Praktični vodnik za pametno avtomatizacijo podstanic v distribuciji električne energije

Sistem avtomatizacije preobrazovalnice (SAS), kot ime nakazuje, se izstopa zmožnostjo, da nadomesti ročne naloge operaterjev s samodejno funkcijo. Samodejne operacije igrajo ključno vlogo pri zagotavljanju varnega in zanesljivega delovanja prenosa in distribucije električne energije. Njegove funkcije vključujejo, a ne omejujejo na, spremljanje, zbiranje podatkov, zaščito, nadzor in oddaljeno komunikacijo.

Prej so bile enote oddaljenih terminalov (RTU) uporabljene samo kot posredniki med električnim preklopnim opremo na ravni procesa v preobrazovalnicah in omrežnim sistemom upravljanja za dolgoročno nadziranje (glejte Sliko 1 spodaj).

Te enote so opremljene z več vnosi in izhodi, ki služijo kot komunikacijski vmesniki do oddaljenih omrežnih kontrolnih center. Enote oddaljenih terminalov (RTU) in Omrežni kontrolni center (NCC) skupaj sestavljata Sistem nadzora in pridobivanja podatkov (SCADA), kot je prikazano na Sliki 1.

Obstaja več značilnih specifičnih funkcij sistema avtomatizacije preobrazovalnice:

• Kontrola preoblikovanja napetosti (Load Tap Changer Control)

• Zaščita opreme za šinice, linije, odvodi, transformatorji, generatorji in druga oprema.

• Uvedba samodejnega zaklepajočega mehanizma in mehanizmov preklopov preklopnika.

• Prenos podatkov o spremljanju do kontrolnega centra.

• Reševanje težav sistema elektroenergetskega omrežja lokalno ali oddaljeno.

• Ustanovitev komunikacije z drugimi preobrazovalnicami (med preobrazovalnicami) in regionalnimi kontrolnimi centri.

Na primer, veliko funkcij v Sistemu avtomatizacije preobrazovalnice (SAS) je usklajenih za samodejno obnovitev po nepravilnosti opreme ali krajših prebojev. Te funkcije vključujejo več naprav, z njihovimi odgovornostmi razdeljenimi med primarno opremo (tako kot preklopniki, transformatorji, merilni transformatorji itd.) in sekundarno opremo (tako kot zaščitne releji, združevalne enote, pametne elektronske naprave).

Slika 1 - Sistem avtomatizacije preobrazovalnice: Arhitektura klasičnih SCADA sistemov

Torej postane povezava in žična povezava med temi napravami in opremo kompleksna, kar zahteva obsežne napore in dlje čase za vzdrževanje, popravilo, razširitev ali spremembe. Prizadevanja so bila usmerjena v zmanjšanje količine kabliranja in žičenja s implementacijo serijskih komunikacijskih omrežij na različnih ravneh hierarhije preobrazovalnice. Ta pobude so vodile do razvoja lastnih rešitev, ki jih so razvili ponudniki opreme preobrazovalnice.

Velike korporacije, vključno z nezadužbami, kot je Utility Communication Architecture (UCA), sestavljena iz ponudnikov opreme preobrazovalnice in uporabnikov javnih služb, aktivno delujejo na izboljšanje komunikacije v preobrazovalnicah. To storijo s sodelovanjem pri razvoju mednarodnih standardov za izboljšanje funkcionalne združljivosti in predlaganjem arhitektur, ki ponujajo višjo pasovno širino omrežja. Cilj je izboljšati zanesljivost komunikacije znotraj preobrazovalnic in med različnimi preobrazovalnicami.

Hierarhična arhitektura avtomatizacije preobrazovalnice v SAS je razvrščena glede na tehnološke implementacije. Sistem avtomatizacije preobrazovalnice vključuje tri ravni: raven stanice, raven odvoda in raven procesa (kot je prikazano na Sliki 2). Te ravni lahko uporabimo za dosego različnih funkcionalnosti. V smislu tehničnih specifikacij bodo dimenzije sistema avtomatizacije preobrazovalnice (SAS) v preobrazovalnicah za prenos visokih napetosti večje v primerjavi z onimi v preobrazovalnicah za distribucijo visokih napetosti.

V sodobnih preobrazovalnicah je raven odvoda pogosta značilnost, čeprav je v začetku razvoja SAS koncept ravni odvoda ni bil prepoznana.

Typično merijo senzorji zelo velike magnitudo tokov in napetosti. Transformatorji toka in napetosti (CTs/VTs) so uporabljeni za pretvorbo velikih količin toka in napetosti v standardizirane vrednosti, ki so nato vhodni v relejske vnose. Merilne vrednosti običajno ustrezajo 5A (1A v Evropi) za tok in 120 Voltov za napetost. V bistvu, zaščitni releji ali sodobne pametne elektronske naprave implementirajo logiko zaščite.

Slika 2 - Struktura Sistema avtomatizacije preobrazovalnice, ki prikazuje ravni stanice, odvoda in procesa

Te naprave zaznavajo in meritve električnega toka in napetosti za izračun določenih vrednosti, ki jih spremlja logika zaščite, kot je električni tok na dveh različnih straneh transformatorja extra visoke napetosti (EHV)/visoke napetosti (HV). Ko parameter preseže določeno vrednost (pickup setting), bo logika zaščite delovala glede na preddefinirano zaporedje korakov ali programiran algoritam nadzora. Običajno, ko nastane težava, se pošlje signal za odpust do ustreznega preklopnika, da se izolira linija ali šina.