ڈرون ٹیکنالوجی کا سب سٹیشنز میں تسلسل وار کنٹرول آپریشنز میں استعمال

سمارٹ گرڈ کی تکنالوجیوں کے آگے بڑھنے کے ساتھ، سب سٹیشنز میں تسلسلی کنٹرول (اسکیڈا-بنیادی خودکار سوئچنگ) مستقر طاقت نظام کے انجام کے لئے ایک بنیادی تکنیک بن چکا ہے۔ موجودہ تسلسلی کنٹرول تکنالوجیوں کے وسیع پیمانے پر نفاذ کے باوجود، پیچیدہ آپریشنل شرائط کے تحت نظام کی استحکام اور معدات کی درمیانی قابلیت کے متعلق چونسن یقینی طور پر اہم رہتے ہیں۔ غیر مسوسی جہاز (یو اے وی) تکنالوجی - اس کی چابکوئی، حرکت پذیری اور غیر مسوسی جانچ کی صلاحیتوں کے ساتھ - تسلسلی کنٹرول آپریشنز کو بہتر بنانے کے لئے ایک نوآورانہ حل فراہم کرتی ہے۔

ہوائی پٹروں اور实时感知设备状态，大幅提高顺序控制的可靠性和智能化水平。研究无人机在变电站顺序控制中的应用对于推进智能电网的发展具有重要的实际意义。

1. 变电站顺序控制操作概述
1.1 定义
变电站顺序控制是指通过自动化控制系统，按照预定义的程序和逻辑规则，自动逐步执行一系列电气设备操作的过程。以母线切换（切换）操作为例：传统上，操作员必须手动逐个操作断路器、隔离开关等设备。相比之下，在顺序控制下，操作员只需从监控工作站发出一个综合命令；系统随后会自动且精确地执行整个序列，例如先跳开线路断路器，然后打开相关隔离开关，大大简化了操作流程。

1.2 技术原理
变电站顺序控制依赖于由监控主机、测控单元和智能终端等关键组件组成的集成自动化系统。监控主机作为人机界面，接收操作员命令并将其转换为可执行的控制信号。测控单元持续收集实时运行数据，如电流、电压和设备位置，既为操作员提供态势感知，也为顺序逻辑决策提供重要输入。智能终端直接与一次设备接口，执行切换操作，并通过光纤或电缆与测控单元和其他设备通信，确保快速准确的数据传输，支持安全高效的顺序控制执行。

1.3 优势
1.3.1 提高操作效率
在传统的变电站操作中，切换过程存在显著的低效问题。例如，在220 kV母线切换操作中，人员必须反复在间隔之间移动以验证设备ID、确认状态并手动操作断路器和隔离开关。由于人力限制，完成一个完整的操作通常需要2-3小时，消耗大量人力并带有固有的错误风险，影响电网效率。

随着智能电网技术的发展，顺序控制系统提供了一种变革性的方法。在收到监控后台的命令后，系统基于预编程逻辑，以毫秒级速度自动执行完整序列，包括设备状态验证、操作票验证和切换命令。现场数据显示，使用顺序控制将220 kV母线切换时间缩短至20分钟以内——比传统方法提高了80%以上。这一突破增强了电网的操作灵活性，能够在负荷波动时快速重新配置，并在故障期间显著缩短停电时间，从而提高整体供电的可靠性和质量。

1.3.2 增强操作安全性
人工变电站操作容易受到许多不可预测的人为因素的影响，这些因素带来了潜在的安全风险。操作员的警觉性至关重要；例如，夜班疲劳可能导致误读标签或执行步骤顺序错误。此外，人员技能水平参差不齐——新员工对复杂程序的熟悉程度远低于经验丰富的员工——增加了出错的可能性。不完全统计显示，每年数百起变电站设备故障和电网事故源于人为错误。

顺序控制建立了一个强大的安全屏障。在执行前，内置逻辑验证严格检查每个步骤是否符合预定义的安全和电气联锁规则。只有当所有条件都满足时，系统才会继续进行。例如，在线路送电过程中，系统会自动验证断路器和隔离开关的状态；如果检测到任何异常，操作将立即停止并触发警报。这防止了严重的错误，如带负载拉开隔离开关或带电合接地开关，从根本上降低了设备损坏和电网事故的风险，确保更安全、更稳定的变电站操作。

1.4 当前应用状况
随着中国不断推进智能电网计划，顺序控制已成为现代变电站操作的基石。在新建变电站中，智能化设计原则已成为标准，顺序控制被集成为核心功能模块。例如，在华东地区，过去五年内新建变电站采用顺序控制的比例已达到95%。在深圳和上海等经济发达城市，220 kV及以上电压等级变电站的覆盖率超过80%，显著提升了区域电网的效率和安全性。

同时，旧变电站的智能化改造也在稳步推进。在中国北方，一座已有20年历史的110 kV变电站通过更换智能I/O单元和升级监控系统成功实现了顺序控制功能，显著提高了操作效率和可靠性。

لیکن جب ترتیبی کنٹرول کا پیمانہ بڑھتا ہے تو مزید پیچیدہ سیناریوں میں ٹیکنالوجیکل بٹنیکس ظاہر ہوتے ہیں۔ شدید موسم، کئی لائن فلٹ یا ناگہانی لوڈ کی گراوات کے دوران، نظام کو عظیم مقدار میں ریل ٹائم معلومات کو پروسیس کرنا اور پیچیدہ منطق کو انجام دینا ہوتا ہے، جس کی وجہ سے ردعمل کی تاخیر، منطق کی روکاوٹ یا غلط کارروائی کی صورت ظاہر ہوسکتی ہے۔ علاوہ ازیں، مختلف وینڈرز کے آلات کے درمیان انٹروپیربلٹی کی مشکلات—جن کی وجہ مواصلات کے پروٹوکول، معلومات کے فارمیٹس، اور انٹرفیس کے معیارات کی نامساوی ہوتی ہے—اکثر غیرمعمولی معلومات کے منتقلی یا حکم کے جواب کی تاخیر کا باعث بناتی ہیں، جس سے ترتیبی کارروائیوں کی لہرداری اور صحیحیت کو خرابی ہوتی ہے۔

ان چیلنجوں کو حل کرنے کے لیے، بجلی کی صنعت دونوں طرح کے حل کی طرف بڑھ رہی ہے: ٹیکنالوجیکل نوآوری اور معیاری کرنے کی کوشش۔ ٹیکنالوجیکل طور پر، الگورتھمز کو مزید پیچیدہ شرائط کے تحت معلومات کی پروسیسنگ اور فیصلہ سازی میں بہتری کے لیے بہتر بنایا جا رہا ہے۔ معیاری کرنے کی جانب سے، کوششیں مواصلات کے انٹرفیس اور پروٹوکول کو متحد کرنے پر مرکوز ہیں تاکہ کراس-وینڈر انٹروپیربلٹی کو بہتر بنایا جا سکے۔

اس سیاق و سباق میں، یونین آف ایئریل ویکل (UAV) ٹیکنالوجی—جو مسلبہ میں مہارت، متنوع نظریات، اور غیر متعلقہ سنسنگ کی پیشکش کرتی ہے—ترتیبی کنٹرول میں بہتری کے لیے ایک نوآورانہ راستہ فراہم کرتی ہے۔ ترتیبی کارروائیوں کے دوران، UAVs ملٹی سپیکٹرل تصویر بندی، انفراریڈ تھرموگرافی، اور دیگر پیشرفتوں کا استعمال کرتے ہوئے آلات کی حالت پر ریل ٹائم ڈینامک مانیٹرنگ کر سکتے ہیں، جس سے پیرامیٹرز کی صحت بھری اکٹھگی اور تیز رفتار نامعمولیت کی شناخت ممکن ہو جاتی ہے۔ یہ ریل ٹائم فیڈبیک ترتیبی کنٹرول نظاموں میں ذہانت والی فیصلہ سازی کو موثر طور پر مدد فراہم کرتا ہے، جس سے بجلی کے گرڈ کی کارروائیوں کی ذہانت اور اعتماد کو بڑھاوا ملتا ہے۔

2. UAV ٹیکنالوجی کا اسٹیشن کنٹرول میں استعمال
2.1 UAV ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے اسٹیشن کا 3D حقیقی ماڈل بنانا
UAV ٹیکنالوجی کو مجموعی طور پر استعمال کرتے ہوئے اسٹیشن کا بالکل مطابق 3D ڈیجیٹل ٹوئن بنانا ترتیبی کنٹرول میں ایک بہت زیادہ نوآورانہ اور عملی ترقی ہے۔ اعلی درجے کی سروے کیمرے سے لیس UAVs مختلف اونچائیوں اور زاویوں سے مکمل هوائی سروے کر سکتے ہیں، جس سے کلیہ کے لیاؤٹ اور کلیدی آلات کے نرم تفصیلات کو ضبط کیا جا سکتا ہے۔ یہ اعلی تحلیلی تصاویر کا ایک غنی مجموعہ تیار کرتا ہے جو صحیح 3D ماڈلنگ کے لیے ضروری ہے۔ معلومات کی مطابقت اور جیومیٹرک صحت کو یقینی بنانے کے لیے، فلائٹ مشنوں کو UAV کے کام کے پیرامیٹروں کی متعین شدہ حد تک یقینی بنانے کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ جدول 1 میں تفصیل سے بیان کیا گیا ہے۔

ان میں سے پارامیٹرز کو فلائٹ اونچائی 120 میٹر پر ترتیب دیا گیا ہے - ایک اونچائی جو UAV کو پورے سب سٹیشن کو کور کرنے کی تصویر حاصل کرنے کی ضمانت دیتی ہے، ساتھ ہی کافی تفصیل کی صفائی کو برقرار رکھتی ہے۔ فلائٹ کی رفتار کو 2-5 میٹر/سیکنڈ کے درمیان کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ فلائٹ کے دوران UAV کی استحکام برقرار رہے اور زیادہ رفتاری کی وجہ سے موشن بلر کو روکا جا سکے۔ ایکسپوزر کا وقفہ 2-3 سیکنڈ کا ہوتا ہے، جس سے مختلف روشنی کی شرائط میں مسلسل تصویر کی روشنی اور قابل اعتماد کیفیت کی ضمانت ہوتی ہے۔

85 فیصد آگے کا اوور لیپ اور 75 فیصد کنارے کا اوور لیپ کے ذریعے ملحقہ تصاویر کے درمیان کافی اوور لیپ کی ضمانت ہوتی ہے، جس سے بعد میں تصویر کو چپٹا کرنے اور 3D ماڈلنگ کے لیے ضروری زائدہ ہوتا ہے۔ کیمرے کی لنز کی فوکل لمبائی 35 سے 50 ملی میٹر کے درمیان ہوتی ہے، جس کے ساتھ 6,048 × 4,032 پکسل کا عالی حل قابیلیت والی سینسر کو جوڑا جاتا ہے، جس سے مختلف سب سٹیشن کی معدات کی نرم تفصیلات کو موثر طور پر کیپچر کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، 1.5 سم/پکسل کا گراؤنڈ سینسنگ ڈسٹنس (GSD) ہر پکسل کو حقیقی دنیا کی ایک خاص لمبائی کے ساتھ منطبق کرتا ہے، جس سے سپیشل ایکیورسی میں کافی اضافہ ہوتا ہے۔

ان فلائٹ پارامیٹرز کے مطابق کیے گئے فلائٹ کے ذریعے UAV کو عالی کیفیت کی تصاویر حاصل کرنے میں کامیابی ہوتی ہے - جس کو پروفیشنل فوٹوگرامیٹری سافٹوئر کے ذریعے پوسٹ پروسیسنگ کیا جاتا ہے، جس میں چپٹا کرنے، فیوژن، اور 3D ریکانسٹرکشن شامل ہوتا ہے - جس سے سب سٹیشن کا بہت واقعی اور تفصیلی 3D ڈیجیٹل ٹوائن حاصل ہوتا ہے۔ اس ماڈل کو سیکوئنشل کنٹرول آپریشنز کے لیے واضح اور صحیح سپیشل ریفرنس معلومات فراہم کرتا ہے، جس سے آپریٹرز کو معدات کی ترتیب اور حالت کو واضح طور پر سمجھنے کی اجازت ملتی ہے، جس سے اتومیٹڈ سوئچنگ سیکوئنس کے صحیح اجرا کے لیے مضبوط بنیاد قائم کی جاتی ہے۔

2.2 سب سٹیشن میں ڈسکنیکٹر کی پوزیشن کے لیے "ڈبل کنفرمیشن" کا اجراء
ڈسکنیکٹر کے لیے "ڈبل کنفرمیشن" ڈیوائس کا سوئچ پوزیشن کی تصدیق کے لیے ایک کلیدی کمپوننٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ سنسرز کو میکانیکل آپریشنگ مکینزم پر مستقیماً لاگو کرتا ہے تاکہ اصل ڈسکنیکٹر کی حالت کو مانیٹر کیا جا سکے۔ سسٹم کو دو مائیکرو سوئچز ہوتے ہیں: دوسرے مائیکرو سوئچ کو سنسر سے مستقیماً جوڑا جاتا ہے اور یہ ڈسکنیکٹر کے بلیڈ کی حقیقی میکانیکل پوزیشن کو کیپچر کرنے کی ذمہ دار ہوتا ہے۔ جمع کردہ سگنل کو سنسر کے ذریعے سگنل ریسیور تک منتقل کیا جاتا ہے، جس کے بعد یہ دیٹا کو سب سٹیشن کے میزورمنٹ اور کنٹرول سسٹم تک بھیجا جاتا ہے۔ یہ بند لوپ ٹرانسمیشن مکینزم ڈسکنیکٹر کی پوزیشن کی ملی سیکنڈ کی وضاحت کے ساتھ حقیقی وقت کی تشخیص کو ممکن بناتا ہے، جس سے سیکوئنشل کنٹرول آپریشن کے لیے قابل اعتماد پوزیشنل ویلیڈیشن فراہم کیا جا سکتا ہے۔

ایک مرکزی ہاب کے طور پر، سب سٹیشن کا میزورمنٹ اور کنٹرول یونٹ پہلے مائیکرو سوئچ (میکانیکل فیڈ بیک) اور دوسرے مائیکرو سوئچ (سنسر مبنی فیڈ بیک) سے سگنل دریافت کرتا ہے۔ ان دو ان پٹ کو مربوط کرنے اور تصدیق کرنے کے بعد، یونٹ ملتوی کیفیت کے ڈیٹا کو سیکوئنشل کنٹرول ہاسٹ تک بھیجا دیتا ہے۔ ساتھ ہی، اینٹی مس آپریشن ہاسٹ تمام آپریشن کمانڈز کو سیکوئنشل کنٹرول ہاسٹ کے ذریعے جاری کرنے کی لاگیکل ویلفیکیشن کرتا ہے۔ صرف اس کے بعد ہی سیکوئنشل آپریشن کو عمل میں لایا جا سکتا ہے۔

یہ "ڈبل کنفرمیشن" مکینزم تکنیکی طور پر ایک نقطہ سگنل فیلیجو یا غلط فہمی کے متعلقہ خطرات کو ختم کرتا ہے، جس سے ڈسکنیکٹر کی پوزیشن کی تشخیص میں کافی اضافہ ہوتا ہے۔ حقیقی موقعیات میں - چاہے روتین سوئچنگ آپریشن کے دوران ہو یا ایمرجنسی ری ایکشن کے دوران - ڈبل کنفرمیشن ڈسکنیکٹر آپریٹرز کو ہمیشہ صحیح پوزیشن کی معلومات فراہم کرتا ہے، جس سے غلط آپریشن کو روکا جا سکتا ہے اور سیکوئنشل کنٹرول سسٹمز کی سلامتی اور استحکام کو مزید مضبوط بنایا جا سکتا ہے۔

2.3 عملی اطلاق
ایک 110 kV سب سٹیشن کے ایکسپنشن پروجیکٹ میں، موجودہ سیکوئنشل کنٹرول سسٹم میں نئی معدات کو داخل کرنے کا مسئلہ کافی چیلنجنگ ثابت ہوا - جس کو UAV ٹیکنالوجی کے ذریعے موثر طور پر حل کیا گیا۔ آپریٹرز نے UAVs کو مشدید فلائٹ پارامیٹرز کے تحت تعین کیا: 120 میٹر کی فلائٹ اونچائی سب سٹیشن کو کور کرنے کی ضمانت دیتی ہے جبکہ معدات کے لیول کی تفصیل کو برقرار رکھتی ہے؛ 2-5 میٹر/سیکنڈ کی فلائٹ رفتار پلیٹ فارم کی استحکام کو برقرار رکھتی ہے تاکہ شارپ تصاویر حاصل کی جا سکیں؛ اور 2-3 سیکنڈ کا ایکسپوزر وقفہ متغیر روشنی کی شرائط کو موصول کرنے کے لیے عالی کیفیت کی تصاویر کو یقینی بناتا ہے۔ 85 فیصد آگے کا اوور لیپ اور 75 فیصد کنارے کا اوور لیپ کے ذریعے ڈیٹا سیٹ کو فوٹوگرامیٹری پروسیسنگ کے لیے کافی زائدہ فراہم کرتا ہے۔

علیحدہ فوٹوگرامیٹری اور 3D ماڈلنگ ٹیکنالوجی کے استعمال سے عالی حل قابیلیت UAV تصاویر کو سب سٹیشن کا صحیح 3D ڈیجیٹل ٹوائن میں تبدیل کیا گیا۔ یہ ماحولی سپیشل ماڈل آپریشن ٹیم کو ماضی کی معدات اور نئی نصب شدہ معدات کے درمیان سپیشل ریلیشن شپ کو واضح طور پر تجزیہ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ سیکوئنشل کنٹرول پروسریجرز کی محاکاة کے دوران، آپریٹرز نے ماڈل کو استعمال کیا تاکہ مطلوبہ آپریشنل پاتھ کو پیشاں طور پر منصوبہ بنائیں اور مخصوص جیؤسپیشل کوآرڈینیٹس کا استعمال کرتے ہوئے ٹارگٹ ڈیوائس کو واضح طور پر شناخت کریں - جس سے نئی معدات کی نصب کے لیے کمیشننگ کا وقت کافی کم ہو گیا۔

عملي میں، یہ نقطہ نظر پروجیکٹ ٹیم کو سیکوئنشل کنٹرول سسٹم کی نصب اور کمیشننگ کو تین دن پہلے مکمل کرنے میں مدد کی، جس نے پروجیکٹ کے کل وقت کو کم کیا اور سب سٹیشن کو انٹیلیجنٹ آپریشن کی جانب میں تیزی سے منتقل ہونے کو ممکن بنایا، جس سے اس کے لیے سیکیور اور قابل اعتماد لمبی مدت کی کارکردگی کی مضبوط بنیاد قائم کی گئی۔

اس 110 kV سب سٹیشن کے روزمرہ سیکوئنشل کنٹرول آپریشن اور مینٹیننس کے موقعیات میں، ڈسکنیکٹر "ڈبل کنفرمیشن" مکینزم آپریشنل سلامتی اور کارکردگی کے لیے کلیدی تحفظ کا کام کرتا ہے، جبکہ UAV ٹیکنالوجی مضبوط معاون سپورٹ فراہم کرتی ہے۔ رات کے وقت کے ایک ایمرجنسی سیکوئنشل کنٹرول آپریشن کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے: جب آپریٹرز سیکوئنشل کنٹرول ہاسٹ سے ڈسکنیکٹر کو کھولنے کا کمانڈ جاری کرتے ہیں، تو "ڈبل کنفرمیشن" ڈیوائس فوراً اپنے دقیق سگنل ٹرانسمیشن اور ویلفیکیشن مکینزم کو کام کرنے کا آغاز کرتا ہے۔ ڈیوائس کے اندر کے دو مائیکرو سوئچ ڈسکنیکٹر کے بلیڈ کی پوزیشن کے سگنل کو حقیقی وقت میں سب سٹیشن کے میزورمنٹ اور کنٹرول یونٹ تک منتقل کرتے ہیں۔ یہ یونٹ سگنل کو مربوط کرتا ہے اور پری-پروسیس کرتا ہے قبل از اس کو سیکوئنشل کنٹرول ہاسٹ تک بھیجنا۔ ساتھ ہی، اینٹی مس آپریشن ہاسٹ آپریشن کمانڈ کو لاگیکل ویلفیکیشن کرتا ہے؛ صرف اس کے بعد ہی جب اینٹی مس آپریشن ہاسٹ کمانڈ کو صحیح یقینی بناتا ہے تو کھولنے کا آپریشن کیا جا سکتا ہے۔

اس عمل کے دوران، UAV بھی ایک مہم کا کام کرتا ہے۔ اپنی فلیکسیبل فلائٹ کی صلاحیتوں کو استعمال کرتے ہوئے، UAV سب سٹیشن کی معدات کو حقیقی وقت میں مکمل نظریہ کے تحت مانیٹر کرتا ہے - خصوصاً ڈسکنیکٹر کے علاقے پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔ "ڈبل کنفرمیشن" ڈیوائس کے کام کرتے ہوئے، UAV کنٹرول روم تک حقیقی وقت کی ویڈیو فیڈز کو منتقل کرتا ہے، جس سے آپریٹرز کو ایک اضافی تصویری ریفرنس فراہم کیا جاتا ہے تاکہ آپریشنل صحت کو مزید یقینی بنایا جا سکے۔

تیز کے مطابق معمولی دستی سائٹ پر تصدیق کے مقابلے میں یہ مکمل طرز کار آپریشن کا وقت اصلی 10 منٹ سے صرف 3 منٹ تک کم کرتا ہے، جس سے کارکردگی میں قابل ذکر بہتری واقع ہوتی ہے۔ مزید برآں، یہ رات کے دستی جانچ کے دوران ضعیف روشنی اور آپریٹر کی تنہا پن کی وجہ سے غلط فہمی کے خطرے کو موثر طور پر ختم کرتا ہے۔

3. نتیجہ
یو اے وی ٹیکنالوجی نے سب سٹیشن کے تسلسلی کنٹرول آپریشنز کو نئی ابتكاری شکل دی ہے۔ 3D حقیقی ماڈل بنانے سے نئے ڈھانچے کو تسلسلی کنٹرول سسٹم میں شامل کرنے کی کارکردگی میں موثر طور پر بہتری واقع ہوتی ہے اور پروجیکٹ کی نفاذیت کو تیز کرتا ہے۔ ڈسکنیکٹر "دوسرا تصدیق" ڈیوائس کے ساتھ مل کر کام کرتے ہوئے یو اے وی ڈھانچوں کی عمل کے سلامتی اور درستگی میں قابل ذکر بہتری لاتا ہے۔ جیسے یو اے وی ٹیکنالوجی کی ترقی ہوتی ہے اور یہ تسلسلی کنٹرول سسٹمز کے ساتھ زیادہ سماجی بن جاتا ہے، یہ مزید مسائل کے حل کے لیے وعدہ کرتا ہے جیسے پیچیدہ آپریشن کے تحت انداز کی مہارت اور ڈھانچوں کی متبادل استعمال کی قابلیت، مسلسل سب سٹیشن کے آپریشن کو زیادہ ذہانت اور قابل اعتماد کی طرف بڑھاتا ہے، اور بجلی کے نظام کے مستحکم اور کارکردگی کے لیے مضبوط فنی معاونت فراہم کرتا ہے۔