Неліктен ажыратқыш құралдар электр энергетикасының автоматтандыру қажеттіліктеріне сәйкес келеді?

Электр энергиясын таратуда және автоматтандыруда ажыратқыш қондырғылардың маңызды рөлі

Автоматтандырылған жүйелерде сенімді электр энергиясын таратуды қамтамасыз ету үшін ажыратқыш қондырғылар қалай жұмыс істейді

Ажыратқыш қондырғылар заманауи электр желілерінің негізін құрайды, себебі олар ақауларды бөліп тастайды, жүктеме тербелістерін басқарады және жұмыс істеу үздіксіздігін сақтайды. Автоматтандырылған өнеркәсіптік қондырғыларда дамыған қорғаныс құрылғылары мен реле құрылғылары (Energy Systems Journal, 2023) қолмен басқаруға қарағанда тоқтап тұру уақытын 27% қысқартады. Бұл компоненттер программаланатын логикалық контроллерлермен (ПЛК) синергиялық жұмыс істейді:

• Асырау жүктеме кезінде электр энергиясын лездік бағыттау
• Өндірістік процестердегі критикалық жүктемелердің басымдығын қамтамасыз ету
• 0,1 секундтан кем болатын кернеу құлдырауын азайту

Бұл автоматтандыруға ыңғайлылығы объектілердің желілік бұзылулар кезінде өндірістік циклдарды үзбей жалғастыруына мүмкіндік береді.

Нақты уақытта бақылау үшін SCADA және IoT-пен қосылатын коммутациялық қондырғылардың интеграциясы

Қазіргі заманғы коммутациялық қондырғылар қадағалау және деректерді жинау жүйесіне (SCADA) және IoT сенсорларына тегіс бірігеді, орталандырылған бақылау экожүйесін құрады. Қазір 68%-ден астам коммуналдық операторлар изоляцияның нашарлауын

Бұл ақылды жүйелер IEC 61850 протоколдары арқылы деректерді жібереді, операторларға энергия ағынын оптимизациялауға және істен шығу алдында аномалияларды анықтауға мүмкіндік береді.

Зерттеу мысалы: Германияда сандық қосқыштарды қолданып ақылды тарату қондырғысының автоматтандырылуы

2022 жылғы Баварияда жүргізілген тәжірибелік жобада көне электромеханикалық қосқыштар оптикалық-талшықты ток сенсорлары мен Ethernet негізіндегі байланысы бар сандық жүйелермен ауыстырылды. Жаңарту нәтижесінде қол жеткізілді:

• қате оқиғаларды жою уақыты 40% жылдам (0,83 цикл қарсы 1,4 цикл)
• техникалық қызмет көрсету үшін шақырулардың 92% азайды
• электр желісінің сенімділігін бағалау көрсеткіштері 18% жақсарды

Бұл түрлендіру 23 жаңартылатын энергия көздері арасында нақты уақыт режимінде жүктемені теңестіруге мүмкіндік берді және 99,998% қуат қолжетімділігін сақтады — бұл критерий қазір субстанцияларды заманауылату үшін 14 ЕО мүше мемлекетінің қабылдаған стандарты болып табылады.

Дамымақшы коммутациялық құрылғылар арқылы желінің төзімділігі мен өзін-өзі емдеу мүмкіндіктерін қамтамасыз ету

Ақылды коммутациялық құрылғылар функциялары арқылы ақауларды анықтау және өзін-өзі емдейтін желілерді қолдау

Бүгінгі күнгі қосқыштардың жинағы интернетке қосылған сенсорлар мен сызықтағы ақауларды өткен жылы MarketDataForecast деректері бойынша ескі релелік жүйелерге қарағанда шамамен 20 есе тезірек, тек 15 миллисекунд ішінде анықтай алатын интеллектуалды алгоритмдерді пайдаланады. Бұл жылдам анықтау электр желілерін автоматты түрде қайта баптау мүмкіндігін береді, нәтижесінде электр энергиясының сенімділігі ең маңызды болып табылатын қала аудандарында үзілістердің ұзақтығы шамамен 60% қысқарады. Жүйеге дифференциалдық қорғаныс механизмдері мен бағытталған артық тоқ релелері кіреді, олар электр компанияларының басқа жерлерде қызмет көрсетуді тоқтатпай-ақ ақау бөліктерді өшіруге көмектеседі. Үздіксіз жұмыс істеу абсолютті қажет болатын ауруханалар мен деректер орталықтары сияқты төтенше жағдайлар кезінде мұндай таңдамалы изоляция ерекше маңызды болып табылады.

Зерттеу жағдайы: Үндістанның ауылдық микрожелілерінде автоқайта қосылу қосқыштарын енгізу

2022 жылы Махараштраның сынақ нұсқасында осы ерекше ажыратқыштар күн энергиясымен жұмыс істейтін микросеткаларда электр қосудың уақытша тоқтауын едәуір азайтқаны көрсетілді. Токтың қайта орнына келуіне бір сағаттан аса күтуге тура келмей, адамдар шамамен 22 секундқа созылатын қысқа мерзімді қосу-өшіруге ғана тап болды. Бұл жүйенің жақсы жұмыс істеуінің себебі – қатардан тыс оқиғаларды (мысалы, құстың желіге соғылуы) нақты жөндеу қажеттілігін ажыратуға мүмкіндік беретін интеллектуалды жүйесінде. Жүйе бағандарға шығу немесе инженерлерді шақыру қажет болмай-ақ 100 реттің 98-інде токты сәтті қайта қоса алды. Қазіргі уақытта осы технология аймақтағы 83 ауылда таратылған шамамен 47 мың үйде электр қуатын үздіксіз жеткізуді қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, оны құрамдас бөліктері «құрылыс блоктары» сияқты бір-біріне сәйкес келетіндей етіп жасағандықтан, оның қамтитын аймағын кеңейту тек мүмкін ғана емес, сонымен қатар оны енгізгендердің айтуынша, өте қарапайым.

Тренд талдауы: Өнеркәсіптік автоматтандырудағы интеллектуалды қосқыш аппараттардың өсуі (2020–2030)

Өзін-өзі түзету құрылғысының глобалды нарығы 2030 жылға дейін жыл сайын 8,2% өседі, бұл қозғалыс көздерін интеграциялау міндеттемелері мен ақыллы желілерді заманауылату бағдарламалары арқасында болады. Негізгі енгізу үлгілері мынаны көрсетеді:

• жаңа өндірістік объектілердің 72%-ы IEC 61850 стандартына сәйкес келетін қосқыш құрылғыларын көрсетеді
• Динамикалық жүктеме тепе-теңдігі арқылы 9–14% энергия үнемдеу қол жеткізілді
• Болжамды техникалық қызмет көрсету алгоритмдері жабдықтардың қызмет ету мерзімін 40% арттырады

Энергияны пайдалану тиімділігін, қауіпсіздікті және жұмыс істеу сенімділігін арттыру

Қазіргі заманғы қосқыш құрылғылары электр энергетикасындағы үш маңызды мәселені шешеді: энергияның кетуін азайту, персоналды қорғау және үзіліссіз жұмыс істеуді қамтамасыз ету.

Қосқыш құрылғыларының басқаруы арқылы ақылды жүктеме басқару арқылы энергия шығынын азайту

Адаптивті жүктемені теңестіру және қуат коэффициентін түзету арқылы жетілдірілген коммутациялық құрылғылар энергия шығынын 7–12% азайтады (2025 жылғы салалық талдау). Бұл жүйелер трансформатордың асып кетуін болдырмау үшін ток көтерілген кезде кернеу деңгейлерін динамикалық түрде реттеп, жүктемені қайта бөледі. Нақты уақыт режиміндегі гармоникалық сүзгіш пайдаланылмайтын токтарды азайтады, ал конденсаторлық блоктар өнеркәсіптік объектілерде оңтайлы қуат коэффициентін (>0,95) ұстап тұрады.

Қашықтан басқару және доғалық шарлауды болдырмау арқылы персоналдың қауіпсіздігін арттыру

Жергілікті ажыратқыштар мен инфрақызыл сәулелерді экранирование арқылы заманауи конструкциялар ескі жүйелермен салыстырғанда доғалық шарлау қаупін 60% азайтады. Операторлар 11–33 кВ коммутациялық қондырғыларды қауіпсіз қашықтықтан HMI арқылы бақылайды, бұл жоғары кернеуге ұшырау оқиғаларының 92%-ын жояды.

Жоғары кернеулі коммутациялық қондырғыларды орнатуда қауіпсіздік пен шығындарды теңестіру

Вакуумдық үзгіштер мен газбен изоляцияланған қосқыш құрылғылар (GIS) ауамен изоляцияланған конструкциялармен салыстырғанда 40% кеңістікті үнемдейді және >99,9% диэлектрик сенімділігін сақтайды. Өмірлік цикл құнын талдау GIS-тың 72 кВ және одан жоғары қолданылуларда қызмет көрсетудің төмендеуі мен жерге деген талаптар арқылы шығындардың бәсекеге қабілетті екенін көрсетеді.

Модульді қосқыш құрылғылар шешімдерін пайдаланып ескі жүйелерді жаңарту стратегиясы

Бөліктелген қосқыш құрылғыларды пайдаланып кезең-кезеңімен жаңарту жаңарту кезінде 85% компоненттерді қайта пайдалануға мүмкіндік береді. Стандартталған шинабар интерфейстері бүкіл жүйені тоқтатпай-ақ IoT сенсорлары мен сандық релелерді біртіндеп интеграциялауға мүмкіндік береді.

Сандық егіз бен болжау негізіндегі қызмет көрсету: Қосқыш құрылғыларды басқарудың болашағы

Қазіргі қуат жүйелері мәселелер пайда болғаннан кейін оларды шешуден гөрі, алдын ала болжауға ұмтылуда. Цифрлық егізектер технологиясы соңғы жылдары осы салада үлкен әсер қалдырды, Smart Energy-дің өткен жылғы зерттеуіне сәйкес, жабдықтардың тоқтап тұру уақытын шамамен 45 пайызға, ал техникалық қызмет көрсету шығындарын шамамен 30 пайызға дейін қысқартты. Компаниялар нақты ажыратқыш элементтерінің осындай виртуалды көшірмесін жасаған кезде, жүктеме өзгерген кезде жұмыс істеу сипаттамаларын көру үшін модельдеулерді жүргізе алады және жасанды интеллект талдау құралдарын қолдана отырып, тозу белгілерін анықтай алады. Мысалы, ірі өндірушілердің бірі орташа кернеулі ажыратқыш орнатымы 2023 жылы ақауларды түзету жылдамдығын 40 пайызға арттырды, себебі олар нақты сенсорлық көрсеткіштерді өткен уақыттағы істен шығу деректерімен салыстырды. Осындай ынталандырушы тәсіл өнеркәсіптегі техникалық қызмет көрсету операциялары үшін ойынның ережесін өзгертуде.

Сандық егіздерді пайдалану өшіргіштердегі изоляцияның 72 сағат бұрын, 89% дәлдікпен тозуын болжауға мүмкіндік береді және уақытылы салынуға мүмкіндік туғызады. Бұл тәсіл коммутациялық қондырғылардың жағдайын жан-жақты бағалау үшін IoT деректерінен алынған температура, тербеліс және жартылай разряд өлшеулерін машиналық оқу алгоритмдерімен үйлестіреді.

Алдағы уақытта дамушы бұлттық диагностикалық платформалар таратылған желілер бойынша қашықтан бақылау мүмкіндігін ұсынады, сонымен қатар шеткі есептеу 85% сезгіш деректерін жергілікті түрде өңдейді, бұл кідіруді азайтады. Осындай гибридтік архитектураларды қабылдаған электр желілері дәстүрлі әдістерге қарағанда техникалық қызмет көрсетуге байланысты үзілістерді 55% азайтады.

Қазіргі заманғы автоматтандыру экожүйелерінде масштабталу мен үйлесімділікті қамтамасыз ету

Коммутациялық қондырғылар мен басқару протоколдары арасындағы үйлесімділікті қамтамасыз ету (IEC 61850, Modbus)

Бүгінгі қосқыш құрылғылар трансформаторлық подстанцияларда негізінен қолданылатын IEC 61850 және жабдықтың жұмыс сапасын бақылау үшін Modbus сияқты әртүрлі өнеркәсіптік автоматтандыру протоколдарымен тікелей жұмыс істеуі керек. Соңғы зерттеулердің көрсетуінше, барлық ынтымақтастық мәселелерінің шамамен екі үштен бірі протоколдардың сәйкессіздігіне байланысты, ал осындай мәселені ақылды қосқыш құрылғылар ішкі протоколдарды түрлендіру технологиясын қолдану арқылы шешеді. Бұл дамыған жүйелер тікелей SCADA жүйелері мен жаңа IoT желілері арасында аудармашы ретінде жұмыс істейді, бұл кезде қауіпсіздік талаптары бұзылмайды. Желілік робототехника зерттеулерін қарастырсақ, байланыс стандарттары тұрақты болған кезде операторлар үлкен аймақтарға таралған бірнеше орындарда дереу ақауларды анықтай алады. Қазіргі кезде қуат компаниялары үшін күрделі айнымалы және тұрақты ток желілерінің аралас конфигурацияларымен жұмыс істеу кезінде осындай мүмкіндік толықтай маңызды.

Өсіп келе жатқан өнеркәсіптік зауыттар үшін Масштабталатын Қосқыш Құрылғылар Архитектурасын Жобалау

Модульді компоненттер мен бұлттық жүйеге қосылатын басқару элементтері арқасындай өнеркәсіптік кәсіпорындардың электр қуатын ұлғайтуға мүмкіндік беретін масштабтауға арналған қосқыш құрылғылар жүйесі. Өндірістік объектілер күн энергиясының микросеткасын орнатқан кезде, дәстүрлі тұрақты жүйелерге қарағанда орнату уақытын шамамен 40% қысқартатын қабаттасқыш орташа кернеулі модульдерді пайдалану тиімді болып шығады. Саланың көбінесе мамандары болашақта жаңа таратылған энергия ресурстарын оңай қосуға немесе жүктеме болжау үшін жасанды интеллектті қолдануға мүмкіндік беретін ашық бағдарламалық интерфейсі бар модульдік конструкцияларды таңдауды ұсынады. Экономикалық пайда да елеулі. Он жыл ішінде компаниялар қайта жабдықтау шығындарын шамамен 32% азайтқанын хабарлайды. Сонымен қатар, бұл жүйелер жұмыс уақытының 99,98% шамасында тұрақты жұмыс істеуді сақтайды. Өндірісті тоқтату қымбатқа түсетін автомобиль жасау зауыттары немесе үздіксіз жұмыс істейтін дерекорталар үшін операцияларды кеңейткен кезде осындай сенімділік маңызды роль атқарады.

Жиі қойылатын сұрақтар

Автоматтандырылған жүйелерде қосқыштың рөлі қандай?

Автоматтандырылған жүйелердегі қосқыш бұзылуларды бөліп алуға, жүктеме тербелістерін басқаруға және жұмыс үздіксіздігін сақтауға көмектеседі, осылайша электр энергиясын үзіліссіз таратуды қамтамасыз етеді.

Қосқыш SCADA және IoT жүйелерімен қалай интеграцияланады?

Заманауи қосқыштар IEC 61850 протоколдары арқылы деректерді жіберетін ендірілген сенсорларды пайдалану арқылы SCADA және IoT жүйелерімен интеграцияланады, ол централизацияланған бақылау мен аномалияларды анықтауға мүмкіндік береді.

Электр желілерін басқаруда сандық қосқыштың қандай пайдасы бар?

Сандық қосқыштар тез бұзылу шешімін, техникалық қызмет көрсету визиттерінің азаюын, желі сенімділігінің артуын және энергияны тиімді басқару үшін нақты уақытта жүктемені теңестіруді қамтиды.

Болжамдық техникалық қызмет көрсетуге қосқыштарды басқаруда цифрлық егізбен қалай пайда келтіреді?

Цифрлық егіздерді пайдаланып алдын ала техникалық қызмет көрсету жасанды интеллект құралдарын қолдана отырып, жұмыс сипаттамаларын модельдеу арқылы және тозу белгілерін талдау арқылы мәселелерді алдын ала болжайды, нәтижесінде жабдықтардың жұмыс істемеуі мен техникалық қызмет көрсетуге кететін шығындар азаяды.