Praktični vodič za pametnu automatizaciju podstanica u distribuciji električne energije

Sustav automatizacije podstanice (SAS), kako sugerira njegova naziv, ističe se svojom sposobnošću zamjene ručnih zadataka operatera automatskim funkcijama. Automatizirane operacije igraju ključnu ulogu u osiguravanju sigurnog i pouzdanog rada prijenosa i distribucije električne energije. Njegove funkcije uključuju, ali nisu ograničene na, nadzor, prikupljanje podataka, zaštitu, upravljanje i udaljenu komunikaciju.

Ranije su se samo udaljeni terminalni jedinice (RTU) koristile kao posrednici između električnog opreme na razini procesa u podstanicama i sustava upravljanja mrežom za potrebe daljnog nadzora (vidi Sliku 1 ispod).

Ove jedinice su opremljene s mnogo ulaza i izlaza, služeći kao komunikacijski sučelja prema udaljenim kontrolnim centrima mreže. Udaljene terminalne jedinice (RTU) i Kontrolni centar mreže (NCC) zajedno čine Sustav nadzora i prikupljanja podataka (SCADA), kao što je prikazano na Slici 1.

Postoje nekoliko značajnih specifičnih funkcija sustava automatizacije podstanice:

• Kontrola promjene napona (Load Tap Changer Control)

• Zaštita opreme za šine, linije, odvodiče, transformatorima, generatorima i ostalu opremu.

• Implementacija automatskih zaključavanja i mehanizama prebacivanja aparata.

• Slanje podataka o nadzoru kontrolnom centru.

• Rješavanje problema u sistemu snage lokalno ili udaljeno.

• Uspostavljanje komunikacije s drugim podstanicama (unutar podstanica) i regionalnim kontrolnim centrima.

Na primjer, mnoge funkcije u Sustavu automatizacije podstanice (SAS) su koordinirane kako bi se automatski vratili iz opskoda opreme ili kratkih spojeva. Ove funkcije uključuju više uređaja, s njihovim zadacima podijeljenim između primarnih uređaja (poput prekidaca struje, transformatora, merilnih transformatora itd.) i sekundarnih uređaja (poput zaštitnih releja, spajalih jedinica, pametnih elektroničkih uređaja).

Slika 1 - Sustav automatizacije podstanice: Arhitektura klasičnih SCADA sustava

Stoga postaje složeno povezivanje ovih uređaja i opreme kablami i žicama, što zahtijeva veliki napor i dugo vrijeme za održavanje, popravak, proširenje ili modifikaciju operacija. Poduzete su se napore da se smanji količina kabla i žica implementiranjem serijskih komunikacijskih mreža na različitim razinama hijerarhije podstanica. Ovi pristupi doveli su do razvoja proprietarnih rješenja razvijenih od strane dobavljača opreme za podstanice.

Velike tvrtke, uključujući i nevladine organizacije poput Arhitekture komunikacije građevinskih utjecaja (UCA) sastavljene od dobavljača opreme za podstanice i korisnika javnih usluga, aktivno rade na unapređenju komunikacija u podstanicama. To rade sudjeleći u razvoju međunarodnih standarda kako bi se poboljšala funkcionalna kompatibilnost i predlagaju arhitekture koje nude veću propusnost mreže. Cilj je poboljšati pouzdanost komunikacije unutar podstanica i između različitih podstanica.

Hijerarhijska arhitektura automatizacije podstanica u SAS-u kategorizirana je prema tehnološkim implementacijama. Sustav automatizacije podstanice sastoji se od tri razine: razine stanice, razine odseka i razine procesa (kao što je prikazano na Slici 2). Ove razine mogu se iskoristiti za postizanje različitih funkcija. U smislu tehničkih specifikacija, dimenzije sustava automatizacije podstanice (SAS) u podstanicama za prenos visokog napona bit će veće u usporedbi s onima u podstanicama za distribuciju visokog napona.

U modernim podstanicama, razine odseka je uobičajena značajka, iako tijekom ranog razdoblja SAS-a, koncept razine odseka nije bio prepoznat.

Obično senzori mjere vrlo velike veličine struje i napona. Transformatori struje i napona (CTs/VTs) koriste se za pretvaranje velikih količina struje i napona u standardizirane vrijednosti, koje se zatim unose u ulaze releja. Skalirane vrijednosti obično odgovaraju 5A (1A u Europi) za struju i 120 Volta za napon. Suštinski, zaštitni releji ili moderni pametni elektronički uređaji implementiraju logiku zaštite.

Slika 2 - Struktura sustava automatizacije podstanice koja prikazuje razine stanice, odseka i procesa

Ovi uređaji otkrivaju i mjeri električne struje i naponske razine kako bi izračunali određene vrijednosti koje nadgleda logika zaštite, poput električne struje na dvije različite strane transformatora extra visokog (EHV) / visokog (HV) napona. Kada parametar premaši određenu vrijednost (postavka uzimanja), logika zaštite će djelovati prema predefiniranom nizu koraka ili programiranom algoritmu upravljanja. Obično, kada se pojavi problem, signal prekida se šalje odgovarajućem prekidniku struje kako bi se izolirala linija ili šina.