Რატომ აკმაყოფილებს გადართვის აპარატურა ელექტროენერგეტიკის ავტომატიზაციის საჭიროებებს?

Კომუტაციური აპარატურის მნიშვნელობა ელექტრომომარაგების განაწილებასა და ავტომატიზაციაში

Როგორ უზრუნველყოფს კომუტაციური აპარატურა საიმედო ელექტრომომარაგების განაწილებას ავტომატიზირებულ სისტემებში

Კომუტაციური აპარატურა წარმოადგენს თანამედროვე ელექტროქსელების ძირეულ საყრდენს, რომელიც იზოლირებს გაუმართაობებს, აკონტროლებს დატვირთვის შეცვლას და უზრუნველყოფს ოპერაციული უწყვეტობას. ავტომატიზირებულ სამრეწველო საწარმოებში, თანამედროვე სახსენი და რელეები შეამცირებენ შეჩერების დროს 27%-ით შედარებით ხელით ჩარევის მეთოდთან (Energy Systems Journal, 2023). ეს კომპონენტები სინერგიულად მუშაობს პროგრამულად ლოგიკური კონტროლერებთან (PLC) იმისთვის, რომ:

• Მomentalurad გადაამისამართოს ელექტროენერგია გადატვირთვის დროს
• Მნიშვნელოვანი დატვირთვების პრიორიტეტულობა წარმოების პროცესებში
• Ძაბვის დაცემების შემცირება 0,1 წამზე ნაკლები დროით

Ავტომატიზაციის თავსებადობა საშუალებას აძლევს საწარმოებს განაგრძონ წარმოების ციკლები შეჩერების გარეშე, მიუხედავად ქსელში ხდებადი ხარვეზებისა.

Სარეგულირებო აპარატურის ინტეგრაცია SCADA-სა და IoT-სთან რეალურ დროში მონიტორინგისთვის

Ახალგაზრდა სარეგულირებო აპარატურა უფრო მარტივად ინტეგრირდება ზემოთ აღნიშნული კონტროლისა და მონაცემთა შეგროვების (SCADA) სისტემებთან და IoT სენსორებთან, რაც ქმნის ცენტრალიზებულ მონიტორინგის ეკოსისტემას. 68%-ზე მეტი სარგებლობის ოპერატორი ახლა იყენებს სარეგულირებო აპარატურას ჩაშენებული სენსორებით, რომლებიც აკონტროლებენ:

Ეს ინტელექტუალური სისტემები აღწერენ მონაცემებს IEC 61850 პროტოკოლების საშუალებით, რაც ოპერატორებს საშუალებას აძლევს ენერგიის ნაკადის ოპტიმიზაციას და ანომალიების გამოვლენას შეცდომების მოხდენამდე.

Შემთხვევის შესწავლა: ინტელექტუალური ქვესადგურის ავტომატიზაცია ციფრული გამრთველი აპარატურის გამოყენებით გერმანიაში

2022 წლის საპილოტე პროექტმა ბავარიაში ჩაანაცვლა ძველი ელექტრომექანიკური გამრთველი აპარატურა ციფრული სისტემებით, რომლებიც მოიცავდნენ ბოჭკო-ოპტიკურ დენის სენსორებს და Ethernet-ზე დაფუძნებულ კომუნიკაციას. ამ განახლებამ მიაღწია:

• 40%-ით უფრო სწრაფი დაზიანების აღმოფხვრა (0.83 ციკლი წინააღმდეგ 1.4 ციკლისა)
• შემსვლელი მომსახურების ვიზიტების 92%-იანი შემცირება
• 18%-იანი გაუმჯობესება ქსელის საიმედოობის მაჩვენებლებში

Ეს გარდაქმნა საშუალებას აძლევს რეალურ დროში დატვირთვის ბალანსირებას 23 აღდგენადი ენერგიის წყაროს გასწვრივ, ხოლო ელექტროენერგიის ხელმისაწვდომობა შენარჩუნდა 99.998%-ზე — ეს სტანდარტი ახლა მიღებულია ევროკავშირის 14 წევრმა სახელმწიფომ ქვესადგურების მოდერნიზებისთვის.

Გამძლე და თვითშემკვრელი ქსელების უზრუნველყოფა საკონტაქტო აპარატურის საშუალებით

Გამტარობის დაზიანების აღმოჩენისა და თვითშემკვრელი ქსელების მხარდაჭერა ინტელექტუალური საკონტაქტო აპარატურის ფუნქციების საშუალებით

Დღევანდელი საკონტროლო მოწყობილობები იყენებენ ინტერნეტთან დაკავშირებულ სენსორებს და ინტელექტუალურ ალგორითმებს, რომლებიც ხაზზე პრობლემებს ადასტურებენ უფრო მცირე 15 მილიწამში, რაც დაახლოებით 20-ჯერ უფრო სწრაფია ძველი რელეს სისტემების შედარებით, როგორც აღნიშნულია MarketDataForecast-ის წლიურ პროგნოზში. ამ სწრაფ აღმოჩენასთან ერთად შესაძლებელი ხდება ავტომატური ქსელის ხელახლა გადაწესება როდესაც რაღაც ირღვევა, რაც ქვეყნის იმ ზონებში, სადაც ელექტროენერგიის საიმედოობა ყველაზე მეტად მნიშვნელოვანია, გათიშვების ხანგრძლივობას დაახლოებით 60%-ით ამცირებს. სისტემა შეიცავს სხვადასხვა დიფერენციული დაცვის მექანიზმებს და მიმართულებით გადატვირთვის რელეებს, რომლებიც საშუალებას აძლევს ელექტრო კომპანიებს დაზიანებული სექციების გამორთვას სერვისის შეწყვეტის გარეშე სხვა ადგილებში. ასეთი არჩევითი იზოლაცია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია საავარიო სიტუაციების დროს, მაგალითად ჰოსპიტალებში ან მონაცემთა ცენტრებში, სადაც უწყვეტი მუშაობა აბსოლუტურად აუცილებელია.

Შემთხვევის ანალიზი: ავტომატური ხელახლა ჩართვის საკონტროლო მოწყობილობების გამოყენება ინდოეთის სოფლის მიკროქსელებში

2022 წელს მაჰარაშტრაში ჩატარებულმა გამოცდამ აჩვენა, რომ ეს სპეციალური გადართვები მკვეთრად შეამცირეს სახლებში ელექტროენერგიის გათიშვების ხანგრძლივობა მზის მიკროქსელებში. ძალიან ხანგრძლივი და თითქმის საათნახევარიანი გათიშვის ნაცვლად, მომხმარებლებმა მხოლოდ მოკლე მომენტის გათიშვა განიცადეს – დაახლოებით 22 წამის განმავლობაში. ამ სისტემის ეფექტურობის მიზეზი შესაძლებლობაა განასხვავოს დროებითი ხარვეზები, მაგალითად, ფრინველის ხაზზე შეეხვება, და რეალური დაზიანება, რომელიც საჭიროებს შეკეთებას. სისტემამ 100-ჯერ 98-ჯერ წარმატებით აღადგინა ელექტრომომარაგება იმის გარეშე, რომ ვინმე უნდა აეხვეოდა სვეტებს ან იძახებდა ინჟინერებს. დღეს იგივე ტექნოლოგია უზრუნველყოფს ელექტრომომარაებას დაახლოებით 47 ათასი სახლისთვის, რომლებიც განლაგებულია რეგიონში მდებარე 83 სოფელში. და რადგან იგი შეიმუშავეს მოდულების სახით, რომლებიც ერთმანეთს ერგებიან, როგორც სამშენი ბლოკები, სხვა ტერიტორიებზე მომსახურების გაფართოება არა მხოლოდ შესაძლებელია, არამედ საკმაოდ მარტივიც კი აღმოჩნდა იმ პირების თქმით, ვინც ამას უკვე განახორციელა.

Ტენდენციის ანალიზი: ინტელექტუალური ელექტრომომარაგების ზრდა სამრეწველო ავტომატიზაციაში (2020–2030)

Თვითშემკვრელი სარქნის გლობალური ბაზარი 2030 წლის ჩათვლით 8,2%-ით იზრდება, რაც გამოწვეულია აღდგენადი ენერგიის ინტეგრაციის მოთხოვნებით და ჭეშმარიტი ქსელის მოდერნიზაციის პროგრამებით. ძირეული ადოპტირების ნიმუშები აჩვენებს:

• ახალი სამრეწველო საშენი ფარგლების 72% მიუთითებს IEC 61850-თან შესაბამის სარქნეს
• 9–14%-იანი ენერგიის დანახოსტვა დინამიური დატვირთვის ბალანსირებით
• Პრედიქტიული შემსვლის ალგორითმები აგრძელებენ მოწყობილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობას 40%-ით

Ენერგოეფექტიანობის, უსაფრთხოების და ოპერაციული საიმედოობის გაუმჯობესება

Თანამედროვე სარქნის სისტემები ელექტრო ინფრასტრუქტურის სამ ძირეულ პრიორიტეტს ეხება: ენერგიის დანაკარგის შემცირებას, პერსონალის დაცვას და შეუფერხებელი ოპერაციების უზრუნველყოფას.

Ენერგიის დანაკარგის შემცირება სარქნის კონტროლის საშუალებით გამჭვირვალე დატვირთვის მართვით

Საწყობი მოწყობილობები 7–12% შეამცირებს ენერგოდანაკარგს ადაპტური დატვირთვის ბალანსირებისა და სიმძლავრის კოეფიციენტის კორექციის შესახებ (2025 წლის ინდუსტრიული ანალიზი). ეს სისტემები დინამიურად არეგულირებს ძაბვის დონეს და ხელახლა ანაწილებს დატვირთვას პიკური მოთხოვნის დროს, რათა თავიდან აიცილოს ტრანსფორმატორების გადატვირთვა. რეალურ დროში ჰარმონიკული ფილტრაცია ამცირებს უსარგებლო დენებს, ხოლო კონდენსატორული ბანკები ინარჩუნებს ოპტიმალურ სიმძლავრის კოეფიციენტს (>0.95) მთელი ინდუსტრიული საწარმოების მასშტაბით.

Პერსონალის უსაფრთხოების გაუმჯობესება დისტანციური ექსპლუატაციით და არკის შოკის შემცირებით

Თანამედროვე კონსტრუქციები 60%-ით ამცირებს არკის შოკის რისკს ძველი სისტემების შედარებით, მიწის დონის გამჭოლებისა და ინფრაწითელი დამცავი საფარის წყალობით. ოპერატორები უსაფრთხო მანძილიდან აკონტროლებენ 11–33 კვ-იან საწყობ მოწყობილობებს უსაფრთხო HMI-ების საშუალებით, რაც აღმოფხვრის 92% მაღალი ძაბვის გამოვლენის შემთხვევას.

Ხარჯებისა და უსაფრთხოების ბალანსი მაღალი ძაბვის საწყობი მოწყობილობების გაშლისას

Ვაკუუმური გამღები და აირით შევსებული გამრთველი აპარატურა (GIS) 40%-ით ნაკლებ სივრცეს იკლავს ჰაერით შევსებული კონსტრუქციების შედარებით, ხოლო დიელექტრიკული საიმედოობა 99,9%-ზე მეტი რჩება. ცხოვრების ციკლის ღირებულების ანალიზი აჩვენებს, რომ GIS 72 კვ-ზე მეტი გამოყენების შემთხვევაში ხდება ღირებულებით კონკურენტუნარიანი, რადგან შემცირდება მომსახურების და ტერიტორიის საჭიროება.

Მოდულური გამრთველი აპარატურის ამოცანებით ძველი სისტემების განახლების სტრატეგია

Ფაზობრივად განხორციელებული რეკონსტრუქცია კომპარტმენტული გამრთველი აპარატურის გამოყენებით 85% კომპონენტის გამოყენების შესაძლებლობას იძლევა განახლების დროს. სტანდარტიზებული ავტობუსების ინტერფეისები საშუალებას აძლევს იოთ სენსორებისა და ციფრული რელეების დახვეწით ინტეგრირებას სრული სისტემის გამორთვის გარეშე.

Ციფრული ორიგინალი და პრევენტიული მომსახურება: გამრთველი აპარატურის მართვის მომავალი

Დღეს ენერგეტიკული სისტემები მიმართულია პრობლემების წინასწარ პროგნოზირებისკენ, იმის ნაცვლად, რომ მხოლოდ მათ შემდეგ გადაჭრან. ციფრული ანალოგის (digital twin) ტექნოლოგია ბოლო დროს მნიშვნელოვნად გავრცელდა, რაც მოწყობილობების შეჩერების დროს 45%-ით შეამცირა, ხოლო შესანახადობის ხარჯები – დაახლოებით 30%-ით, როგორც აჩვენებს Smart Energy-ის წინა წლის კვლევა. როდესაც კომპანიები ქმნიან ფიზიკური სარქვლების ასეთ ვირტუალურ ანალოგებს, ისინი შემიძლია მოდელირების საშუალებით შეაფასონ მათი მუშაობა დატვირთვის ცვლილების დროს და ხელოვნური ინტელექტის ანალიზის ინსტრუმენტებით განსაზღვრონ მომსახურების ნიშნები. მაგალითად, ერთ-ერთმა მთავარმა წარმოებელმა 2023 წელს შუა სიძლიერის სარქვლის სისტემაში გამართვის დრო 40%-ით შეამცირა, უბრალოდ იმიტომ, რომ სენსორების მიმდინარე მონაცემები შეადარა წარსულში გამართვის ისტორიას. ასეთი პროაქტიული მიდგომა მთელი ინდუსტრიის მასშტაბით მომსახურების ოპერაციების გადამყარებას უწყობს ხელს.

Დიგიტალური წყვილების გამოყენებით პროგნოზირებადი შემსვლელობა შეიძლება წინასწარ განსაზღვროს 72 საათით ადრე 89%-იანი სიზუსტით გარდაქმნის დეგრადაცია საკონტაქტო აპარატებში, რაც საშუალებას აძლევს დროულად ჩაერიოს ჩარევები. ეს მიდგომა ინტეგრირებს IoT-იდან მიღებულ ტემპერატურის, ვიბრაციის და ნაწილობრივი გამონადენის გაზომვებს მანქანური სწავლების ალგორითმებთან ერთად, რათა შეფასდეს გამანაწილებელი მოწყობილობის მთლიანი მდგომარეობა.

Მომავალში ახალგაზრდა ღრუბლის ბაზის დიაგნოსტიკური პლატფორმები შესაძლებლობას იძლევა დაშორებული ქსელების მასშტაბით დაშორებული მონიტორინგის, ხოლო სასაზღვრო კომპიუტერი 85% სენსორულ მონაცემებს ადგილობრივად ამუშავებს შეფერხების შესამცირებლად. საჯარო სამსახურები, რომლებიც იყენებენ ამ ჰიბრიდულ არქიტექტურებს, შეამცირებენ შემსვლელობასთან დაკავშირებულ გათიშვებს 55%-ით ტრადიციული მეთოდების შედარებით.

Სკალირებადობისა და შეთავსებადობის უზრუნველყოფა თანამედროვე ავტომატიზაციის ეკოსისტემებში

Გამანაწილებელი მოწყობილობებსა და კონტროლის პროტოკოლებს შორის შეთავსებადობის მიღწევა (IEC 61850, Modbus)

Ამჟამინდელ სართავ აპარატურას უნდა უმშლავდეს სხვადასხვა სამრეწველო ავტომატიზაციის პროტოკოლთან, მაგალითად, IEC 61850-თან, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ქვესადგურებში, და Modbus-თან, რომელიც აღჭურვილობის მუშაობის მონიტორინგისთვის გამოიყენება. ახლანდელი კვლევები აჩვენებს, რომ ინტეროპერაბელობის პრობლემების დაახლოებით ორი მესამედი გამოწვეულია პროტოკოლების შეუსაბამობით, რასაც ინტელექტუალური სართავი აპარატურა შესაბამისი პროტოკოლის გადაყვანის ტექნოლოგიის გამოყენებით აგვარებს. ეს განვითარებული სისტემები ფუნქციურად ასრულებს თარჯიმანის როლს ძველი სტილის SCADA სისტემებსა და ახალგაზრდა IoT ქსელებს შორის, არ შეულახავს უსაფრთხოების მოთხოვნებს. როგორც ქსელური რობოტების შესახებ კვლევებმა აჩვენა, თუ კომუნიკაციის სტანდარტები ერთგვაროვანია, ეს საშუალებას აძლევს ოპერატორებს მყისვე გამოავლინონ ხარვეზები დიდი ტერიტორიის მასშტაბით გაშლილ რამოდენიმე ადგილზე. ასეთი შესაძლებლობა აუცილებელია ელექტროენერგეტიკული კომპანიებისთვის, რომლებიც დღესდღეობით მუშაობენ რთულ შერეულ AC და DC ქსელურ კონფიგურაციებთან.

Გაფართოებადი სამრეწველო ქარხნებისთვის სართავი აპარატურის მასშტაბირებადი არქიტექტურის დაგეგმვა

Მასშტაბირებადობაზე ორიენტირებული გამტარობის სისტემები ქარხნებს ელექტროენერგიის სიმძლავრის გაზრდაში ეხმარება, რადგან ისინი მოდულური კომპონენტებითა და ღრუბლოვან სისტემებთან დაკავშირებული კონტროლერებით არიან აღჭურვილი. როდესაც საწარმოები აყენებენ მიკრო სასურათო სისტემებს, ხშირად აღმოაჩენენ, რომ შეკრებადი შუა ძაბვის მოდულების გამოყენება დაახლოებით 40%-ით ამცირებს მონტაჟის დროს ტრადიციულ ფიქსირებულ სისტემებთან შედარებით. უმეტესი ექსპერტი არჩევანს აკეთებს მოდულურ კონსტრუქციებზე, რომლებსაც აქვთ ღია აპლიკაციური პროგრამული ინტერფეისები, რადგან ეს მნიშვნელოვნად ამარტივებს მომავალში ახალი დისტრიბუციული ენერგეტიკული რესურსების დამატებას ან ხელოვნური ინტელექტით დაფრენილი მოწყობილობების ინტეგრაციას. ეკონომიაც მნიშვნელოვანია: ათწლიან პერიოდში კომპანიები აღნიშნავენ რეკონსტრუქციის ხარჯების დაახლოებით 32%-ით შემცირებას. გარდა ამისა, ასეთი სისტემები თითქმის შეუფერხებლად მუშაობს დაახლოებით 99,98% მუშა დროით. ადგილებისთვის, სადაც მოწყობილობის შეჩერება ფულად ექსპრესირებულ ზარალს უტოლდება — მაგალითად, ავტომობილების წარმოების ქარხნებში ან მონაცემთა ცენტრებში, სადაც მომსახურებები უწყვეტად მუშაობს, — ასეთი საიმედოობა მნიშვნელოვან განსხვავებას ქმნის ოპერაციების გაფართოების დროს.

Ხელიკრული

Როგორია სარელსო აპარატურის როლი ავტომატიზირებულ სისტემებში?

Სარელსო აპარატურა ავტომატიზირებულ სისტემებში ხელს უწყობს დაზიანებების იზოლირებაში, დატვირთვის გადახრების მართვაში და ოპერაციული უწყვეტობის შენარჩუნებაში, რაც უზრუნველყოფს უწყვეტ ელექტროენერგიის განაწილებას შეფერხებების გარეშე.

Როგორ ინტეგრირდება სარელსო აპარატურა SCADA-სა და IoT სისტემებთან?

Თანამედროვე სარელსო აპარატურა SCADA-სა და IoT სისტემებთან ინტეგრირდება ჩაშენებული სენსორების გამოყენებით და მონაცემების გადაცემით IEC 61850 პროტოკოლების საშუალებით ცენტრალიზებული მონიტორინგისა და ანომალიების აღმოჩენის მიზნით.

Რა სარგებლობა მიიღება ციფრული სარელსო აპარატურის გამოყენებით ქსელის მართვისას?

Ციფრული სარელსო აპარატურა იძლევა უპირატესობებს, როგორიცაა უფრო სწრაფი დაზიანების აღმოფხვრა, შემცირებული შემოწმების ვიზიტები, გაუმჯობესებული ქსელის საიმედოობა და რეალურ-დროში დატვირთვის ბალანსირება უკეთესი ენერგომენეჯმენტისთვის.

Როგორ სარგებლობს პროგნოზირებადი შემსვლელობა ციფრული ანალოგის (digital twinning) გამოყენებით სარელსო აპარატურის მართვისას?

Დიჯიტალური წყვილების გამოყენებით პროგნოზირებადი შემსრულებელი მომსახურება პრობლემებს წინასწარ იკვლევს, რაც აღჭურვილობის შეჩერების და შემსრულებელი მომსახურების ხარჯების შემცირებას უზრუნველყოფს შესრულების მოდელირების და ხანგრძლივობის ნიშნების ანალიზის საშუალებით, რომელიც ხელოვნური ინტელექტის ინსტრუმენტებზეა დაფუძნებული.