سمارٹ مونیٹرنگ سسٹم فور ونڈ فارمز: ڈیزائن اینڈ انپلیمانٹیشن
1. پس منظر
ہوائی توانائی کی تولید میں ہوا کی حرکی توانائی کو مکینکل توانائی میں تبدیل کر کے پھر اس مکینکل توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کیا جاتا ہے—یہ ہوائی توانائی کی تولید ہے۔
ہوائی توانائی کی تولید کا اصول ہوا کو استعمال کرتا ہے تاکہ ہوائی تربین کے بل اچھالے، جو پھر گیر باکس کو چلاتے ہیں تاکہ گردش کی رفتار میں اضافہ کیا جا سکے، اور نتیجے میں جنریٹر کو برقی توانائی تولید کرنے کے لئے چلانے کے قابل بناتے ہیں۔
چین کے بڑھتے ہوئے توانائی کے مطالبات کے تحت، ہوائی توانائی کی تولید میں لگاتار اضافہ ہو رہا ہے، اور ہوائی فارم کی تعمیر کی شدت بڑھ رہی ہے۔ ایک واحد بجلی کمپنی کئی ہوائی فارموں کی کارکردگی کر سکتی ہے، جو عام طور پر مختلف جغرافیائی علاقوں میں پھیلے ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، انفرادی ہوائی فارموں کی پیمانے کے مطابق دہائیوں سے صدیوں تک ہوائی تربینوں کا سامان ہو سکتا ہے۔ اس حالت کے تحت، ہر ہوائی فارم کے پاس اپنا برقی نگرانی نظام ہوتا ہے۔ لیکن متعدد ہوائی فارموں کی مرکزی انتظامیہ کرنا کئی چیلنجوں کا سامنا کرنا ہوتا ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لئے، مرکزی کنٹرول سینٹروں (سنٹرل کنٹرول سینٹرز) کی تشکیل کرنا ایک موثر حل فراہم کرتا ہے۔
ایسے حالات میں، ہوائی فارموں میں نیٹ ورکنگ اور ذہانت کی وجہ سے پیداوار اور انتظامی کارکردگی میں بہتری آتی ہے، لیکن یہ نئے حملے کے راستے خراب کرنے والے کے لئے بھی خلق کرتا ہے۔ حالیہ سالوں میں، بجلی کے شعبے میں سائبر سیکیورٹی کے واقعات کی تعدد زیادہ ہو گئی ہے، جس کی وجہ سے بجلی کے صنعت کو مزید سلامتی کے خطرات اور چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑ رہا ہے۔
2. ہوائی تربین کنٹرول سسٹم
ہوائی تربین کی کارکردگی اور حفاظت کے لئے مکمل خودکار کنٹرول سسٹم کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس سسٹم کو تربین کو خودکار طور پر شروع کرنے، بل کے مکینکل پچ ایڈجوسٹمنٹ مکینزم کو کنٹرول کرنے، اور نرمال اور غیر نرمال حالات دونوں میں تربین کو سیفٹی سے بند کرنے کی صلاحیت ہونی چاہئے۔ کنٹرول کی کارکردگیوں کے علاوہ، یہ سسٹم مونیٹرنگ کی کارکردگی بھی ادا کرتا ہے—جیسے کہ کارکردگی کی حالت، ہوا کی رفتار، اور ہوا کی سمت کی معلومات فراہم کرتا ہے۔
ہوائی تربین کنٹرول سسٹم کی تین اہم حصے ہوتے ہیں:
ٹاور بیس مین کنٹرول کابینہ
ناکل کنٹرول کابینہ
ہب کنٹرول کابینہ
ہوائی توانائی کنٹرول یونٹ (WPCU) ہر تربین کے لئے مرکزی کنٹرولر کے طور پر کام کرتا ہے اور یہ تربین کے ٹاور اور ناکل میں تقسیم ہوتا ہے۔
2.1 ٹاور بیس کنٹرول اسٹیشن
ٹاور بیس کنٹرول اسٹیشن—جو کہ مین کنٹرول کابینہ بھی کہلاتا ہے—ہوائی تربین کنٹرول کا مرکز ہوتا ہے، جو ایک کنٹرولر اور آئی/او مودیولوں سے مکمل ہوتا ہے۔ کنٹرولر کو 32-بٹ پروسیسر کا استعمال ہوتا ہے، اور سسٹم ایک مضبوط ریل ٹائم آپریٹنگ سسٹم پر چلتا ہے۔ یہ پیچیدہ مین کنٹرول لوژک کو انجام دیتا ہے اور فیلڈ بس کے ذریعے ناکل کنٹرول کابینہ، پچ سسٹم، اور کنورٹر سسٹم کے ساتھ ریل ٹائم میں مواصلت کرتا ہے، تاکہ تربین کو بہترین حالت میں چلانے کی یقینی ہو۔
ٹاور بیس کابینہ میں شامل ہے:
پی ایل سی ماسٹر اسٹیشن
آر ٹی یو (ریموت ٹرمینل یونٹ)
اینڈسٹریل ایتھرنیٹ سوچ
یو پی ایس پاور سپلائی
ٹچ اسکرین (مقامی مونیٹرنگ اور آپریشن کے لئے)
پش بٹن، انڈیکیٹر لائٹس، مینی کرکٹ بریکرز، ریلے
ہیٹنگ ایلیمنٹس، فین
ٹرمینل بلاکس
2.2 ناکل کنٹرول اسٹیشن
ناکل کنٹرول اسٹیشن تربین سے سینسر کے سگنل کو جمع کرتا ہے، جس میں درجہ حرارت، دباؤ، گردش کی رفتار، اور ماحولی پیرامیٹرز شامل ہوتے ہیں۔ یہ فیلڈ بس کے ذریعے مین کنٹرول اسٹیشن کے ساتھ مواصلت کرتا ہے۔ مین کنٹرولر ناکل کنٹرول ریک کا استعمال کرتا ہے یوائنگ اور کیبل آنٹوئنگ کی کارکردگی کو مینیج کرنے کے لئے۔ اس کے علاوہ، یہ ناکل کے اندر آکسیلری میٹرز، آئل پمپس، اور کولنگ فین کو کنٹرول کرتا ہے تاکہ تربین کی بہترین کارکردگی کو برقرار رکھا جا سکے۔
ناکل کنٹرول کابینہ میں شامل ہے:
ناکل پی ایل سی اسٹیشن
پاور سپلائی مودیول
فاست بس سلیو مودیول
کین بس ماسٹر مودیول
ایتھرنیٹ مودیول (مقامی پی سی کے لئے مینٹیننس رسائی کے لئے)
ڈیجیٹل اور آنالاگ آئی/او (DIO, AIO) مودیول
سروس بریکرز، ریلے، سوچز
2.3 پچ کنٹرول سسٹم
بڑی پیمانے کی ہوائی تربینیں (1 MW سے اوپر) عام طور پر ہائیڈرولک یا الیکٹرک پچ سسٹم کا استعمال کرتی ہیں۔ پچ سسٹم فرنٹ اینڈ کنٹرولر کا استعمال کرتا ہے تاکہ تینوں تربین کے بل کے پچ ایکٹوئٹرز کو ریگولیٹ کیا جا سکے۔ یہ مین کنٹرولر کا ایک ایگزیکیوشن یونٹ ہوتا ہے، جو کین اوپن کے ذریعے مواصلت کرتا ہے تاکہ بل کے پچ کے زاویے کو بہترین کارکردگی کے لئے تنظیم کیا جا سکے۔
پچ سسٹم میں بیک اپ پاور سپلائی اور سیفٹی چین شامل ہوتا ہے تاکہ مہم کی صورتحالوں میں ایمرجنسی شٹ ڈاؤن کی یقینی ہو۔
ہب کنٹرول کابینہ میں شامل ہے:
ہب پی ایل سی اسٹیشن
سرو ڈرائیو یونٹس
ایمرجنسی پچ بیٹری اور مانیٹرنگ یونٹ
ایمرجنسی پچ ماڈیول
اوور سپیڈ پروٹیکشن ریلے
مینیچر سرکٹ بریکرز، ریلےز، ٹرمینل بلاکس
پش بوٹنز، انڈیکیٹر لائٹس، اور مینٹیننس سوئچز
2.4 بیک اپ ایمرجنسی سیفٹی چین سسٹم
بیک اپ ایمرجنسی سیفٹی چین کمپیوٹر کنٹرول سسٹم سے مستقل ہارڈ ویئر بیس پروٹیکشن مکانیزم ہے۔ یہاں تک کہ کنٹرول سسٹم فیل ہو جائے تو بھی سیفٹی چین کام کرتا رہتا ہے۔ یہ وہ کلیدی فیلٹ کنڈیشنز کو جو دم دار نقصان کی وجہ بن سکتی ہیں، ایک سلسلہ وار سرکٹ میں جوڑتا ہے۔ جب یہ متحرک ہوتا ہے تو سیفٹی چین ایمرجنسی شٹ ڈاؤن کو شروع کرتا ہے، ٹربائن کو گرڈ سے منقطع کرتا ہے، اس طرح پورے سسٹم کی حفاظت کو زیادہ سے زیادہ کرتا ہے۔
3. سسٹم آرکیٹیکچر اور فنکشنل اوور ویو
ہوائی فارم پاور مانیٹرنگ سسٹم درج ذیل کلیدی کمپوننٹس پر مشتمل ہے:
مقامی وینڈ ٹربائن کنٹرول یونٹس (WPCUs)
ہائی سپیڈ ریڈنڈنٹ رنگ فائر-آپٹک ایتھر نیٹ نیٹ ورک
ریموٹ اپر لیول آپریٹر سٹیشنز
مقامی وینڈ ٹربائن کنٹرول یونٹ ہر ٹربائن کے لئے کور کنٹرولر ہے، جو پیرامیٹرز کی مانیٹرنگ، خودکار پاور جنریشن کنٹرول، اور معدات کی حفاظت کے لئے ذمہ دار ہے۔ ہر ٹربائن کے پاس مقامی HMI (ہیومن-ماشین انٹرفیس) ہوتا ہے جو مقامی آپریشن، کمشننگ، اور مینٹیننس کے لئے استعمال ہوتا ہے۔
ہائی سپیڈ ریڈنڈنٹ رنگ فائر-آپٹک ایتھر نیٹ نیٹ ورک سسٹم کا ڈیٹا ہائی وے کا کام کرتا ہے، جو حقیقی وقت کی ٹربائن ڈیٹا کو اپر لیول مانیٹرنگ سسٹم تک منتقل کرتا ہے۔
آپریٹر اپر لیول آپریٹر سٹیشن سے ہوائی فارم کی آپریشنل مانیٹرنگ کا مرکز ہے۔ یہ تمام ٹربائن کی مکمل مانیٹرنگ، پیرامیٹر آلات، اور حقیقی وقت/تاریخ ڈیٹا لاگنگ اور ڈسپلے فراہم کرتا ہے۔ آپریٹرز مرکزی کنٹرول روم سے تمام ٹربائن کو مانیٹر اور کنٹرول کرسکتے ہیں۔
3.1 فیلڈ کنٹرول لیئر
فیلڈ کنٹرول لیئر درج ذیل کلیدی کمپوننٹس پر مشتمل ہے:
ٹاور بیس مین کنٹرول کابینہٹ
ناکل کنٹرول کابینہٹ
پچ کنٹرول سسٹم
کنورٹر سسٹم
مقامی HMI (ہیومن-ماشین انٹرفیس) اسٹیشن
اینڈسٹریل ایتھر نیٹ سوچ
فیلڈ بس کمیونیکیشن نیٹ ورک
یوپی ایس پاور سپلائی
ایمرجنسی شٹ ڈاؤن بیک اپ سسٹم
فیلڈ لیول پر وینڈ ٹربائن کنٹرول یونٹ (WPCU) ہر ٹربائن کے لئے کور کنٹرولر کا کام کرتا ہے۔ یہ حقیقی وقت کی پیرامیٹرز کی مانیٹرنگ، خودکار پاور جنریشن کنٹرول، اور معدات کی حفاظت کے لئے ذمہ دار ہے۔ ہر ٹربائن کے پاس مقامی HMI انٹرفیس ہوتا ہے جو مقامی آپریشن، کمشننگ، ڈیباگنگ، اور مینٹیننس کے لئے استعمال ہوتا ہے۔
3.2 مرکزی مانیٹرنگ لیئر
مرکزی مانیٹرنگ لیئر ہوائی فارم کا آپریشنل کور ہے، جو ٹربائن کی مکمل مانیٹرنگ، پیرامیٹر آلات، اور حقیقی وقت/تاریخ ڈیٹا لاگنگ اور ڈسپلے فراہم کرتا ہے۔ آپریٹرز مرکزی کنٹرول روم سے تمام ٹربائن کو مانیٹر اور کنٹرول کرسکتے ہیں۔
یہ لیئر کلیدی سب سسٹمز کی سپرویزنگ اور کنٹرول بھی فراہم کرتا ہے، جس میں شامل ہیں:
ہائیڈرالک سسٹم
واشنیکی سسٹم
ایلیکٹرک پچ کنٹرول سسٹم
گیر بکس سسٹم
یا سسٹم اور یا کنٹرول
ایکسٹریجیٹڈ SCADA فنکشنلٹی کے ذریعے مرکزی مانیٹرنگ لیئر پورے ہوائی فارم کے کارکردگی کو موثر، سیف، اور قابل اعتماد بناتا ہے۔
