คู่มือปฏิบัติการสำหรับระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้าอัจฉริยะในการกระจายพลังงานไฟฟ้า

ระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้า (SAS) ตามชื่อที่บ่งบอกนั้น มีความสามารถในการแทนที่การทำงานด้วยมือของผู้ปฏิบัติงานด้วยการทำงานอัตโนมัติ การทำงานอัตโนมัติมีบทบาทสำคัญในการรับประกันการดำเนินงานอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ของการส่งและกระจายพลังงานไฟฟ้า ฟังก์ชันของมันรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงการตรวจสอบ การรวบรวมข้อมูล การป้องกัน การควบคุม และการสื่อสารระยะไกล

ในอดีต ยูนิตเทอร์มินอลระยะไกล (RTU) ถูกใช้งานเป็นเพียงตัวกลางระหว่างสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าในระดับกระบวนการของสถานีไฟฟ้ากับระบบจัดการเครือข่ายของหน่วยงานสาธารณูปโภคเพื่อวัตถุประสงค์ในการสอดส่องทางไกล (โปรดดูแผนภาพที่ 1 ด้านล่าง)

ยูนิตเหล่านี้มีอินพุตและเอาต์พุตหลายช่อง ทำหน้าที่เป็นอินเทอร์เฟซการสื่อสารไปยังศูนย์ควบคุมเครือข่ายระยะไกล ยูนิตเทอร์มินอลระยะไกล (RTU) และศูนย์ควบคุมเครือข่าย (NCC) ร่วมกันประกอบเป็นระบบควบคุมและการรวบรวมข้อมูลแบบสอดส่อง (SCADA) ดังแสดงในแผนภาพที่ 1

มีฟังก์ชันเฉพาะที่โดดเด่นของระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้าหลายประการ:

• การควบคุมการแปลงแรงดัน (Load Tap Changer Control)

• การป้องกันอุปกรณ์สำหรับบัส เส้นสาย สายนำ หม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่น ๆ

• การดำเนินการล็อกอัตโนมัติและกลไกการเปลี่ยนสวิตช์เกียร์

• การส่งข้อมูลการตรวจสอบไปยังศูนย์ควบคุม

• การแก้ไขปัญหาของระบบไฟฟ้าทั้งในท้องถิ่นและระยะไกล

• การสื่อสารกับสถานีไฟฟ้าอื่น ๆ (ภายในสถานี) และศูนย์ควบคุมระดับภูมิภาค

ตัวอย่างเช่น ฟังก์ชันหลายอย่างในระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้า (SAS) ทำงานร่วมกันเพื่อฟื้นฟูจากความเสียหายของอุปกรณ์หรือความล้มเหลวจากการลัดวงจร ฟังก์ชันเหล่านี้เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์หลายชิ้น โดยมีความรับผิดชอบแบ่งระหว่างอุปกรณ์หลัก (เช่น เบรกเกอร์ หม้อแปลง อุปกรณ์แปลงสัญญาณ ฯลฯ) และอุปกรณ์รอง (เช่น รีเลย์ป้องกัน อุปกรณ์รวม ส่วนอิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะ)

แผนภาพที่ 1 - ระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้า: โครงสร้างของระบบ SCADA แบบคลาสสิก

ดังนั้น การเชื่อมต่อสายเคเบิลและสายไฟระหว่างอุปกรณ์และอุปกรณ์เหล่านี้จึงกลายเป็นเรื่องซับซ้อน จำเป็นต้องใช้ความพยายามและความเวลาในการบำรุงรักษา ซ่อมแซม ขยาย หรือปรับปรุงอย่างมาก ได้มีการพยายามลดจำนวนสายเคเบิลและสายไฟโดยการใช้เครือข่ายสื่อสารแบบอนุกรมที่ระดับต่าง ๆ ของลำดับชั้นสถานีไฟฟ้า การดำเนินการเหล่านี้นำไปสู่การพัฒนาโซลูชันเฉพาะเจาะจงโดยผู้ให้บริการอุปกรณ์สถานีไฟฟ้า

องค์กรใหญ่ ๆ รวมถึงกลุ่มไม่แสวงผลกำไร เช่น สถาปัตยกรรมการสื่อสารของหน่วยงานสาธารณูปโภค (UCA) ซึ่งประกอบด้วยผู้ให้บริการอุปกรณ์สถานีไฟฟ้าและผู้ใช้งานหน่วยงานสาธารณูปโภค กำลังทำงานอย่างแข็งขันในการปรับปรุงการสื่อสารสถานีไฟฟ้า โดยมีส่วนร่วมในการพัฒนามาตรฐานสากลเพื่อเพิ่มความเข้ากันได้ทางฟังก์ชันและเสนอสถาปัตยกรรมที่มีแบนด์วิธเครือข่ายสูงกว่า เป้าหมายคือการปรับปรุงความเชื่อถือได้ของการสื่อสารทั้งภายในสถานีไฟฟ้าและระหว่างสถานีไฟฟ้าต่าง ๆ

โครงสร้างลำดับชั้นของระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้าใน SAS ถูกแบ่งตามการดำเนินการเทคโนโลยี ระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้าประกอบด้วยสามระดับ: ระดับสถานี ระดับเบย์ และระดับกระบวนการ (ดังแสดงในแผนภาพที่ 2) ระดับเหล่านี้สามารถนำมาใช้เพื่อให้ได้ฟังก์ชันที่หลากหลาย ในแง่ของข้อกำหนดทางเทคนิค ขนาดของระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้า (SAS) ในสถานีไฟฟ้าส่งกำลังแรงดันสูงมากจะใหญ่กว่าเมื่อเทียบกับสถานีไฟฟ้ากระจายกำลังแรงดันสูง

ในสถานีไฟฟ้าสมัยใหม่ ระดับเบย์เป็นคุณสมบัติที่พบบ่อย แม้ว่าในช่วงแรกของ SAS แนวคิดของระดับเบย์จะยังไม่ได้รับการยอมรับ

โดยทั่วไปแล้ว เซ็นเซอร์วัดค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่มาก หม้อแปลงกระแสและแรงดัน (CTs/VTs) ถูกใช้เพื่อแปลงค่ากระแสและแรงดันที่ใหญ่เป็นค่ามาตรฐาน ซึ่งจะถูกส่งเข้าสู่อินพุตของรีเลย์ ค่าที่ปรับมาแล้วมักจะเท่ากับ 5A (1A ในยุโรป) สำหรับกระแสและ 120 โวลต์สำหรับแรงดัน ในที่สุด รีเลย์ป้องกันหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะสมัยใหม่จะดำเนินการตามตรรกะการป้องกัน

แผนภาพที่ 2 - โครงสร้างของระบบอัตโนมัติสถานีไฟฟ้าแสดงระดับสถานี ระดับเบย์ และระดับกระบวนการ

อุปกรณ์เหล่านี้ตรวจจับและวัดระดับกระแสและแรงดันไฟฟ้าเพื่อคำนวณค่าบางค่าที่ถูกตรวจสอบโดยตรรกะการป้องกัน เช่น กระแสไฟฟ้าทั้งสองด้านของหม้อแปลงแรงดันสูงมาก (EHV)/แรงดันสูง (HV) เมื่อพารามิเตอร์ใด ๆ เกินค่าที่กำหนด (pickup setting) ตรรกะการป้องกันจะดำเนินการตามลำดับขั้นตอนหรืออัลกอริทึมควบคุมที่โปรแกรมไว้ ทั่วไปแล้ว เมื่อมีปัญหาเกิดขึ้น จะส่งสัญญาณ trip ไปยังเบรกเกอร์ที่เกี่ยวข้องเพื่อแยกสายหรือบัส