Dron teknologiaren aplikazioa iturri-gaineko sekuentzial kontrol-egoiten operazioetan

Txertxu teknologien garapenera, iturriko kontrol sekuentziala (SCADA oinarritutako automatizatutako aldatzea) subestazioetan erabili ohi da energia sistemaren funtzionamendu estabilagarria bermatzeko tresna garrantzitsuan. Eskuarterik dagoen teknologia kontrol sekuentziala zabaldu egin den arren, sistema estabilitatearen eta gailuen interoperaibilitatearen arazoak kondizio konplexuetan oraindik daude. Distantziara egindako airegile (UAV) teknologia—agilitatea, mugikortasuna eta kontaktura ez dagokien inspektioaren ezaugarrietatik datorrena—soluzio berri bat eskaintzen du kontrol sekuentzialaren operazioak optimizatzeko.

Iturriko kontrol sekuentzial sistemen tradizionalak UAV-en funtzioak integratuz, hala nola aireko patrullak eta egoeraren monitorizazio errealak, lan manualaren muga gainditu daitezke, gailu egoeraren antzera zehatz eta errealarekin ulertzeko aukera ematen duena, kontrol sekuentzialaren fidagarritasuna eta intelektualtasuna askoz gehiago hobetzen dituena. UAV-en aplikazioen ikerketa subestazioen kontrol sekuentzialan smart griden garapenera urrats handia emango dio.

1.Subestazioen kontrol sekuentzialaren operazioen ikuspegi orokorra
1.1 Definizioa
Subestazioen kontrol sekuentziala definizioari esker, elektriko gailu operazioen serie bat automatikoki exekutatzen da aurrez definitutako protokoloen eta logika arrazoiaren arabera. Adibidez, bus linean aldaketarako (alda dezakegu): tradizionalki, operadoreek beharrezkoa da kanpoko korrontea, diskonexioa eta beste gailu batzuk eskuz operatzea. Kontrol sekuentzialarekin, operadoreek soilik komando orokorra bat eman beharko dute monitorizatzaile estazioan; sistema automatikoki eta zehatz exekutatuko du prozesu guztia—adibidez, lerro kanpoko korrontea aktibatuta duen ondoren diskonexioa irekitzeko—operazio-prozesua sinplifikatuz.

1.2 Teknologiaren printzipioak
Subestazioen kontrol sekuentzialak automatizazio sistema bat jarraitzen du, supervisore nagusia, neurtze eta kontrol unitateak, eta terminal inteligenteak barne hartzen dituena. Supervisore nagusia interfaze pertsona-egituratu gisa fungitzen du, komandoak jasotzen ditu eta horiek exekutatzeko seguruak bihurtzen ditu. Neurtze eta kontrol unitateak datu errealak neurtzen ditu—adibidez, korrontea, tentsioa eta gailuaren posizioa—operadoreentzat egoera jakiterako eta sekuentzia logikoko desberdintasunak aztertzeko. Terminal inteligenteak gailu nagusiarekin konektatuta daude, aldatze operazioak egiteko eta fibra optiko edo kable bidez neurtze/kontrol unitateei eta beste gailuei mezu bidaltzeko, datu trantsmizio segurua eta azkarra egiteko, kontrol sekuentzialaren exekuzio segurua eta efizientzia handia lortzeko.

1.3 Abantailak
1.3.1 Lanprozesuaren efizientzia hobetuak
Tradizionalki, subestazioen operazioetan, aldatze prozesuak defektu handiak ditu. Adibidez, 220 kV bus linean aldaketarako, pertsonalariak beharrezkoa da bai eta bai bidekatu gailu identifikazioa, egoera, eta kanpoko korrontea eta diskonexioa eskuz aldatzea. Gizon-ezaugarrietako murrizketetako emaitzan, operazio osoa 2-3 ordu behar ditu, lan-adina handia erosten duen eta errore arriskua duten prozesu bat da.

Smart grid teknologiak garatzerakoan, kontrol sekuentzialak soluzio berri bat eskaintzen du. Monitorizatzaile atzeko-barruko komando bat jasotzen duenean, sistema automatikoki exekutatzen du prozesu osoa—gailu egoera egiaztatzea, operazio ticket egiaztatzea, eta aldatze komandoak—milisekuntzetan, aurreprogramatutako logikan oinarrituta. Datuak adierazten dute 220 kV bus linean aldaketak 20 minutotan burutzeko ahalmena duela—metodo tradizionalarekin alderatuta %80 baino gehiago hobetzen du. Honek gridaren flexibilitatea hobetzen du, karga aldaketetan berrigurtzitzeko eta akatsen bitartean desaktibatze denbora laburtzeko, horrela energia osagarritasuna eta kalitatea hobetzen dira.

1.3.2 Segurtasun operazionala hobetuak
Lanprozesu manualak anitzeko arriskuak ditu, gizon-ezaugarrietako arriskuak direla. Operadoreen alertasuna garrantzitsu da; adibidez, gau ospoetan lehorrerik gabe, etiketak irakurri gabekoak izan daitezke edo pausoak ordena txartoan exekutatu. Gehiago, langile berrien eta espertu artean abiadura-sailkapenak existitzen dira, hala ere arrisku handiagoak sortzen ditu. Estatistikak adierazten dute urtean ehunak baino gehiago gertatzen direla gizon-ezaugarrietako akatsen ondorioz.

Kontrol sekuentzialak barruan logika balidazioa du, zehaztu dugun segurtasun eta elektriko interlokaren arauetan egiaztatzen duen. Balio guztiak bete ondoren bakarrik aurrera egingo du. Adibidez, lerro energiatik, sistema automatikoki egiaztatzen du kanpoko korronteen eta diskonexioen egoera; anomalia bat aurkitzen badu, operazioa geldituko da eta alarma bat abiaraziko da. Honek errarrak, diskonexioa kargatuta edo gorputzko kontaktua energiatik, sakon errarrak saihesteko, gailuak eta gridak jaso zaizkizu, segurtasuna eta estabilitatea hobetuz.

1.4 Aplikazioaren egoera une honetan
Hegoaldeko smart griden garapenera jarraitzen dienean, kontrol sekuentziala subestazio modernoen oinarri bihurtu da. Subestazio berrietan, diseinu inteligentea oraindik estandarra da, kontrol sekuentziala integrazio modulu nagusia bezala. Adibidez, Hegoaldean, kontrol sekuentzialaren erabilera 5 urteko tarteetan 95%tik gorako mailara heltu da. Ekonomikoki garatutako hirietan, Shenzhen eta Shanghai bezalako hirietan, 220 kV baino gehiago tensiorako subestazioetan, 80%tik gorako mailara heltu da, hainbat eremuko gridaren efizientzia eta segurtasuna hobetuz.

Berehalako, subestazio zaharrak modernizatzea aurrera egiten ari da. Iparraldean, 20 urteko 110 kV subestazio bat kontrol sekuentzialaren funtzioekin eguneratu da, intelligent I/O unitateen ordezkapenez eta supervisore sistema modernizatuz, operazio efizientzia eta fidagarritasuna marko handitan hobetuz.

Hala, kontrol sekuentziala eskalatzen doan heinean, zailtasun teknikoak gero eta argiago agertzen dira egoera konplexuetan. Eguraldi larrietan, lerro anitzen akatsen kasuetan edo karga-aldaketetan, sistemak datu handi kopurua prozesatu eta logika konplexua exekutatu behar ditu, horrek erantzun atzerapenak, logikaren geldialdiak edo ekintza okerrak ere eragin ditzake. Gainera, bezero desberdinen ekipamenduen arteko elkarketa-arazoak—komunikazio protokoloetan, datu formatuetan eta interfaze estandarretan bat egiteko arazoengatik—maiz sortzen du datuen transmisio anomaloak edo aginduen erantzun motelduak, kontrol sekuentzialean joatea errazteari eta zehaztasunari kalte eginez.

Arazo hauek konpontzeko, energia elektrikoaren sektoreak bi bide jarraitzen ari da: berrikuntza teknologikoa eta estandarizazioa. Alde teknikoan, algoritmoak optimizatzen ari dira datu-prozesamendua eta erabaki-hartzea hobetzeko egoera konplexuetan. Estandarren aldetik, komunikazio-interfaze eta protokoloen batuketa bilatzen da bezero desberdinen arteko interoperabilitatea hobetzeko.

Kontu horretan, UAV teknologiak—mugimendu malguak, ikuspegi anitzak eta kontakturik gabeko detekzioa eskaintzen dituena—kontrol sekuentzialean hobetze bide berri bat eskaintzen du. Kontrol sekuentzialaren bitartean, UAVek ekipamenduaren egoeraren monitorizazio dinamiko erreala burutu dezakete multispektral bidezko irudigintza, termografia infragorri edo beste teknika aurreratuen bidez, parametroen hartze zehatza eta anormalitateen detekzio azkarra ahalbidetuz. Erantzun errealeko emaitza honek laguntza eraginkorra ematen dio kontrol sekuentzialaren sistemeei erabaki inteligenteagoak hartzeko, sare elektrikoaren eragiketak areago intelektualizatuz eta fidagarritasuna areagotuz.

2. UAV Teknologiaren aplikazioa subestazio bateko kontrol sekuentzialean
2.1 Subestazio baten eredu 3D errealista eraikitzea UAV teknologia erabiliz
Kontrol sekuentzialean aurrerapen bikaina eta praktikoa da subestazio baterako higidura digital 3D altuko fidelitatea sortzeko UAV teknologia integratzea. Neurketarako kamera mailakoak dituzten UAVek airetik azterketa osatua egin dezakete altuera eta angelu anitzetatik, instalazioaren antolamendu orokorra eta ekipamendu garrantzitsuen xehetasunak jasoz. Horrek irudi altuko erresolukioko multzo aberatsa sortzen du, 3D ereduketa zehatzeko beharrezkoa dena. Datuen kontsistentzia eta zehaztasun geometrikoa ziurtatzeko, hegaldi-misioek UAVen erabilera-parametro espezifikoetara zorroztasunez heldu behar dute, 1. taulan zehazten den bezala.

Parametro hauetako batzuei esker, hegaldi-altuera 120 m-ko marra da—hau da, UAV-ak subestazio osoa hartzen duen irudiak jasotzeko eta xehetasun zinoragarria mantentzeko altuera. Hegaldi-abiadura 2–5 m/s artean kontrolatzen da, UAVaren estabilitatea mantentzeko eta abiadura handiagatik gertatzen den mugimendu-arrazoiaren ezaugarria saihesteko. Espozizio-tartea 2–3 segundoetara ezarrita dago, irudi luzezko konstante eta kalitate fidagarriak lortzeko argi-baldintza desberdinetan.

Aurrerako %85eko egokitzapena eta aldeko %75eko egokitzapena irudien ondorengo artean eremurik asko egokitzen ditu, irudien lotzearen eta 3D modelatzeko jarraitasun beharrezkoa emanez. Kameraren objitiboko fokal-luzera 35tik 50 mm-ra doala, 6,048 × 4,032 pikeltako erresoluzio handiko sensorrekin batera, subestazio-tresnak dituen xehetasun finarrak efektiboki hartzen dira. Gehitu bezala, 1.5 cm/pixelko gorputz-samplaketarako distantzia (GSD) pixelek beti erlazionatuta egotea ziurtatzen du, espazioaren zehaztasuna handituz.

Hegaldi-parametro hauei zehazki jarraiki, UAV-ak kalitate handiko irudiak jasotzen ditu—prozesuan profesionaleko fotogrammetria softwarea erabiliz, lotzea, fusioa eta 3D berreskurapena burututa—subestazioaren 3D digital twin-a, errealistarra eta xehetasun handia dutena. Modelu honek sekuentziala kontrol-ekintzetarako espazioaren informazio espazial intuitiboa eta zehatza eskaintzen du, tresna-antolaketa eta egoera ulertzeko operariok modu zehatzean aukeratuz, horrela automatizazio-sekuentziak exekutatzeko oinarri solida bat sortuz.

2.2 Subestazioetan Itzalegilearen Posizioaren “Konfirmazio Bikoitza”
Itzalegileentzat “konfirmazio bikoitza” gaitasuna itzalegilearen posizioa egiaztatzeko osagaia nagusia da. Gailu honi mekanismo operatibo nagusira instalatutako sensorrek itzalegilearen egoera erreala monitorizatzen laguntzen diete. Sistemak bi mikro-iturburu ditu: bigarren mikro-iturburuak zuzenean sensorrekin lotuta dago eta itzalegilearen erdigaiaren posizio fisikoa egiaztatzeko erabiltzen da. Jaso den senalak sensor bidez bidaltzen da, gero signal-jasotzailea subestazioaren neurtze eta kontrol-sistema batera igotzen du. Transmisio-mekanismo itxu honek itzalegileen posizioen detektziorako denbora errealeko eta fidagarritasun handiko detektziora ahalbidetzen du, sekuentziala kontrol-ekintzetarako egiaztapen posizional fidagarria eskaintzen duena.

Subestazioaren neurtze eta kontrol-unitatea, neurriko puntu gisa, lehenengo mikro-iturburuarekin (mekanikoaren feedback-a) eta bigarren mikro-iturburuarekin (sensor-en baseko feedback-a) jasotako signalak hartzen ditu. Signal bikot hauen integrazioa eta balidazioa burutu ondoren, unitateak egoera-konbinatuaren datuak sekuentziala kontrol-host batera bidaltzen ditu. Berandian, anti-errore host-ak sekuentziala kontrol-host batek eman dituen komando guztiak logika-batentzat egiaztatzen ditu. Soilik errore-egiaztapen honen gainditu ondoren sekuentziala ekintza egin dezake.

“Konfirmazio bikoitza” mekanismo honek teknikoki puntuko signalen hutsegite edo misinterpretazio arriskuak kendu ditu, itzalegileen posizio-detektzioaren fidagarritasuna handituz. Errealitateko kasuetan—baliozko sekuentziala aldatzean edo erantzun urgiunean—itzalegilearen konfirmazio bikoitza operariok beti informazio posizional zehatza jasotzen dutela segurtatzen du, misoperazioak saihestuz eta sekuentziala kontrol-sistemaren segurtasuna eta estabilitatea rehinkatuz.

2.3 Aplikazio Praktikoa
110 kVko subestazio baten hedapen-proiektuan, tresna berriak sekuentziala kontrol-sistema existentean integratzeko arazo handiak sortu ziren—arazo hauek UAV teknologia erabiliz ebaztu ziren. Operariok UAVak hegaldi-parametro zehatzak jarraituz zabaldu zituzten: 120 m-ko hegaldi-altuera subestazio osoa kontsultatzen zuen tresna-mailako xehetasunak mantentuz; 2–5 m/s arteko hegaldi-abiadura plataformaren estabilitatea mantentzen zuen irudi zinoragarriak lortzeko; eta 2–3 segundoetako espozizio-tartea argi-baldintza aldatzen direnean irudi kalitate handikoak lortzeko. Aurrerako %85eko egokitzapena eta aldeko %75eko egokitzapena datu-multzo honek fotogrammetria-prozesamendurako eremurik asko ematen zien.

Fotogrammetria eta 3D modelatzeko teknikoen aurreratutasuna erabiliz, UAVren irudiak subestazioaren 3D digital twin zehatza bihurtu ziren. Espazioaren modelu imersibo honek ekintza-taldea tresna zahar eta instalatutako tresna berrien arteko espazio-erlazioak analizatzeko aukera ematen zion. Sekuentziala kontrol-prozeduren simulazioan, operariok modelua erabiliz bideratorrizko optimalak preplanifikatu zituzten eta geoespazio-koordenatu zehatzak erabiliz tresna-helburuak zehazki identifikatu zituzten—tresna berrien integratzeko ordu gehigarriak murriztuz.

Praktikan, abordoa honek proiektu-taldek sekuentziala kontrol-sistema integratu eta inplementatu zuten egun hiru aurretik. Honek proiektuaren denbora-garraioa laburtu zuen, eta subestazioaren funtzionamendu inteligentea hasteko oinarri solida bat sortu zuen, segurtasuna eta fidagarritasuna garatuz.

110 kVko subestazio honen sekuentziala kontrol-ekintza eta mantentze lanen eguneroko kasuan, itzalegilearen “konfirmazio bikoitza” mekanismoa ekintza-segurtasun eta efizientzia-nagusia da, UAV teknologia laguntza indartsu bat ematen duelarik. Gauko sekuentziala kontrol-emergentzia bat hartuz adibidez: operariok sekuentziala kontrol-host batean itzalegilearen irekitze-eskaera eman ondoren, “konfirmazio bikoitza” gaitasuna bere senal-transmisio eta egiaztapen mekanismo zehatzak aktibatzen ditu. Gailuko bi mikro-iturburuak itzalegilearen erdigaiaren posizio-senalak errealitateko denboran subestazioaren neurtze eta kontrol-unitatera bidaltzen ditu. Unitate honek senalak integrazio eta preprozesamenduan sartu ondoren, sekuentziala kontrol-host batera bidaltzen ditu. Berandian, anti-errore host-ak komandoaren egiaztapen logikoa egiten du; soilik anti-errore host-ak komandoa baliozkoa egiaztatu ondoren irekitze-ekintza exekutatu dezake.

Prozesu honetan, UAV ere rola garrantzitsu bat du. Udalearen hegaldi agilaren bidez, UAV subestazioaren tresnari buruzko egitaraua monitorizatzen du—etzela itzalegilearen eremuan. “Konfirmazio bikoitza” gaitasuna aktibatzen dugunean, UAV errealitateko denboran ondoan dagoen bideoa kontrol-taldeari bidaltzen du, operariok ekintza-zehatzaren egiaztapen visual gehigarri bat izan dezaten.

Tradizionala eskolako egiaztapen manualarekin alderatuta, hau integrazioa ereduak operazio-denbora 10 minutotik gutxienez 3 minuturaino murriztu, efizientzia oso handitan hobetuz. Garrantzitsuago da, gauko egiaztapen manuelaren ostean argi-egoera txarrak eta erabiltzailearen osoztasuna eragin dezaketen aldaketarik gabeko ebaluazioaren arriskua ordezkatzea.

3.Irtenburua
UAV teknologia iturriko kontrol-sekuentzialen operazioetan inbertsio berriak ekarri ditu. 3D erdiko errepresenziok ereduak sortzen ditu, horrek berriki sartutako elementuen integrazioaren efizientzia handitzen du eta proiektuak aztertzen ditu. Deskonexioaren “konfirmazio bikote” gailuekin lanean harremanetan dagoen bitartean, UAVk gailuen funtzionamenduan segurtasuna eta zehaztasuna handitzen ditu. UAV teknologia jarraitu egiten duenean eta kontrol-sekuentzialen sistemekin gehiago bat datorrenean, konplexuaren egoeran eta gailuen arteko elkarreragaitasunean ahalduko ditu arazoak, iturriko operazioak inteligentzia eta fidagarritasun handiagoz mugitzen ditu, eta energia-sistemaren lan egoki eta efizientearentzat laguntza teknikoa ematen du.