Käytännön opas älykkään alijärjestysautomaation soveltamisessa sähköenergian jakeluverkoissa
Alueen automaatiojärjestelmä (SAS), kuten nimensä mukaan, erottuu kyvystään korvata manuaaliset operaattorin tehtävät automatisoiduilla toiminnoilla. Automatisoidut toiminnot ovat olennaisia sähkövoiman siirto- ja jakelujärjestelmien turvallisen ja luotettavan toiminnan takaamisessa. Sen toiminnot sisältävät, mutteivät rajoitu, valvontaan, tiedonkeruuseen, suojaamiseen, ohjaamiseen ja etäkommunikaatioon.
Aiemmin Etäterminaalit (RTU) käytettiin yksinomaan välittäjinä alustasolla olevan sähköverkon vaihtoluukkuun ja verkkohallintajärjestelmään pitkän matkan valvontaa varten (katso alla oleva kuva 1).
Nämä yksiköt on varustettu monilla syötteillä ja ulostuloina, toimiakseen kommunikaatioliittyminä etäverkkohallintakeskuksille. Etäterminaalit (RTU) ja Verkkohallintakeskus (NCC) muodostavat yhdessä Supervisory Control and Data Acquisition -järjestelmän (SCADA), kuten kuvassa 1 esitetään.
Alueen automaatiojärjestelmällä on useita huomionarvoisia erityisiä toimintoja:
Esimerkiksi monet Alueen automaatiojärjestelmän (SAS) toiminnot koordinoidaan automaattisesti palauttamaan laitteiden epäonnistumisista tai lyhytsolmusta aiheutuneista onnettomuuksista. Nämä toiminnot koskevat useita laitteita, joiden vastuut on jaettu päälaitteiden (kuten katkeluvalvojat, muuntimet, mittari-muuntimet jne.) ja toissijaisen laitteiston (kuten suojareleit, yhdistämisyksiköt, älykäät sähköiset laitteet) välillä.
Kuva 1 - Alueen automaatiojärjestelmä: Perinteisten SCADA-järjestelmien arkkitehtuuri
Tämän seurauksena näiden laitteiden ja laitteiston väliset kaapeli- ja johtoyhteydet muodostavat monimutkaisen verkoston, joka vaatii huomattavaa työmäärää ja aikaa ylläpitoon, korjauksiin, laajentamiseen tai muutoksiin. Ponnisteluja on tehty kaapeleiden ja johtojen määrän vähentämiseksi sarjakommunikaation käyttöönottoon alueen hierarkian eri tasolla. Nämä aloitteet ovat johtaneet aluevarusteiden tarjoajien kehittämiin omistajuussuunnitelmiin.
Suuret yritykset, mukaan lukien voimaongelman ratkaisemiseen osallistuvat myös voimaongelman ratkaisemiseen osallistuvat hyväksikäyttäjät, kuten Utility Communication Architecture (UCA), joka koostuu aluevarusteiden tarjoajista ja voimaongelman käyttäjistä, ovat aktiivisesti mukana alueiden välisen kommunikaation parantamisessa. He osallistuvat kansainvälisen standardin kehittämiseen, jotta voidaan parantaa toiminnallista yhteensopivuutta ja ehdottaa arkkitehtuureja, jotka tarjoavat suurempaa verkon taajuuspiiriä. Tavoitteena on parantaa kommunikaation luotettavuutta sekä alueiden sisällä että eri alueiden välillä.
Alueen automaatiojärjestelmän hierarkkinen arkkitehtuuri SAS:ssa on luokiteltu teknologian mukaan. Alueen automaatiojärjestelmä koostuu kolmesta tasosta: aluetasosta, laitetasosta ja prosestasosta (kuten kuvassa 2). Nämä tasot voidaan käyttää erilaisten toimintojen saavuttamiseen. Teknisten määrittelyjen kannalta alueen automaatiojärjestelmän (SAS) mitat ovat suuremmat erittäin korkean jännitteen siirtoverkossa verrattuna korkean jännitteen jakeloverkkoon.
Nykyisissä alueissa laitetaso on yleinen piirre, vaikka SAS:n alkuvuosina laitetasoa ei tunnistettu.
Yleisesti sensorit mitaavat erittäin suuria sähkövirran ja jännitteen määriä. Sähkövirran ja jännitteen muuntimet (CTs/VTs) käytetään merkittävien määrien muuntamiseen standardoituihin arvoihin, jotka sitten syötetään relen syötteisiin. Mittakaavat arvot vastaavat yleensä 5A (1A Euroopassa) sähkövirrasta ja 120 Voltia jännitteelle. Suojareleet tai modernit älykäät sähköiset laitteet toteuttavat suojalohikäärmeen logiikan.
Kuva 2 - Alueen automaatiojärjestelmän rakenne, joka kuvaa aluetasoa, laitetasoa ja prosestasoa
Nämä laitteet havaitsevat ja mitaavat sähkövirran ja jännitteen määriä, laskentaan tiettyjä arvoja, joita suojalohikäärmeen logiikka valvoo, kuten sähkövirran kahdella eri puolella erittäin korkean jännitteen (EHV)/korkean jännitteen (HV) muuntimessa. Kun parametri ylittää määritellyn arvon (pickup setting), suojalohikäärmeen logiikka toimii määritellyn vaiheiden tai ohjatun ohjausalgoritmin mukaan. Yleensä, kun ilmenee ongelma, lähetetään katkeamismerkki vastaavaan katkeluvalvojaan, jotta eristetään linja tai bus.
