Яагаад шичгээний цахилгааны салбарын автоматжуулалтын хэрэгцээг хангах вэ?

Цахилгаан тараан хангамж болон автоматжуулалтанд таслагчийн чухал үүрэг

Автоматжуулсан системд таслагч нь найдвартай цахилгаан тараан хангамжийг хэрхэн хангаж байна вэ

Таслагч нь гэмтэл гарвал тусгаарлах, ачааллын хэлбэлзлийг удирдах, үйл ажиллагааг тасралтгүй явуулах замаар орчин үеийн цахилгааны сүлжээний үндсийг бүрдүүлдэг. Автоматжуулсан үйлдвэрийн үйлдвэрт дэвшилтэт таслагч болон реле нь гар аргаар засварлахтай харьцуулахад зогсонги байдлыг 27%-иар бууруулдаг (Energy Systems Journal, 2023). Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд програмчлагддаг логикийн контроллер (PLC)-тэй нэгэн зэрэг ажиллаж:

• Ачааллын илүүдэл үед мөчлөн цахилгааныг дахин чиглүүлнэ
• Үйлдвэрлэлийн үйл явцад шийдэмтгий ачааллыг эрхэмлэх
• 0.1 секундын доор хүрэх хүчдэлийн уналтыг хамгийн бага болгох

Энэ автоматжуулалтын нийцэл нь цахилгаан горимын салгалт гарсан ч үйлдвэрлэлийн мөчрийг тасралтгүй үргэлжлүүлэх боломжийг олгодог.

SCADA ба IoT-той холбогдсон цахилгаан тоноглолын байгууламжийг бодит цагт хянах

Орчин үеийн цахилгаан тоноглол нь хяналтын удирдлагын систем (SCADA) болон IoT датчикуудтай у seamless холбогдож, төвлөрсөн хяналтын экосистемийг бий болгодог. Одоогоор ашиглалтын 68%-иад илүү их нь дараах зүйлсийг хянах чадвартай суурилуулсан датчиктай цахилгаан тоноглолыг ашиглаж байна:

Эдгээр оюунлаг системүүд нь IEC 61850 протоколоор өгөгдөл дамжуулдаг бөгөөд операторууд энергийн урсгалыг оновчтой болгоод гэмтэл гарахаас өмнөх доголдолуудыг илрүүлэх боломжийг олгодог.

Тохиолдол: Герман дахь дижитал түлхүүрт засал ашиглан оюунлаг дэд станцын автоматжуулалт

2022 оны пилот төсөл Баварид хуучин цахилгаан механик түлхүүрт заслыг оптик кабелын гүйдлийн сенсор ба Ethernet суурьтай холбоо харилцааг агуулсан дижитал системээр солих замаар хийгдсэн. Шинэчлэлтээр дараах үр дүнг гарган авсан:

• гэмтлийг арилгах хугацаа 40%-иар богиноссон (0.83 ээлж vs. 1.4 ээлж)
• засвар үйлчилгээний айлчлалт 92%-иар буурсан
• сүлжээний найдвартай ажиллагааны үзүүлэлт 18%-иар сайжирсан

Энэ хувьсгал нь 23 сэргээгдэх энергиийн эх үүсвэр дэх бодит цагийн ачааллын тэнцвэрийг хангаж, 99.998% цахилгаан хангамжийг хадгалж байгаа бөгөөд одоо ЕА-ийн 14 гишүүн оронд дэд станцын шинэчлэлтийн загвар болон хэрэгжээд байна.

Дэвсгэр түлхүүрт заслын дэвшилтэт технологийг ашиглан цахилгаан сүлжээний тэсвэрт чадал ба өөрийгөө засах чадавхийг хангах

Онцгой тоноглолын функцуудыг ашиглан гэмтэл илрүүлэх, цахилгаан хангамжийн шугамыг өөрөө засварлахад дэмжлэг үзүүлэх

Өнөөдрийн цахилгаан тоноглолын байгууламжууд нь сүлжээнд холбогдсон мэдрэгчид болон шугамын асуудлыг зөвхөн 15 миллисекундын дотор илрүүлж чаддаг ухаалаг алгоритмуудыг ашиглаж байна. Энэ нь өнгөрсөн жилийн MarketDataForecast-ийн мэдээллээр хуучин реле системүүдээс ойролцоогоор 20 дахин хурдан байдаг. Энэ шиг хурдан илрүүлэлт нь зүйл буруу болсон үед автоматаар цахилгаан хангамжийн шугамыг дахин тохируулах боломжийг олгох бөгөөд цахилгааны найдвартай байдал маш чухал байдаг хотын нутаг дэвсгэрт цахилгааныг хангамжийн зогсолтын хугацааг ойролцоогоор 60% бууруулдаг. Систем нь ялгаатай хамгаалалтын механизм, чиглэлтэй гүйдлийн ихдэлтийн релегүүд зэрэг хэсгүүдийг агуулдаг бөгөөд цахилгаан компаниуд эвгүй хэсгийг салгахад бусад газар үйлчилгээг зогсоодоггүй байхад тусалдаг. Ийм сонгомол салгалт нь ялангуяа эмнэлэг, өгөгдлийн төв зэрэг газруудад аваргаас чухал байдаг чухал үед үргэлжлүүлэн ажиллах шаардлагатай үед онцгой ач холбогдолтой байдаг.

Туршлага: Эрэгтэй бүсийн жижиг сүлжээнд автоматаар дахин холбогч төхөөрөмжийг нэвтрүүлэх

2022 онд Махараштранд хийсэн туршилтаас харахад эдгээр тусгай товчлуурууд нарны энерги ашигладаг жижиг сүлжээнд цахилгааны хангамжийн зогсолтыг маш ихээр бууруулсан байна. Цахилгаан орж ирэхийг бараг хагас цагийн турш хүлээхийн оронд хүмүүс зөвхөн ойролцоогоор 22 секундын товомтой доголдохыг л пережилсэн. Энэ систем ийм сайн ажиллах шалтгаан бол шувуу шугаманд хүрэх зэрэг түр зуурын зүйл болон засвар хийх шаардлагатай бодитоос газар гэмтэл ялгаж чаддаг дотоод ухаалаг системтэй байдагт оршино. Систем нь багана гарах эсвэл инженер дуудах шаардлагагүйгээр 100 удаагийн 98 дахин амжилттай цахилгааны хангамжийг сэргээсэн. Өнөөдөр энэ технологи нь бүс нутгийн 83 өөр өрхөнд дэлгэрэнгүй 47 мянган гэр бүлийн цахилгааны хангамжийг хангаж байна. Мөн үүнийг хийхдээ модуль бүтэцтэй, харин блокууд шиг хоорондоо нийлдэг болгож зохион байгуулсан тул хамрах хүрээг өргөжүүлэх нь зөвхөн боломжтой биш харин хэрэгжүүлэгчидийн хэлснээр маш энгийн юм.

Зөөлөн тоног төхөөрөмжийн ухаалаг байдалд шинжилгээ хийх: Үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтад орсон ухаалаг тоног төхөөрөмжийн өсөлт (2020–2030)

Өөрийгөө засаж чадах тоног төхөөрөмжийн дэлхийн зах зээл 2030 он хүртэл жил ирэхэд 8,2% нэмэгдэх боломжтой бөгөөд энэ нь сэргээгдэх энерги, ухаалаг торын модернизацийн хөтөлбөрүүдийн шаардлагад нөлөөлөл үзүүлж байна. Гол хэрэглээний загваруудад дараах зүй тогтол ажиглагдаж байна:

• шинээр барьж буй үйлдвэрийн талбайн 72% нь IEC 61850-д нийцсэн тоног төхөөрөмжийг зааж өгсөн
• Динамик ачааллын тэнцвэржилтээр 9–14% энергийн хэмнэлт олж авсан
• Урьдчилан цагийн тооцоогоор засвар үйлчилгээний алгоритмууд нь тоног төхөөрөмжийн ажиллах хугацааг 40%-иар сунгасан

Энергийн үр ашиг, аюулгүй байдал, үйл ажиллагааны найдвартай байдлыг сайжруулах

Орчин үеийн тоног төхөөрөмжийн системүүд нь цахилгаан хангамжийн инфраструктурын гурван чухал зорилгод хандах боломжийг олгодог: Энергийн алдагдлыг хамгийн бага хэмжээнд бууруулах, ажилтныг хамгаалах, үйл ажиллагааг тасралтгүй явуулах.

Тоног төхөөрөмжийн удирдлагаар ухаалаг ачааллын менежментийг ашиглан энергийн алдагдлыг бууруулах

Динамик ачааллын тэнцвэржүүлэлт, чадлын коеффициентийг засварлах замаар цахилгааны алдагдлыг 7–12%-иар бууруулдаг дэвшилтэт тоног төхөөрөмж (2025 оны салбарын шинжилгээ). Эдгээр системүүд дээд ачаалал үед хүчдэлийн түвшнийг динамик сайжруулж, ачааллыг дахин тарааж, хувиргуурын давж ачааллагдахаас сэргийлдэг. Бодит цагийн гармоник шүүлтүүр нэмэлтээр урсдаг гүйдлийг бууруулж, конденсаторын бүлгүүд аж үйлдвэрийн байгууламжуудад оптимал чадлын коеффициент (>0.95) -ийг хадгалж өгдөг.

Алсын удирдлага, цахилгааны нумыг бууруулах арга замаар ажилтны аюулгүй байдлыг сайжруулах

Газрын түвшинд таслагчийг суурилуулах, инфра улаан туяаг шингээх хамгаалалт ашигласнаар хуучин системүүдтэй харьцуулахад цахилгааны нум үүсэх эрсдэлийг 60%-иар бууруулсан. Ажилтнууд 11–33кВ тоног төхөөрөмжийг аюулгүй зайн хязгаарт байрласан нууцлалтай HMI-н тусламжтайгаар хянах боломжтой болж, өндөр хүчдэлийн нөлөөлөлд өртөх тохиолдлын 92%-ийг арилгасан.

Өндөр хүчдэлийн тоног төхөөрөмжийн суурилуулалтад зардал ба аюулгүй байдлыг тэнцвэржүүлэх

Чөлөөт огторгуйн цахилгаан таслагч болон хийгээр жигдүүрлэсэн таслагчууд нь агаараар жигдүүрлэсэн загваруудтай харьцуулахад 40% зай хэмнэх боломжийг олгох бөгөөд 99,9%-иас дээш диэлектрик найдвартай байдлыг хадгалж чаддаг. Амьдралын мөчлөгийн зардалд үндэслэсэн шинжилгээ нь 72 кВ-аас дээш хүрээний хэрэглээнд GIS нь цөөн засвар хийх шаардлагатай, газар хэмнэх боломжтойгоор эдийн засгийн үр ашигтай болохыг харуулсан.

Модуль хэсэгт суурилсан таслагчийн шийдлээр хуучин системийг шинэчлэх стратеги

Хэсэгчилсэн таслагчийг ашиглан давхардсан шинэчлэлт хийх нь шинэчлэх үед 85% хувь нэмэр хийх боломжийг олгоно. Стандартжуулсан шугамын интерфейс нь системийг бүрэн зогсохгүйгээр IoT сенсорууд болон дижитал релеийг постепенно интеграци хийх боломжийг бий болгодог.

Дижитал хос ба урьдчилан сэргийлэх засвар: Таслагчийн удирдлагын ирээдүй

Одоогийн цахилгааны системүүд асуудал гарсны дараа засварлах нарийвчлалыг багасган, өмнө нь урьдчилан таамаглах чиг хандлагатай болсон. Сүүлийн жилийн Smart Energy-ийн судалгаагаар дижитал хос технологи энэ салбарт ихээхэн нөлөө үзүүлж, тоног төхөөрөмжийн зогсонги шалтгаантай алдагдлыг ойролцоогоор 45 хувиар, мөн засвар үйлчилгээний зардлыг ойролцоогоор 30 хувиар бууруулсан. Компаниуд бодит онгоцны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн виртуал копийг үүсгэхэд ачаалал өөрчлөгдөх үед тэдгээрийн ажиллагааг хэрхэн харуулах, хиймэл оюун ухааны шинжилгээний хэрэгслүүдийг ашиглан элэгдлийн шинж тэмдгийг илрүүлэх зэргийг симуляци явуулан үзэж болно. Жишээ нь, нэг том үйлдвэрлэгчийн дунд зориулалтын онгоцны тохируулгын систем 2023 онд гажигийг 40% илүү хурдан засварласан нь зөвхөн бодит цуглуулсан мэдээллийг өмнөх гэмтлийн бичлэгтэй харьцуулж чадсанаар л болсон юм. Энэ төрлийн урьдчилан сэргийлэх арга хандлага нь салбарын дагуу засвар үйлчилгээний үйл ажиллагааг өөрчилж байна.

Цахилгаан таслагчийн цахим хосыг ашиглан урьдчилан таамаглаж болох засвар 72 цагийн өмнөх дамжуулалтын байдлыг 89% нарийвчлалтайгаар тодорхойлж, цаг алдалгүй ажиллагааг хангана. Энэ арга нь температур, хонхирол, хэсэгчилсэн цахилгаан салгалт, IoT-оос гаралтай өгөгдлийг машин сургалтын алгоритмуудтай нэгтгэж, төхөөрөмжийн байдлыг комплексоор үнэлэх боломжийг олгоно.

Ирээдүйд хөгжих болно гэж үзэж буй cloud суурилсан оношлогооны платформ нь тараан байршуулсан торын дагуу алсын хяналтыг хангаж, ирсэн мэдээллийн 85%-ийг ирсэн тооцооны тусламжтайгаар хязгаарласан боловсруулалт хийж, хугацааны алдагдлыг багасгадаг. Ийм гибрид бүтцийг ашигладаг компаниуд нь харъяалалд хамаарах техникийн үйлчилгээний зогсолтыг харьцуулахад харьцангуй арга замаас 55%-иар бууруулдаг.

Орчин үеийн автоматжуулалтын экосистемд масштаблах чадвар ба харилцан ажиллах чадварыг хангах

Төхөөрөмж, удирдлагын протоколуудын хоорондын нийцэл (IEC 61850, Modbus) хангах

Өнөөгийн цахилгаан тоноглолууд нь ихэвчлэн дэд станц дахь IEC 61850 болон тоноглолын ажиллагааг хянахад зориулсан Modbus зэрэг олон төрлийн индустрийн автоматжуулалтын протоколуудтай гладко ажиллах шаардлагатай. Сүүлийн үеийн судалгаагаар бүх зохицох чадварын асуудлын ойролцоогоор гурван хоёр нь протоколын тохирохгүй байдлаас үүдэж байгааг харуулж байна. Энэ асуудлыг ухаалаг цахилгаан тоноглол дотор нь багтаасан протокол хувиргах технологийг ашиглан шийдвэрлэдэг. Эдгээр дэвшилтэт системүүд нь голын аюулгүй байдлын шаардлагад хүрэхгүйгээр хуучин SCADA системүүд болон шинэ IoT сүлжээнүүдийн хооронд орчуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Холбоот робот техникийн судалгааны үр дүнг харвал, харилцах холбооны стандартууд нэгдсэн байдалтай байхад томоохон газар нутагт тархсан олон цэг дээр алдааг мөчид нь илрүүлэх боломжийг операторуудад олгоно. Ийм чадавх нь энэ үед нарийн олон хувилбартай AC ба DC торын бүтцийг зохицуулах ажил хийдэг цахилгаан компаниудад маш чухал юм.

Өргөжих индустрийн үйлдвэрүүдийн хэмжээний цахилгаан тоноглолын бүтцийг зохион байгуулах

Модуль бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон цахим санхүүжилтэнд холбогдсон удирдлагаар хангагдсан, масштаблах зориулалттай цахилгаан тоног төхөөрөмжийн систем нь үйлдвэрийн цахилгаан чадлыг өргөжүүлэх боломжийг олгодог. Үйлдвэрийн газрууд нарны энерги хэрэглэх жижиг торыг суурилуулах үед ихэвчлэн дунд цахилгааны шилжүүлэгчийн модуль хэлбэрийн байгууламжуудыг ашигласнаар харьцуулахад хувийн баталгаатай байгууламжуудаас ойролцоогоор 40% хугацаа хэмнэдэг. Мэргэжилтнүүд ихэвчлэн нээлттэй програмчлалын интерфэйстэй модуль дизайн сонгохыг зөвлөдөг. Учир нь ирээдүйд шинэ тархсан энергийн нөөцүүдийг холбох эсвэл АИ суурьтай ачааллын урьдчилан таамаглалыг нэвтрүүлэхэд маш хялбар болгодог. Эдгээр хэмнэлтүүд нийлж илүү их болдог. Арван жилийн хугацаанд компаниуд дахин тохируулах зардлыг ойролцоогоор 32% хэмнэсэн гэж тайлагнаж байна. Түүнчлэн эдгээр системүүд 99.98% ажиллагаатай байдлаар бараг гэмгүй үйл ажиллагааг хадгалж чаддаг. Үйлдвэрлэлийн зогсонги байдал нь мөнгөний алдагдалд хүргэдэг автомашин үйлдвэрлэх үйлдвэр эсвэл байнгын үйлчилгээ үзүүлж буй өгөгдлийн төвийн хувьд үйл ажиллагааг өргөжүүлэх үед ийм найдвартай байдал маш их ялгавартай болдог.

Түгээмэл асуулт

Автомжуулсан системд цахилгаан тоноглолын үүрэг юу вэ?

Автомжуулсан системд цахилгаан тоноглол нь гэмтлийг тусгаарлах, ачааллын хэлбэлзлийг удирдах, үйл ажиллагааны үргэлжлэх байдлыг хангаж, цахилгааны тасралтгүй тараан хуваарилалтыг баталгаажуулдаг.

Цахилгаан тоноглол SCADA болон IoT системтэй хэрхэн интеграцчих вэ?

Орчин үеийн цахилгаан тоноглол нь оруулсан мэдрэгчдийг ашиглан IEC 61850 протоколоор дамжуулан өгөгдөл илгээж, төвлөрсөн хяналт, алдаа илрүүлэлтийг хангана.

Торны удирдлагад дижитал цахилгаан тоноглолоос ямар давуу тал гарах вэ?

Дижитал цахилгаан тоноглол нь гэмтлийг хурдан арилгах, засвар үйлчилгээний айлчлалыг бууруулах, торны найдвартай байдлыг сайжруулах, бодит цагийн ачааллын тэнцвэрийг хангаж энергийн менежментийг сайжруулдаг.

Урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээнд цахилгаан тоноглолын удирдлагад дижитал хувилбар хэрхэн хувь нэмрээ оруулах вэ?

Цахим хувилбар ашиглан урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ нь хиймэл оюун ухааны хэрэгслүүдийг ашиглан ажиллагааг имитаци хийж, износны шинж тэмдгийг шинжилж, асуудал гарахаас өмнө таамаглаж, тоног төхөөрөмжийн зогсонги байдал болон засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.