Penggunaan Teknologi UAV dalam Operasi Kawalan Berperingkat di Substesyen

Dengan kemajuan teknologi grid pintar, kawalan berurutan (pemindahan automatik berdasarkan SCADA) di substansi telah menjadi teknik utama untuk memastikan operasi sistem kuasa yang stabil. Walaupun teknologi kawalan berurutan sedia ada telah diterapkan secara meluas, cabaran berkaitan kestabilan sistem dalam keadaan operasi yang kompleks dan interoperabiliti peralatan masih merupakan isu penting. Teknologi Kenderaan Udara Tanpa Pemandu (UAV)—yang ditandai dengan kelancaran, mobiliti, dan kapabiliti pemeriksaan tanpa sentuhan—menawarkan penyelesaian inovatif untuk mengoptimumkan operasi kawalan berurutan.

Dengan meneroka pengintegrasian mendalam fungsi berbasis UAV seperti patroli udara dan pemantauan keadaan sebenar ke dalam sistem kawalan berurutan tradisional, keterbatasan operasi manual dapat diatasi dengan efektif, memungkinkan persepsi tepat dan sebenar-benarnya status peralatan, dan meningkatkan secara signifikan kebolehpercayaan dan tahap kecerdasan kawalan berurutan. Penelitian tentang aplikasi UAV dalam kawalan berurutan substansi memiliki makna praktis yang besar untuk memajukan perkembangan grid pintar.

1.Tinjauan Umum Operasi Kawalan Berurutan di Substansi
1.1 Definisi
Kawalan berurutan di substansi merujuk kepada pelaksanaan otomatis, langkah demi langkah, serangkaian operasi peralatan elektrik berdasarkan prosedur dan peraturan logika yang telah ditentukan melalui sistem kawalan automasi. Sebagai contoh, operasi pemindahan bus (pemindahan): secara tradisional, operator harus mengoperasikan pemutus litar, pemutus sambungan, dan peralatan lainnya satu per satu. Dalam kawalan berurutan, operator hanya perlu memberikan perintah komprehensif tunggal dari stesen pemantauan; sistem kemudian secara otomatis dan tepat menjalankan seluruh urutan—seperti memutuskan pemutus litar garis diikuti dengan membuka pemutus sambungan terkait—mengurangi proses operasi secara signifikan.

1.2 Prinsip Teknis
Kawalan berurutan substansi bergantung pada sistem automasi terintegrasi yang terdiri dari komponen-komponen kunci termasuk hos pengawasan, unit pengukuran dan kawalan, serta terminal pintar. Hos pengawasan berfungsi sebagai antarmuka manusia-mesin, menerima perintah operator dan mengubahnya menjadi sinyal kawalan yang dapat dieksekusi. Unit pengukuran dan kawalan terus-menerus mengumpulkan data operasi sebenar—seperti arus, voltan, dan posisi peralatan—memberikan kesadaran situasional bagi operator dan input kritis untuk keputusan logika berurutan. Terminal pintar berinteraksi langsung dengan peralatan primer untuk melakukan operasi pemindahan dan berkomunikasi dengan unit pengukuran/kawalan dan peralatan lain melalui serat optik atau kabel, memastikan transmisi data cepat dan tepat untuk mendukung eksekusi kawalan berurutan yang aman dan efisien.

1.3 Kelebihan
1.3.1 Peningkatan Efisiensi Operasional
Dalam operasi substansi konvensional, prosedur pemindahan menderita ketidakcekapan yang signifikan. Misalnya, selama operasi pemindahan bus 220 kV, personel harus berulang kali bergerak antara bay untuk memverifikasi ID peralatan, mengonfirmasi status, dan mengoperasikan pemutus litar dan pemutus sambungan secara manual. Karena keterbatasan manusia, operasi lengkap biasanya memakan waktu 2–3 jam, menghabiskan tenaga kerja yang signifikan dan membawa risiko kesalahan inheren yang mempengaruhi efisiensi grid.

Dengan evolusi teknologi grid pintar, sistem kawalan berurutan menawarkan pendekatan transformasional. Setelah menerima perintah dari backend pemantauan, sistem secara otomatis menjalankan seluruh urutan—termasuk verifikasi status peralatan, validasi tiket operasi, dan perintah pemindahan—dengan kecepatan milidetik berdasarkan logika yang telah diprogram. Data lapangan menunjukkan bahwa menggunakan kawalan berurutan mengurangi waktu pemindahan bus 220 kV hingga kurang dari 20 menit—peningkatan lebih dari 80% dibandingkan metode tradisional. Terobosan ini meningkatkan fleksibilitas operasional grid, memungkinkan rekonfigurasi cepat selama fluktuasi beban, dan mengurangi durasi gangguan selama kegagalan, sehingga meningkatkan keandalan dan kualitas pasokan listrik secara keseluruhan.

1.3.2 Peningkatan Keselamatan Operasional
Operasi substansi manual rentan terhadap banyak faktor manusia yang tidak terduga yang menimbulkan risiko keselamatan tersembunyi. Ketajaman operator sangat penting; kelelahan dari shift malam, misalnya, dapat menyebabkan salah membaca label atau menjalankan langkah-langkah tidak sesuai urutan. Selain itu, tingkat keterampilan bervariasi antara personel—pegawai baru jauh kurang familiar dengan prosedur kompleks dibandingkan staf berpengalaman—meningkatkan kemungkinan kesalahan. Statistik yang tidak lengkap menunjukkan bahwa ratusan kegagalan peralatan substansi dan insiden grid setiap tahun berasal dari kesalahan manusia.

Kawalan berurutan membangun penghalang keselamatan yang kuat. Sebelum eksekusi, validasi logika yang tertanam secara cermat memeriksa setiap langkah terhadap aturan keselamatan dan interlock elektrikal yang telah ditentukan. Hanya ketika semua kondisi terpenuhi, sistem akan melanjutkan. Misalnya, selama energisasi garis, sistem secara otomatis memverifikasi status pemutus litar dan pemutus sambungan; jika ada anomali yang terdeteksi, operasi akan berhenti segera dan memicu alarm. Ini mencegah kesalahan serius seperti membuka pemutus sambungan saat beban atau menutup saklar grounding saat terenergikan, mengurangi risiko kerusakan peralatan dan insiden grid secara fundamental, dan memastikan operasi substansi yang lebih aman dan stabil.

1.4 Status Aplikasi Saat Ini
Saat China terus memajukan inisiatif grid pintarnya, kawalan berurutan telah menjadi batu loncatan operasi substansi modern. Dalam pembangunan substansi baru, prinsip desain cerdas kini menjadi standar, dengan kawalan berurutan diintegrasikan sebagai modul fungsional inti. Misalnya, di Timur Tengah, tingkat adopsi kawalan berurutan di substansi baru selama lima tahun terakhir mencapai 95%. Di kota-kota maju secara ekonomi seperti Shenzhen dan Shanghai, cakupannya melebihi 80% untuk substansi 220 kV dan lebih tinggi, secara signifikan meningkatkan efisiensi dan keamanan grid regional.

Sementara itu, peningkatan substansi lama dengan kemampuan cerdas juga berlangsung dengan mantap. Di Utara Tengah, sebuah substansi 110 kV berusia 20 tahun berhasil ditingkatkan dengan fungsionalitas kawalan berurutan melalui penggantian unit I/O cerdas dan modernisasi sistem pengawasan, secara signifikan meningkatkan efisiensi dan keandalan operasional.

Namun, seiring peningkatan kontrol berurutan, hambatan teknis dalam skenario yang rumit menjadi semakin jelas. Dalam cuaca ekstrem, kerusakan pada beberapa garis, atau fluktuasi beban mendadak, sistem harus memproses data real-time yang masif dan mengeksekusi logika yang kompleks, yang dapat menyebabkan penundaan respons, stagnasi logika, atau bahkan tindakan yang salah. Selain itu, masalah interoperabilitas antara peralatan dari vendor yang berbeda—karena ketidakseragaman dalam protokol komunikasi, format data, dan standar antarmuka—sering kali menyebabkan transmisi data yang abnormal atau respons perintah yang tertunda, merusak kelancaran dan akurasi operasi berurutan.

Untuk mengatasi tantangan-tantangan ini, industri tenaga listrik sedang mengejar solusi ganda: inovasi teknologi dan standardisasi. Secara teknis, algoritma sedang dioptimalkan untuk meningkatkan pemrosesan data dan pengambilan keputusan dalam kondisi yang rumit. Di bidang standarisasi, upaya fokus pada penyatuan antarmuka komunikasi dan protokol untuk meningkatkan interoperabilitas lintas vendor.

Dalam konteks ini, teknologi UAV—yang menawarkan manuver fleksibel, sudut pandang beragam, dan penginderaan non-kontak—menyajikan jalur inovatif untuk meningkatkan kontrol berurutan. Selama operasi berurutan, UAV dapat melakukan pemantauan dinamis real-time terhadap status peralatan menggunakan pencitraan multispektral, termografi inframerah, dan teknik canggih lainnya, memungkinkan pengambilan parameter yang tepat dan deteksi anomali cepat. Umpan balik real-time ini secara efektif mendukung pengambilan keputusan yang lebih cerdas dalam sistem kontrol berurutan, meningkatkan kecerdasan dan keandalan operasi jaringan listrik.

2. Penerapan Teknologi UAV dalam Kontrol Berurutan di Substasi
2.1 Membangun Model Realistik 3D Substasi Menggunakan Teknologi UAV
Integrasi teknologi UAV untuk membangun twin digital 3D substasi dengan kualitas tinggi merupakan kemajuan yang sangat inovatif dan praktis dalam kontrol berurutan. Dilengkapi dengan kamera survei berpresisi tinggi, UAV dapat melakukan survei udara komprehensif dari berbagai ketinggian dan sudut, menangkap baik tata letak keseluruhan maupun detail halus dari peralatan kritis. Ini menghasilkan set data gambar beresolusi tinggi yang penting untuk pemodelan 3D yang akurat. Untuk memastikan konsistensi data dan akurasi geometri, misi penerbangan harus ketat mengikuti parameter operasional UAV yang ditentukan, seperti yang diperinci dalam Tabel 1.

Di antara parameter-parameter ini, ketinggian penerbangan ditetapkan pada 120 m—ketinggian yang memastikan UAV mengambil gambar yang mencakup seluruh substansi sambil mempertahankan ketajaman detail yang cukup. Kelajuan penerbangan dikawal antara 2–5 m/s untuk mengekalkan kestabilan UAV semasa penerbangan dan mencegah kaburnya gerakan akibat kelajuan berlebihan. Selang paparan ditetapkan pada 2–3 saat, membolehkan kecerahan imej yang konsisten dan kualiti yang boleh dipercayai di bawah keadaan pencahayaan yang berbeza.

Tindihan ke hadapan sebanyak 85% dan tindihan sisi sebanyak 75% menjamin kawasan tindihan yang mencukupi antara imej-imej bersebelahan, menyediakan redundansi yang diperlukan untuk penyambungan imej dan pemodelan 3D seterusnya. Panjang fokus lensa kamera berkisar dari 35 hingga 50 mm, dipasangkan dengan sensor berresolusi tinggi 6,048 × 4,032 piksel, secara efektif menangkap detail halus pelbagai peralatan substansi. Selain itu, jarak sampel tanah (GSD) sebanyak 1.5 cm/piksel memastikan setiap piksel bersesuaian dengan tepat dengan dimensi dunia nyata di tanah, meningkatkan ketepatan spasial secara signifikan.

Dengan ketat mengikuti parameter penerbangan ini, UAV mendapatkan imej berkualiti tinggi yang—setelah diproses melalui perisian fotogrametri profesional yang melibatkan penyambungan, penggabungan, dan rekonstruksi 3D—menghasilkan digital twin 3D yang sangat realistik dan terperinci dari substansi. Model ini memberikan maklumat rujukan ruang yang intuitif dan tepat untuk operasi kawalan berperingkat, membolehkan operator memahami susunan dan status peralatan dengan jelas, dengan demikian membentuk asas yang kukuh untuk pelaksanaan tepat urutan beralih automatik.

2.2 Pelaksanaan “Pengesahan Berganda” untuk Posisi Pemutus dalam Substansi
Peranti “pengesahan berganda” untuk pemutus bertindak sebagai komponen penting untuk mengesahkan kedudukan pemutus. Ia menggunakan sensor yang dipasang langsung ke mekanisme operasi utama untuk memantau status pemutus yang sebenar. Sistem ini mempunyai dua mikro-switch: mikro-switch kedua terhubung langsung ke sensor dan bertanggungjawab untuk menangkap kedudukan fizikal sebenar bilah pemutus. Isyarat yang dikumpul ditransmisikan melalui sensor ke penerima isyarat, yang kemudian menghantar data ke sistem pengukuran dan kawalan substansi. Mekanisme transmisi gelung tertutup ini membolehkan pengesanan kedudukan pemutus secara real-time dan setia, menawarkan pengesahan posisi yang boleh dipercayai untuk operasi kawalan berperingkat.

Sebagai pusat pengendalian, unit pengukuran dan kawalan substansi menerima isyarat dari kedua mikro-switch pertama (maklum balas mekanikal) dan isyarat yang diproses dari mikro-switch kedua (maklum balas berdasarkan sensor). Setelah mengintegrasikan dan mengesahkan kedua-dua input ganda, unit tersebut menghantar data status yang digabungkan ke hos kawalan berperingkat. Secara serentak, hos anti-misoperasi memeriksa semua arahan operasi yang dikeluarkan oleh hos kawalan berperingkat. Hanya selepas lulus pengesahan anti-ralat ini, operasi berperingkat boleh dilanjutkan.

Mekanisme “pengesahan berganda” ini secara teknikal menghapuskan risiko yang berkaitan dengan kegagalan isyarat titik tunggal atau salah penilaian, meningkatkan kebolehpercayaan pengesanan kedudukan pemutus secara drastik. Dalam skenario dunia nyata—baik semasa operasi beralih rutin atau tindak balas kecemasan—pemutus pengesahan berganda memastikan operator sentiasa menerima maklumat posisi yang tepat, mencegah misoperasi dan memperkuat keselamatan dan kestabilan sistem kawalan berperingkat.

2.3 Aplikasi Praktikal
Dalam projek pembesaran sebuah substansi 110 kV, integrasi peralatan baru ke dalam sistem kawalan berperingkat yang sedia ada menimbulkan cabaran yang signifikan—cabaran yang efektif diselesaikan melalui teknologi UAV. Operator mengerahkan UAV mengikut parameter penerbangan yang ketat: ketinggian penerbangan 120 m memastikan liputan lengkap substansi sambil mengekalkan detail peralatan; kelajuan penerbangan 2–5 m/s mengekalkan kestabilan platform untuk imej yang tajam; dan selang paparan 2–3 saat menyesuaikan diri dengan keadaan pencahayaan yang berubah untuk memastikan foto berkualiti tinggi. Dengan tindihan ke hadapan 85% dan tindihan sisi 75%, set data memberikan redundansi yang mencukupi untuk pemprosesan fotogrametri yang kukuh.

Menggunakan teknik fotogrametri dan pemodelan 3D canggih, imej UAV beresolusi tinggi diubah menjadi digital twin 3D yang tepat dari substansi. Model ruang imersif ini membolehkan pasukan operasi menganalisis dengan tepat hubungan spasial antara peralatan warisan dan peralatan baru yang dipasang. Semasa simulasi prosedur kawalan berperingkat, operator menggunakan model untuk merancang jalur operasional optimum dan mengenal pasti peranti sasaran dengan tepat menggunakan koordinat geospasial yang tepat—mengurangkan masa komisioning untuk integrasi peralatan baru secara dramatik.

Dalam amalan, pendekatan ini membolehkan pasukan projek menyelesaikan integrasi dan komisioning sistem kawalan berperingkat tiga hari lebih awal daripada jadual. Ini tidak hanya memendekkan garis masa projek secara keseluruhan tetapi juga mempercepatkan transisi substansi menuju operasi pintar, membentuk asas yang kukuh untuk prestasi jangka panjang yang selamat dan boleh dipercayai.

Dalam skenario operasi dan pemeliharaan kawalan berperingkat harian substansi 110 kV ini, mekanisme “pengesahan berganda” pemutus bertindak sebagai perlindungan inti untuk keselamatan dan kecekapan operasi, sementara teknologi UAV memberikan sokongan tambahan yang kuat. Mengambil contoh operasi kawalan berperingkat kecemasan malam: selepas operator mengeluarkan arahan pembukaan pemutus dari hos kawalan berperingkat, peranti “pengesahan berganda” segera mengaktifkan mekanisme transmisi dan pengesahan isyarat yang tepat. Dua mikro-switch di dalam peranti mentransmisikan isyarat kedudukan bilah pemutus secara real-time ke unit pengukuran dan kawalan substansi. Unit ini mengintegrasikan dan melakukan pra-pemprosesan isyarat sebelum menghantarkannya ke hos kawalan berperingkat. Secara serentak, hos anti-misoperasi melakukan pengesahan logik terhadap arahan operasi; hanya selepas hos anti-misoperasi mengesahkan arahan sebagai sah, operasi pembukaan boleh dilakukan.

Semasa proses ini, UAV juga memainkan peranan yang signifikan. Dengan keupayaan penerbangan yang gesit, UAV melakukan pemantauan sekeliling secara real-time terhadap peralatan substansi—terutamanya menumpukan pada kawasan pemutus. Sementara peranti “pengesahan berganda” beroperasi, UAV mentransmisikan siaran video langsung dari tapak ke bilik kawalan, memberikan operator rujukan visual tambahan untuk memastikan ketepatan operasi.

Berdibandingkan dengan pengesahan manual di tapak secara tradisional, pendekatan terpadu ini mengurangkan masa operasi dari asal 10 minit kepada hanya 3 minit, meningkatkan kecekapan secara signifikan. Lebih penting lagi, ia menghapuskan risiko kesilapan penilaian yang disebabkan oleh pencahayaan yang buruk dan letihan operator semasa pemeriksaan manual pada waktu malam.

3. Kesimpulan
Teknologi UAV telah membawa perubahan inovatif kepada operasi kawalan berurutan stesen transformasi. Dengan membina model realistik 3D, ia meningkatkan kecekapan integrasi peralatan baru ke dalam sistem kawalan berurutan dan mempercepat pelaksanaan projek. Apabila bekerja bersama-sama dengan peranti "pengesahan dual" pemutus litar, UAV secara signifikan meningkatkan keselamatan dan ketepatan operasi peralatan. Seiring dengan evolusi teknologi UAV dan integrasinya yang lebih mendalam dengan sistem kawalan berurutan, ia berpotensi untuk lebih menangani cabaran seperti adaptabiliti dalam keadaan operasi yang kompleks dan interoperabiliti peralatan, terus menerus mendorong operasi stesen transformasi menuju kecerdasan dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, serta menyediakan sokongan teknikal yang kukuh untuk operasi sistem kuasa yang stabil dan cekap.