eléctrica y armónicos y fluctuaciones de voltaje de cada circuito y equipo, análisis de consumo de energía y gestión de eficiencia energética del sistema de distribución y equipo eléctrico | ||
| Puerta de enlace | ANet - 2E8S1 |
| 8 canales de Puerto serie rs485, aislamiento de acoplamiento óptico, 2 canales de interfaz ethernet, soporte para modbus rtu, modbus tcp, DL / t645 - 1997, DL / t645 - 2007, cjt188 - 2004, opcua y otros protocolos de acceso a datos, modbus TCP (maestro, esclavo), 104 (maestro, esclavo), consumo de energía de construcción, snmp, mqtt y otros protocolos de carga, soporte para transmisión de datos de punto de interrupción, esquema, json, soporte para tarjetas SD de 8 GB (32 gb), soporte para diferentes protocolos de reenvío de datos a múltiples plataformas; Múltiples configuraciones de alarma para cada dispositivo. Fuente de alimentación de entrada: AC / DC 220v, instalación de Guía. | ||
| 35kV / 10kV / 6kV Protección de arco | ARB6-A6 |
| Tiempo de acción: Criterio único del arco ≤ 3,8 ms Doble criterio de corriente de arco ≤ 7,8 ms | 0,4 kV a 35 kv: cada sección de bus está equipada con un motor principal. | |
| ARB6-A12 | |||||
| ARB6-A18 | |||||
| ARB6-A24 | |||||
| ARB6-A30 | |||||
| Selección | Interfaz Ethernet de 2 y 3 canales | ||||
| ARB-S0 |
| Sonda espectral pasiva de gran angular y ancho (sin batería, sin mantenimiento) Con función de filtro Aislamiento completo, sin composición metálica (no hay riesgos potenciales de Seguridad eléctrica) Fibra óptica ignífuga de doble hilo de apoyo (20 metros) | Gabinete de alta tensión: la Sala de autobuses está equipada con una sonda de arco, y la Sala de vehículos de mano y la Sala de cables pueden estar equipadas con una sonda de arco según sea necesario. Gabinete de baja tensión: se está configurando una sonda de arco frente a la fila principal de la madre. | ||
| ARB-S1 |
| Sonda ultravioleta pasiva de gran ángulo (sin batería, sin mantenimiento) Con función de filtro Interfaz estándar ST (aplicación de la red estatal) Fibra óptica ignífuga de doble hilo de apoyo (20 metros) | |||
| 35kV / 10kV / 6kV Calidad de la energía eléctrica del Gabinete de entrada Monitoreo en línea | APView500 |
| Corriente de voltaje de fase + corriente de secuencia cero tensión de secuencia cero, desequilibrio de tensión y corriente, potencia activa y reactiva y energía eléctrica, alarma de eventos y registro de fallas, armónicos (tensión / corriente 63 armónicos, armónicos entre 63 grupos, ángulo de fase armónicos, contenido de armónicos, Potencia armónica, tasa de distorsión armónica, factor k), fluctuación / parpadeo, aumento temporal de voltaje, caída temporal de voltaje, transitorio de voltaje, interrupción de voltaje, muestreo de forma de onda de 1024 puntos, activación y registro de tiempo, visualización en tiempo real de forma de onda y visualización de forma de onda de falla, almacenamiento de archivos en formato pqdif, memoria 32g, 16d0 + 22d1, comunicación 2rs485 + 1rs232 + 1gps, interfaz de red Ethernet de mantenimiento 3 (+ 1)la interfaz USB (puerto) + 1usb admite la lectura de datos en el disco USB y el Protocolo 61850. | ||
| 35kV / 100kV / 6kV Control inteligente de intervalos, Medición de la temperatura en el nodo | ASD500 |
| La pantalla LCD grande de 5 pulgadas muestra dinámicamente un mapa analógico y una indicación de almacenamiento de energía de resorte, visualización y bloqueo de energía eléctrica de alta tensión, inspección de electricidad, fase nuclear, control y visualización de temperatura de 3 canales, distancia / in situ, interruptor de apertura y cierre, indicación flash de preexposición de la perilla de almacenamiento de energía, indicación intacta de apertura y cierre, medición de tensión del Circuito de apertura y cierre, inducción humana, control de iluminación en el gabinete, 1 circuito ethernet, 2 canales rs485, 1 interfaz usb, cronometraje gps, medición inalámbrica de temperatura de los puntos eléctricos en el Gabinete de alta tensión, medición de temperatura de parámetros eléctricos completos, salida de pulso, salida de 4 a 20ma; | ||
| 35kV / 10kV / 6kV Medición de parámetros eléctricos de intervalo | APM830 |
| Tres fases (1, u, kw, kvar, kwh, kvarh, hz, cos 0), corriente de secuencia cero en, energía eléctrica de cuatro cuadrantes, tiempo real y demanda, valores de este mes y el mes anterior, desequilibrio de corriente y tensión, 66 tipos de alarma y 16 registros de eventos externos (soe), soporte para el registro extendido de tarjetas sd, 2 - 63 armónicos, 2d1 + 2d0, rs485 / modbus, pantalla lcd; | ||
| Devanado del transformador Detección de temperatura | ARTM-8 |
| 8 rutas de inspección de temperatura, Pt100 enterrado, interfaz rs485, 2 rutas de salida de relés; | ||
| Medición de la temperatura del conector del transformador medición de la temperatura del conector del Gabinete de entrada y salida de baja tensión medición de la temperatura | ARTM-Pn-E |
| La adquisición inalámbrica de medición de temperatura se puede conectar a 60 sensores inalámbricos de medición de temperatura; Medición de parámetros eléctricos completos como u, i, P y q; Salida de alarma de 2 vías; 1 ruta de comunicación rs485; | ||
| ATE400 |
| Fijación de la placa de aleación, extracción de energía por inducción de tc, corriente de arranque superior a 5a, rango de medición de temperatura - 50 - 125c, precisión de medición de ± 1 ° c; La distancia de transmisión inalámbrica está a 150 metros del vacío; | |||
| Ocasiones de aplicación | modelo | Imagen | Función de protección | otras funciones | |
| 35kV/10kV/ Línea de entrada de 6 KV | AM6-L |
| Protección de sobrecorriente de tres etapas (con dirección, bloqueo de baja tensión), protección de sobrecarga, alarma de desconexión pt, protección de Potencia inversa, coincidencia primaria de tres fases, reducción de carga de baja frecuencia, detección simultánea, protección de anillo cerrado, protección contra fallos de disyuntores; | Circuito de operación, Doble Puerto ethernet, Doble 485 boca, Cambio 4 - 20ma en 2 rutas Enviar y exportar, Grabación de fallas, Tiempo gps, Medición de toda la electricidad Medición de corriente continua
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| 35kV/10kV/ Alimentación de 6 KV | AM6-L | Protección de sobrecorriente de tres etapas (con dirección, bloqueo de baja tensión), protección de sobrecarga, alarma de desconexión pt, protección de Potencia inversa, coincidencia primaria de tres fases, reducción de carga de baja frecuencia, detección simultánea, protección de anillo cerrado, protección contra fallos de disyuntores; | |||
| Transformador principal de 35 KV (más de 2000kva) | AM6-D2/ AM-3 | Protección de rotura de velocidad diferencial de dos / tres vueltas, protección diferencial de frenado proporcional; | |||
| El AM6-TB | Medición y control de la protección de reserva del transformador, protección de sobrecorriente de tres secciones (con dirección, bloqueo de voltaje compuesto), protección no eléctrica, protección de ventilación de arranque, alarma de desconexión pt, elevación remota, bajada remota, parada de emergencia remota; | ||||
| 35kV/10kV/ Transformador de fábrica de 6 KV | AM6-S | Protección de sobrecorriente de tres etapas (con dirección, bloqueo de voltaje compuesto), sobrecorriente de secuencia cero, protección de sobrecarga (alarma / viaje), alarma de falla de control, alarma de desconexión pt, protección no eléctrica; | |||
| Motor de 35 KV (más de 2000kw) | AM6-MD | Protección de rotura rápida diferencial, protección diferencial proporcional, sobrecorriente, sobrecarga, bloqueo y otra protección integral del motor; | |||
| 10kV / 6kV Motor de inducción | AM6-M | Protección de sobrecorriente / sobrecorriente de secuencia cero / sobrecorriente de secuencia negativa, protección de sobrecarga (alarma / viaje), protección de baja tensión, alarma de desconexión pt, protección de bloqueo, horas extras de arranque, protección de sobrecarga térmica, desequilibrio de tensión; | |||
| 35kV / 10kV / 6kV Monitoreo PT | AM6-UB | PT empatado / desconectado, monitoreo pt; | |||
| 10kV / 6kV Condensadores | AM6-C | Protección de sobrecorriente de dos secciones / protección de sobrecorriente de secuencia cero, protección de sobrecarga (alarma / salto), alarma de desconexión pt, salto de Sobretensión / baja tensión, protección de tensión / corriente desequilibrada; | |||
| 35kV/10kV/ Autobús de 6 KV | El AM6-B | Preparación de dos líneas de entrada / preparación de madre / preparación adaptativa, preparación de corte conjunto, protección de sobrecorriente de tres etapas (con dirección, bloqueo de voltaje compuesto), alarma de desconexión pt, desconexión / alarma de sobrecarga, sincronización de inspección, protección de anillo cerrado; | |||
5 Resumen
El diseño científico y razonable de la subestación es la base para garantizar su funcionamiento seguro y confiable, y se debe prestar atención al diseño de la ubicación, la selección de equipos y el diseño del sistema de automatización; La estrategia de gestión de operaciones y las medidas de optimización de la eficiencia energética pueden mejorar significativamente la eficiencia operativa y los beneficios económicos de las subestaciones; En el futuro, con el desarrollo de la tecnología de red inteligente, las subestaciones de las grandes empresas industriales se desarrollarán en una dirección más inteligente y automatizada, proporcionando a las empresas un suministro de energía más confiable.