Jinsi ya kufanya uboreshaji wa akili wa vituo vya umeme vya kawaida?

Jinsi ya kufanya uboreshaji wa akili wa vituo vya umeme vya kawaida?

Makumbusho ya elektrikiti yaliyoko duniani kote zinatumia kwa sasa vifaa vya kuvunjika vya umeme, mizigo ya shaba ya udhibiti inayorudi kwa kila eneo, na orodha za kumbukumbu zilizochapishwa kwenye karatasi na wafanyikazi wanaozungumza kila saa. Makumbusho haya ni ya kufaisha, lakini pia ni ya kuzingatia—hawawezi kurekodi afya yao, hawawezi kuhitaji mapungufu, na hawawezi kuendeshwa mbali. Ubadilishaji wa akili unabadilisha hii bila lazima tuweke upya kabisa.

Kipengele cha Akili: Ni Nini Kinachopimwa

Ubadilisho wa kituo cha akili kinahusu saha za kazi nne. Safu ya kufanya kazi inabadilisha ishara za analogu katika chanzo chao—kubadilisha vifaa vya kawaida vya kuchukua sasa na vifaa vya kuchukua voltaji kwa vifaa vya kuchukua ishara isiyo ya kawaida (NCITs) ambavyo hutoa thamani za kuchukua digitali kwenye uviringo wa fiber. Safu ya kipindi kinabadilisha vifaa vya ulinzi vya kujitenga kwa vifaa vya kielektroniki vya akili (IEDs) ambavyo huyabagiliana kupitia ujumbe wa IEC 61850 GOOSE badala ya ishara za binary zilizounganishwa kwa waya. Safu ya kituo kinabadilisha ubao wa udhibiti uliounganishwa kwa waya kwa mfumo wa SCADA na kikokotoo cha mtendaji na kivinjari cha kibinafsi-kikamilifu (HMI). Safu ya shirika linawashirikisha kituo cha umeme na mifumo ya usimamizi wa rasilimali, usimamizi wa nishati, na usimamizi wa matumizi kulingana na hali ya shirika.

Ubadilisho wa hatua unaweza kuboresha sauli hizi kwa kutumia njia ya kujitenga. Substation inaweza kuchukua mawasiliano ya IEC 61850 station bus kati ya IEDs wakati inavyotumia instrument transformers za jadi—kupata kasi ya mawasiliano kati ya vituo na kupunguza uhamisho wa mita mingi ya waya bila kubadilisha vifaa vya msingi. Kinyume chake, kituo kinaweza kuweka NCITs na merging units katika kiwango cha kufanya kazi wakati inavyotumia kipindi cha ulinzi kilichopo na mawasiliano ya analog—kuboresha usahihi wa vipimo bila kubadilisha mpangilio wa ulinzi.

IEC 61850: Protokoli ambayo inafanya akili kuwa ya kufanyika

Mawasiliano ya jadi ya substation yanatumia kamba ya shaba ya pekee kutoka kwa kila instrument transformer hadi kila relay ambayo inahitaji upimaji huo—mtandao wa nyuzi unaoumia mita mingi ya kamba na kuzalisha mahali pa mgawanyiko moja kwa kila block ya mafumbo. IEC 61850 inabadilisha hii kwa mtandao wa fiber-optic ambapo thamani zilizopimwa na ishara za GOOSE trip zinashiriki mfumo wa kimfumo wa kifiziksi kupitia Ethernet yenye muda uliosawazishwa.

Faida za uhandisi muhimu zinaweza kuchukuliwa kwa namna ya kuzingatia. Idadi ya mifumo ya kuchanganya katika jengo la udhibiti inapungua kwa takriban 60–70%. Muda wa kuanzisha kila sehemu unapungua kutoka kwa wiki hadi siku kwa sababu muunganisho ya fiber inahakikishwa kwa kutumia LED za hali ya muunganisho badala ya kujaribu kila kitu kwa mikono. Lakini, faida kubwa zaidi ni uwezekano wa kushirikiana—kifaa cha kilimia cha ulinzi kutoka kwa mtengenezaji mmoja kinaweza kusambaza na kifaa cha udhibiti cha sehemu kutoka kwa mtengenezaji mwingine kwa kutumia mfumo wa data ulioelezewa, kuhakikisha kwamba gateways za protokoli na mapitisho ya kipekee ambayo huwakilisha ushirikiano wa kawaida wa substation hazitumiki tena.

Ratiba ya Kugeuza Hatua kwa Hatua

Hatua ya kwanza inaleta ngazi ya bus ya kituo: weka switch za Ethernet katika chumba cha udhibiti, boresha vifaa vya kilimia ili viwe na uwezo wa kufuata IEC 61850, na uweke HMI ya SCADA. Sasa kituo kina ufuatiliaji wa ndani na nje, kurekodi matukio, na kurekodi mashindiko. Hatua hii inaweza kukamilika wakati wa mafuriko yaliyo mpangwa kwa muda wa wiki 4–6 kwa kituo cha ubuyu cha kawaida cha sehemu 6.

Hatua ya pili inaanzisha kifurushi cha mshirika wa mchakato: kuweka vituo vya kugawanya katika eneo la kubadilisha miongozo, kufanya ishara za kisasa kwa kutumia mishale ya barabara ya kuvutia kwenye chombo cha kusimamia, kuchuma mishale ya fiba hadi jengo la udhibiti, na kuanzisha mikondo ya thamani zilizochukuliwa. Mifupa ya shaba yenye mitambo mingi kati ya eneo la kubadilisha miongozo na chumba cha udhibiti huondolewa. Hatua hii ni ya kuzungumzia zaidi na kawaida inahusishwa na mzunguko wa kubadilisha vifaa vya msingi—vifaa vya kuharibika vya CT na VT vinabadilishwa na NCIT wakati wa mgogoro huo huo.

Hatua ya tatu inaanzisha matumizi ya kina: kufuatilia uharibifu wa sehemu kwa kutumia kifaa cha kubadilisha miongozo, kuchunguza gesi zilizotengenezwa katika vifaa vya kubadilisha miongozo, kufuatilia hali ya kifaa cha kuzima umeme kupitia kuchunguza ishara ya sasa ya koyolo, na kutoa ratiba ya mstari wa kudumu kwa mistari ya juu. Zana hizi za kudumisha hali zinabadilisha mtazamo wa kudumisha kutoka kwa muda hadi kwa hali, kukuza muda wa maisha ya vifaa na kupunguza mgogoro usiojulikana.

Mfano: Kituo cha Usambazaji Kinapata Uendeshaji Kutoka Mbali

Ushirika wa umeme wa eneo la Afrika ulikuwa unatumia substation za 33/11 kV zisizokuwa na watu waliyopewa jukumu, ambazo zilikuwa 14. Kupata sababu ya mafaulu ilikuwa inahitaji kutuma mhandisi—na wakati wa kujibu ulikuwa wastani wa saa 2. Ushirika huo ulianzisha uboreshaji wa akili katika substation sita zilizochaguliwa kwa ujumla, kuanza na kubadilisha IED za kipekee cha IEC 61850 na kuingiza SCADA. Mfumo mpya, uliofanywa na mtoa wa vifaa vya umeme kutoka nchini China, uliwezesha utambuzi wa mafaulu kutoka mbali ndani ya sekunde 30 baada ya kuchukua hatua ya kulinda na kufungua tena kifurushi cha umeme kutoka mbali kwa mafaulu ya muda mfupi. Wakati wa kupungua kwa umeme ulipungua kutoka kwa wastani wa saa 4.2 hadi saa 1.1. Gharama ya kapitali ilirudishwa kupitia kushuka kwa adhabu za SAIDI ndani ya miezi 18.

Maswali Yanayoulizwa Marahaba

Je, substation ya AIS ya kawaida inaweza kuboreshwa bila kubadilisha vifaa vya msingi?

Ndiyo. Uboreshaji wa hatua ya kwanza unaboresha tu mifumo ya pili—kireje, vikamati vya udhibiti, na mtandao wa mawasiliano—wakati kikomo cha umeme, vifaa vya kuchunguza sasa (CTs), vifaa vya kuchunguza volt (VTs), na vifaa vya kushirikiana (busbars) vinavyotumika bado. Vifaa vya msingi huvimba bila kubadilishwa, kuhakikisha kuwa muda wa kupungua kwa umeme na gharama ya kisasa ni ndogo zaidi.

Tofauti ya gharama kati ya kituo cha umeme cha kidijitali kipya na kituo cha kuboresha ni nini?

Uboreshaji wa kituo cha umeme cha kisasa kwenye eneo lililotumika tayari (brownfield) huwa mara kwa mara 40–60% ya gharama ya kituo cha umeme cha kidijitali cha kisasa kwenye eneo lipya (greenfield) linaloanza kutoka mwanzo na kina uwezo sawa, kwa sababu vifaa vya msingi, kazi za ujenzi wa sehemu ya vifaa vya umeme (switchyard), na miundo ya jengo inatumika tena.

IEC 61850 inaboresha upatikanaji wa kituo cha umeme jinsi gani?

Mawasiliano ya kioo (fiber-optic) yanaponya hatari ya kujitokeza kwa uwezo wa ardhi (ground potential rise) wakati wa makosa, yanaponya ushindani wa umeme (electromagnetic interference) kwenye mita mbalimbali ya ishara za analog, na yanaruhusu ukaguzi wa kudumu wa mtandao wa mawasiliano. Uhusiano ulioshindwa unapatikana katika milisekunde badala ya kusubiri mpaka usafirishaji wa kawaida ujao.

Ni vipi vya usalama wa cyberspace vinavyotumika katika vituo vya umeme vya kisasa?

IEC 62351 inafafanua uthibitishaji, usimbaji wa siri, na usimamizi wa ufunguo kwa vitandawazi vya IEC 61850. Uwasilishwaji wa mstari wa kituo kutoka kwa vitandawazi vingine, udhibiti wa upatikanaji kwa kuzingatia jukumu kwenye IEDs, na ukaguzi wa rekodi ni mahitaji ya msingi. Vituo vya umeme vya muhimu viongeza mifumo ya kudhibiti vikwazo inayofuatilia mstari wa kituo (LAN).

Je, IEDs za wafabrikishaji tofauti zinaweza kufanya kazi pamoja katika kituo cha umeme cha IEC 61850 kimoja?

Ndiyo—wakati wafabrikishaji wote wawezaje kuthibitishwa kwa kufuata mtindo wa IEC 61850 Edition 2. Faili ya lugha ya mpangilio wa kituo cha umeme (SCL) inawezesha mtandao wa data kuwa wa kawaida. Watoa huduma kama Sinotech Group hutoa majaribio ya kufanya kazi pamoja kwa vifaa vya watoa mbalimbali kama sehemu ya huduma zao za kujumuisha vituo vya umeme.

Wafanyakazi wanahitaji mafunzo gani kwa ajili ya kituo cha umeme cha kimataifa?

Wafanyikazi wanahitaji mafundisho juu ya usalama wa HMI, taratibu za kuthibitisha alama za hatari, na taratibu za kubadilisha vifaa vya mbali—kwa kawaida siku 2–3 kwa wafanyikazi wenye uzoefu wa kituo cha chumvi. Watafiti wa ulinzi wanahitaji mafundisho ya kina zaidi juu ya mpangilio wa IEC 61850 na kuchambua migawanyiko, kwa kawaida wiki 1–2.