Panduan praktikal untuk automasi stesen pengagihan tenaga elektrik pintar

Sistem automasi substation (SAS), seperti namanya, mempunyai keupayaan untuk menggantikan fungsi manual operator dengan fungsi otomatis. Operasi otomatis memainkan peranan penting dalam menjamin operasi yang selamat dan dapat dipercayai bagi penghantaran dan penyebaran tenaga elektrik. Fungsi-fungsinya termasuk tetapi tidak terhad kepada pemantauan, pengumpulan data, perlindungan, kawalan, dan komunikasi jarak jauh.

Sebelumnya, Unit Terminal Jauh (RTU) hanya digunakan sebagai perantara antara switchgear tenaga elektrik di aras proses di substation dan sistem pengurusan rangkaian utiliti untuk tujuan pemerhatian jarak jauh (lihat Rajah 1 di bawah).

Unit-unit ini dilengkapi dengan pelbagai input dan output, berfungsi sebagai antara muka komunikasi ke pusat kawalan rangkaian jarak jauh. Unit Terminal Jauh (RTU) dan Pusat Kawalan Rangkaian (NCC) bersama-sama membentuk Sistem Kawalan Pengawasan dan Pengambilan Data (SCADA), seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

Terdapat beberapa fungsi tertentu yang mencolok dari sistem automasi substation:

• Kawalan transformasi voltan (Load Tap Changer Control)

• Perlindungan peralatan untuk bus, laluan, feeder, transformer, generator, dan peralatan lain.

• Melaksanakan interlocks otomatis dan mekanisme beralih switchgear.

• Menghantar data pemantauan ke pusat kawalan.

• Menyelesaikan masalah sistem tenaga sama ada secara tempatan atau jarak jauh.

• Membina komunikasi dengan substation lain (dalam substation) dan pusat kawalan serantau.

Sebagai contoh, banyak fungsi dalam Sistem Automasi Substation (SAS) dikordinasikan untuk memulihkan secara automatik dari kerusakan peralatan atau kegagalan pendek siri. Fungsi-fungsi ini melibatkan pelbagai peranti, dengan tanggungjawab mereka dialokasikan antara peralatan utama (seperti circuit breaker, transformer, instrument transformers, dll.) dan peralatan sekunder (seperti relay perlindungan, unit penggabungan, peranti elektronik pintar).

Rajah 1 - Sistem Automasi Substation: Arkitektur Sistem SCADA Klasik

Oleh itu, kabel dan sambungan wayar antara peranti dan peralatan ini menjadi kompleks, memerlukan usaha yang besar dan masa yang panjang untuk penyelenggaraan, pembetulan, penambahan, atau operasi modifikasi. Usaha telah dibuat untuk mengurangkan jumlah kabel dan wayar dengan melaksanakan rangkaian komunikasi siri pada aras berbeza dalam hierarki substation. Inisiatif-inisiatif ini telah membawa kepada penyelesaian proprietari yang dibangunkan oleh pembekal peralatan substation.

Syarikat-syarikat besar, termasuk kumpulan bukan keuntungan seperti Arsitektur Komunikasi Utiliti (UCA) yang terdiri daripada pembekal peralatan substation dan pengguna utiliti, sedang aktif bekerja untuk meningkatkan komunikasi substation. Mereka melakukan ini dengan menyertai pembangunan piawaian antarabangsa untuk meningkatkan keserasian fungsional dan mencadangkan arkitektur yang menawarkan lebar jalur rangkaian yang lebih tinggi. Tujuannya adalah untuk meningkatkan kebolehpercayaan komunikasi baik di dalam substation maupun antara substation yang berbeza.

Arkitektur hierarki automasi substation dalam SAS dikategorikan berdasarkan pelaksanaan teknologi. Sistem automasi substation terdiri daripada tiga aras: aras stesen, aras bay, dan aras proses (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2). Aras- aras ini boleh dimanfaatkan untuk mencapai fungsi yang berbeza. Dari segi spesifikasi teknikal, dimensi sistem automasi substation (SAS) di substation penghantaran voltan ekstra tinggi akan lebih besar berbanding yang ada di substation penyebaran voltan tinggi.

Dalam substation moden, aras bay adalah ciri biasa, walaupun pada awal hari SAS, konsep aras bay tidak dikenali.

Biasanya, sensor mengukur magnitud arus dan voltan yang sangat besar. Transformer arus dan voltan (CTs/VTs) digunakan untuk menukar jumlah arus dan voltan yang besar kepada nilai standard, yang kemudian disalurkan ke input relay. Nilai-nilai yang diskala biasanya berkoresponden dengan 5A (1A di Eropah) untuk arus dan 120 Volt untuk voltan. Secara esensial, relay perlindungan atau peranti elektronik pintar moden melaksanakan logik perlindungan.

Rajah 2 - Struktur Sistem Automasi Substation yang menunjukkan aras stesen, bay, dan proses

Peranti-peranti ini mendeteksi dan mengukur tahap arus dan voltan elektrik untuk mengira nilai-nilai tertentu yang dipantau oleh logik perlindungan, seperti arus elektrik di kedua-dua sisi transformer Voltan Ekstra Tinggi (EHV)/Voltan Tinggi (HV). Apabila parameter melebihi nilai yang ditentukan (set pickup), logik perlindungan akan bertindak mengikut urutan langkah yang ditentukan atau algoritma kawalan yang diprogram. Biasanya, apabila masalah timbul, isyarat trip dihantar ke circuit breaker yang sesuai untuk mengasingkan laluan atau bus.