Reka Bentuk dan Pelaksanaan Pengoptimuman Sistem Pemantauan Kuasa di Substesyen Cerdas

Dengan perkembangan pesat industri tenaga, substansial pintar memainkan peranan yang semakin penting dalam sistem tenaga. Sistem pemantauan tenaga mereka adalah kunci untuk memastikan operasi selamat, stabil, dan cekap bagi grid tenaga. Sistem pemantauan tenaga substansial tradisional sudah tidak lagi dapat memenuhi permintaan yang semakin meningkat dari penggunaan elektrik atau piawaian pembinaan grid pintar.

Berteraskan kelebihan teknologi maju, sistem pemantauan tenaga di substansial pintar membolehkan pemantauan masa nyata yang tepat dan kawalan berkesan terhadap sistem tenaga, menyediakan penyelesaian baru untuk meningkatkan keselamatan dan kestabilan sistem. Walau bagaimanapun, semasa pembangunan, sistem-sistem ini menghadapi pelbagai cabaran, seperti integrasi sistem yang kompleks, beban pemprosesan dan komunikasi data yang berat, perlindungan keselamatan yang lemah, dan kesukaran pengurusan operasi yang tinggi. 

Isu-isu ini sangat menghalang penuh realisasi kelebihan sistem pemantauan tenaga substansial pintar. Oleh itu, melakukan penyelidikan mendalam ke dalam strategi aplikasi dan merumuskan langkah-langkah pengoptimuman yang berkesan adalah penting secara praktikal untuk mendorong kecerdasan industri tenaga dan memastikan bekalan tenaga yang boleh dipercayai.

1. Kepentingan Sistem Pemantauan Tenaga di Substansial Pintar

1.1 Meningkatkan Kemampuan Pemantauan Masa Nyata

Substansial pintar dilengkapi dengan sejumlah besar sensor pintar berketepatan tinggi yang dapat mengumpul parameter operasi peralatan tenaga—seperti voltan, arus, dan kuasa—dengan kerap dan menghantar data ini secara masa nyata ke sistem pemantauan. Berbanding dengan substansial tradisional, pengumpulan data lebih menyeluruh, merangkumi bukan sahaja peralatan utama tetapi juga maklumat status daripada peralatan sekunder, membolehkan pemantauan masa nyata yang menyeluruh tanpa titik buta kepada seluruh sistem tenaga.

Memanfaatkan rangkaian komunikasi berkelajuan tinggi, sistem pemantauan memproses jumlah data yang besar dengan cekap, mencerminkan dengan tepat status operasi masa nyata sistem tenaga. Ini membantu pengendali mengenal pasti anjakan peralatan dan potensi kerosakan dengan segera, membolehkan intervensi tepat pada masanya untuk mengurangkan impak kerosakan. Akibatnya, kebolehpercayaan dan keselamatan operasi sistem tenaga ditingkatkan secara signifikan, memastikan kesinambungan dan kestabilan bekalan tenaga dan memenuhi permintaan masyarakat moden untuk tenaga berkualiti tinggi.

1.2 Memperkuatkan Keselamatan dan Kestabilan Sistem

Sistem pemantauan tenaga di substansial pintar dapat mengesan dan mengeluarkan amaran awal terhadap risiko keselamatan potensial dengan memantau status operasi sistem tenaga secara berterusan. Sebagai contoh, apabila sistem mengesan beban berlebihan, litar pendek, atau peningkatan suhu abnormal di saluran transmisi atau peralatan, ia segera memicu alaram dan menentukan lokasi kerosakan dengan tepat, memberikan maklumat kerosakan terperinci kepada pekerja baiki untuk tindakan pantas.

Ini mencegah peningkatan lanjut kerosakan dan memastikan operasi selamat dan stabil seluruh sistem tenaga. Selain itu, substansial pintar mempunyai keupayaan kawalan automatik. Apabila kerosakan berlaku, sistem dapat dengan cepat mengasingkan kawasan yang terjejas dan menyesuaikan mod operasi mengikut strategi yang ditetapkan, mencapai penyembuhan sendiri yang cepat. Ini mengurangkan tempoh dan skop gangguan bekalan tenaga, meningkatkan keupayaan sistem untuk merespon kecemasan, menurunkan kebarangkalian padam besar-besaran, dan menyediakan sokongan tenaga yang kukuh untuk operasi ekonomi dan sosial yang normal, seterusnya mendorong pembangunan lestari dalam industri tenaga.

1.3 Mengoptimumkan Pengurusan Operasi dan Penyelenggaraan

Sistem pemantauan tenaga di substansial pintar membawa perubahan revolusioner dalam pengurusan operasi dan penyelenggaraan (O&M). Dengan mengumpul dan menganalisis data operasi jangka panjang peralatan tenaga, model penilaian kesihatan dapat dibentuk untuk meramalkan kebarangkalian kerosakan peralatan dan jangka hidup sisa. Ini membolehkan peralihan dari penyelenggaraan berjadual tradisional ke penyelenggaraan berdasarkan keadaan sebenar peralatan.

Pendekatan ini tidak hanya mengelakkan pembaziran tenaga manusia dan sumber disebabkan oleh penyelenggaraan berlebihan tetapi juga membolehkan pengesanan awal isu-isu potensial, membolehkan penjadualan proaktif penyelenggaraan, mengurangkan risiko kerosakan tidak terduga, dan meningkatkan penggunaan dan kebolehpercayaan peralatan. Selain itu, sistem pemantauan dapat mengoptimumkan aliran kerja O&M dengan membolehkan pengagihan tugas cerdas dan panduan jarak jauh, meningkatkan kecekapan dan kualiti O&M sambil mengurangkan kos. Ini meningkatkan faedah ekonomi dan daya saing pasaran syarikat tenaga, menyediakan sokongan yang kukuh untuk O&M yang cekap dan mendorong transit industri tenaga menuju pengurusan yang cerdas dan halus.

2. Cabaran Utama yang Dihadapi Sistem Pemantauan Tenaga di Substansial Pintar

2.1 Isu Integrasi dan Keserasian Sistem

Sistem pemantauan tenaga di substansial pintar mengintegrasikan banyak peranti dan perisian daripada pengeluar dan model yang berbeza, termasuk peralatan utama pintar, peranti perlindungan sekunder, unit pengukuran dan kawalan, serta pelbagai platform perisian pemantauan. Komponen-komponen ini sering mengikuti piawaian reka bentuk dan spesifikasi yang berbeza, kurang struktur integrasi dan standard antara muka yang bersatu.

Ini mengakibatkan protokol komunikasi yang tidak serasi, interoperabiliti data yang buruk, dan ketidakupayaan untuk mencapai perkongsian maklumat tanpa sempadan semasa integrasi sistem. Sebagai contoh, beberapa peranti pintar menggunakan protokol komunikasi eksklusif yang tidak sesuai dengan protokol umum yang digunakan oleh sistem pemantauan, memerlukan penukaran dan adaptasi protokol yang rumit. Ini tidak hanya meningkatkan beban dan kesukaran integrasi sistem tetapi juga mungkin memperkenalkan ralat dan penundaan penghantaran data, mempengaruhi prestasi dan kestabilan keseluruhan sistem pemantauan. Selain itu, dengan evolusi teknologi tenaga, isu keserasian antara peralatan baru dan sistem warisan menjadi semakin ketara, lebih meningkatkan kekompleksan integrasi dan membatasi penggunaan penuh fungsi dan kelebihan cerdas sistem.

2.2 Botol Leher Pemprosesan Data dan Komunikasi

Jumlah data di substansial pintar bertambah secara eksponensial, termasuk data operasi masa nyata yang besar, data pemantauan status peralatan, dan data rekod kerosakan—semua yang memerlukan pemprosesan dan penghantaran yang cepat. Namun, sistem pemantauan tenaga semasa menghadapi botol leher yang jelas dalam kapasiti pemprosesan data dan jalur lebar komunikasi. Di satu pihak, konfigurasi peranti keras di pusat pemprosesan data mungkin tidak mencukupi untuk menangani permintaan pengkomputan masa nyata untuk set data yang besar, dan algoritma pemprosesan data perlu diperbaiki, mengakibatkan penundaan pemprosesan dan menghalang penghantaran tepat waktu maklumat sokongan keputusan yang tepat kepada pengendali.

Di pihak lain, jalur lebar rangkaian komunikasi yang terhad boleh menyebabkan kesesakan semasa puncak penghantaran. Apabila kerosakan berlaku, lonjakan data melimpah ke pusat pemantauan secara serentak, mungkin menyebabkan kehilangan paket, penundaan, atau bahkan gangguan penghantaran. Ini sangat mempengaruhi kemampuan sistem pemantauan untuk menguasai status sistem masa nyata dan merespon kerosakan dengan cepat. Tambahan pula, kebolehpercayaan rangkaian komunikasi masih menjadi kebimbangan; keadaan cuaca buruk dan gangguan elektromagnetik mungkin menyebabkan kegagalan komunikasi, lebih melemahkan keupayaan penghantaran data dan menimbulkan risiko potensial kepada operasi selamat dan stabil sistem tenaga.

2.3 Perlindungan Sistem dan Langkah Keselamatan yang Tidak Mencukupi

Sistem pemantauan tenaga di substansial pintar menghubungkan semua aspek penghasilan tenaga. Jika diserang, ia boleh memicu insiden keselamatan tenaga yang serius, mengganggu operasi masyarakat. Namun, langkah-langkah keselamatan dan perlindungan semasa masih tidak mencukupi. Pertama, perlindungan sempadan rangkaian lemah, dengan isolasi yang tidak mencukupi antara rangkaian luar dan rangkaian substansial dalaman, mencipta risiko intrusi tidak sah.

Sebagai contoh, konfigurasi firewall di beberapa substansial tidak lengkap dan tidak dapat menentang dengan efektif ancaman siber baru seperti Advanced Persistent Threats (APT). Kedua, mekanisme pengesahan dalaman keselamatan belum berkembang, dengan kelemahan dalam pengesahan identiti pengguna dan kawalan akses, membuat sistem mudah terhadap kesalahan operator atau pengecutan data jahat, mempengaruhi operasi normal dan integriti data. Ketiga, enkripsi untuk penghantaran dan penyimpanan data sering diabaikan, meninggalkan maklumat sensitif rentan kepada pencurian atau pengecutan semasa penghantaran atau penyimpanan, mengancam keselamatan sistem.

Akhirnya, teknologi perlindungan keselamatan tertinggal di belakang kaedah serangan yang berkembang, kurang keupayaan deteksi dan amaran awal yang berkesan terhadap ancaman baru. Akibatnya, sistem pemantauan tenaga substansial pintar nampaknya tidak siap untuk menangani persekitaran keselamatan siber yang semakin kompleks, berjuang untuk memastikan keselamatan maklumat dan operasi yang stabil.

2.4 Kecermerlangan Pengurusan Operasi dan Penyelenggaraan

Tingkat kecerdasan dan automasi yang tinggi di substansial pintar telah meningkatkan kecermerlangan pengurusan O&M secara signifikan. Di satu pihak, pelbagai jenis peranti pintar dan pembaruan teknologi yang cepat memerlukan kakitangan O&M untuk menguasai pelbagai kemahiran operasi dan penyelenggaraan, menempatkan tuntutan yang lebih tinggi terhadap kebolehan profesional mereka. Sebagai contoh, kaedah konfigurasi dan penyesuaian untuk peranti sekunder pintar baru lebih kompleks daripada peranti tradisional, memerlukan staf O&M menginvestasikan lebih banyak masa dan usaha untuk belajar dan menyesuaikan. 

Di pihak lain, proses O&M telah menjadi lebih rumit, melibatkan pelbagai tahap seperti pemantauan status peralatan, analisis data, diagnosis kerosakan, perancangan penyelenggaraan, dan operasi jarak jauh. Koordinasi antara tahap-tahap ini adalah cabaran. Selain itu, dengan peningkatan skala substansial pintar, begitu juga skop O&M. Mencapai pengurusan yang terpusat dan cekap di seluruh substansial menjadi cabaran utama. Tambahan pula, pelbagai platform perisian dan alat dalam sistem O&M menghadapi isu keserasian dan kegunaan, mungkin menghalang operasi sebenar dan mempengaruhi kecekapan dan kualiti O&M. Ini meningkatkan kos dan risiko O&M, menggugat operasi stabil jangka panjang dan pembangunan lestari sistem pemantauan tenaga substansial pintar.

3. Strategi Pengoptimuman Sistem Pemantauan Tenaga Berdasarkan Substansial Pintar

3.1 Meningkatkan Integrasi Sistem dan Standardisasi

Untuk menangani cabaran integrasi dan keserasian dengan berkesan, usaha harus fokus pada penguatan integrasi sistem dan standardisasi. Pertama, piawaian arsitektur sistem yang bersatu harus ditetapkan, menentukan dengan jelas peranan fungsional dan spesifikasi antara muka setiap peranti dan sub-sistem dalam kerangka pemantauan, memastikan hubungan tanpa sempadan dan operasi kolaboratif antara peralatan dari pengeluar yang berbeza.

Kedua, sistem pensijilan peralatan yang menyeluruh harus dikembangkan untuk memastikan hanya peralatan yang sesuai dengan standard yang memasuki pasaran dan dikerahkan di substansial pintar, menjamin keserasian dari sumber. Semasa pelaksanaan projek, integrator sistem harus memainkan peranan utama, mengkoordinasikan semua sumber daya dan mengurus pemilihan, pemasangan, komisioning, dan ujian bersama sepanjang proses. Ini memastikan kualitas integrasi dan kestabilan sistem, membentuk satu keseluruhan yang terintegrasi dan sangat koordinatif yang memanfaatkan sepenuhnya kelebihan substansial pintar, meningkatkan kecekapan operasi dan tahap pengurusan, dan meletakkan asas yang kukuh untuk bekalan tenaga yang boleh dipercayai dan stabil.

3.2 Meningkatkan Kapasiti Pemprosesan Data dan Kecekapan Komunikasi

Untuk menangani botol leher pemprosesan data dan komunikasi, peningkatan peranti keras di pusat pemprosesan data adalah penting. Kluster server berprestasi tinggi, sistem penyimpanan teragih, dan teknologi pengkomputan paralel yang canggih harus diperkenalkan untuk meningkatkan secara signifikan kapasiti pemprosesan data, memastikan penanganan cepat data tenaga yang besar. Secara serentak, algoritma pemprosesan data harus dioptimumkan.

Teknologi seperti pertambangan data dan pembelajaran mesin harus diterapkan untuk menganalisis data operasi masa nyata dan pemantauan peralatan, mengekstrak wawasan bernilai untuk menyokong keputusan O&M yang tepat. Di sisi komunikasi, infrastruktur rangkaian harus diperkuat dengan memperluas jalur lebar dan menerapkan teknologi penghantaran berkelajuan tinggi dan boleh dipercayai seperti komunikasi serat optik untuk membina tautan komunikasi berlebihan, meningkatkan kebolehpercayaan rangkaian dan keupayaan anti-gangguan.

Sebagai contoh, penerapan Ethernet industri berkelajuan tinggi dalam substansial membolehkan penghantaran data yang cepat, sementara optimalisasi topologi dan strategi penghalaan rangkaian dapat mengurangi latensi dan kesesakan. Selain itu, teknologi komunikasi nirkabel dapat melengkapkan liputan untuk titik pemantauan jauh atau sementara, memastikan sistem pemantauan tenaga dapat mengakuisisi dan menghantar pelbagai jenis data secara masa nyata dan tepat, meningkatkan kesedaran situasional dan menyokong operasi sistem yang selamat dan stabil.

3.3 Memperkuatkan Keselamatan Siber dan Perlindungan Maklumat

Mengingat cabaran keselamatan siber yang serius yang dihadapi oleh sistem pemantauan tenaga substansial pintar, sistem pertahanan keselamatan berlapis-lapis yang menyeluruh harus ditetapkan. Untuk perlindungan sempadan rangkaian, firewall berprestasi tinggi, Sistem Deteksi Intrusi (IDS), dan Sistem Pencegahan Intrusi (IPS) harus dikerahkan untuk memantau dan menyaring trafik antara rangkaian luar dan dalaman dengan ketat, menghalang akses dan serangan tidak sah.

Sebagai contoh, firewall berdasarkan teknologi Inspeksi Paket Mendalam (DPI) dapat mengenal pasti dan menghalang serangan rangkaian yang diketahui dan tidak diketahui, termasuk Serangan Denial-of-Service Teragih (DDoS) dan serangan injeksi SQL. Sementara itu, mekanisme pengesahan keselamatan dalaman harus diperbaiki dengan menerima teknologi Pengesahan Faktor Berbilang (MFA)—seperti menggabungkan kata laluan, pengenalan cap jari, dan token dinamik—untuk mengesahkan dengan ketat identiti pengguna, memastikan hanya pengguna yang dibenarkan dapat mengakses sistem. Hak akses harus dialokasikan berdasarkan peranan dan tanggungjawab pengguna, membatasi hak operasi untuk mencegah kesalahan dalaman atau tindakan jahat.

Untuk enkripsi data dalam penghantaran dan penyimpanan, algoritma canggih seperti AES dan RSA harus digunakan untuk mengenkripsi maklumat sensitif, memastikan kerahsiaan dan integriti semasa penghantaran dan penyimpanan data. Selanjutnya, mekanisme pemantauan keselamatan siber dan tindak balas kecemasan harus ditetapkan untuk memantau status keselamatan sistem secara masa nyata, mengenal pasti dan menangani insiden keselamatan dengan segera, menjalankan pindaian kerentanan dan tambalan secara berkala, dan terus-menerus mengupgrade teknologi dan strategi perlindungan untuk mengatasi ancaman siber yang semakin kompleks dan berkembang, melindungi keselamatan maklumat dan operasi yang stabil sistem pemantauan tenaga.

3.4 Mempromosikan Sistem Pengurusan Operasi dan Penyelenggaraan Cerdas

Untuk menangani kecermerlangan pengurusan O&M yang semakin meningkat, usaha harus fokus pada pembinaan sistem pengurusan O&M cerdas. Pertama, platform O&M yang bersatu harus ditetapkan, mengintegrasikan modul fungsional seperti pemantauan status peralatan, analisis data, diagnosis kerosakan, perancangan penyelenggaraan, dan operasi jarak jauh, membolehkan pengurusan O&M yang prosedural, piawai, dan berdasarkan maklumat.

Melalui platform ini, kakitangan O&M dapat mengakses status peralatan masa nyata, memanfaatkan analisis big data dan teknologi AI untuk ramalan kerosakan yang tepat dan diagnosis cepat, dan mengembangkan rancangan penyelenggaraan saintifik di awal, mengurangkan gangguan tidak terancang. Sebagai contoh, dengan menggunakan data operasi historis dan masa nyata, model penilaian kesihatan peralatan dapat dibentuk, dan algoritma pembelajaran mesin dapat memberikan amaran awal untuk kerosakan peralatan, menyediakan sokongan keputusan yang tepat dan tepat waktu kepada staf O&M.

Kedua, latihan dan pembangunan kemahiran untuk kakitangan O&M harus diperkuat melalui program latihan yang ditargetkan untuk memfamiliarisasi mereka dengan operasi dan penyelenggaraan pelbagai peranti substansial pintar dan metodologi O&M canggih, membentuk pasukan O&M berkualiti tinggi dan khusus. Selain itu, teknologi seperti Realiti Maya (VR) dan Realiti Bertambah (AR) dapat menyediakan bantuan jarak jauh dan panduan operasi visual, meningkatkan kecekapan dan kualiti O&M, memastikan operasi yang stabil dan boleh dipercayai jangka panjang sistem pemantauan tenaga substansial pintar, dan meningkatkan tahap pengurusan O&M dan daya saing pasaran syarikat tenaga.

3.5 Menggunakan Teknologi Kecerdasan Buatan dan Big Data yang Canggih

Mengintegrasikan teknologi kecerdasan buatan (AI) dan big data yang canggih ke dalam sistem pemantauan tenaga substansial pintar dapat meningkatkan secara signifikan prestasi dan kecerdasan sistem. Teknologi big data harus digunakan untuk penyimpanan, pengurusan, dan analisis data tenaga yang besar, mengungkap pola dan korelasi yang mendasarinya untuk menyokong pengoptimuman sistem, ramalan kerosakan, dan penyelenggaraan peralatan.

Sebagai contoh, analisis mendalam data operasi historis dapat membentuk model ramalan beban untuk meramalkan trend beban dengan tepat, membantu perancangan penghasilan dan penjadualan grid, meningkatkan kecekapan dan ekonomi sistem. Pada masa yang sama, teknik AI seperti algoritma pembelajaran mesin dan pembelajaran mendalam dapat membolehkan diagnosis kerosakan otomatik dan amaran awal cerdas. Dengan melatih model pada sampel kerosakan yang luas, sistem dapat mengenal pasti dengan tepat keadaan peralatan yang abnormal dan mengeluarkan amaran tepat pada masanya, membantu staf O&M mengenal pasti kerosakan dengan cepat dan menentukan punca, seterusnya mengambil tindakan korektif yang berkesan, mengurangkan masa henti, dan meningkatkan kebolehpercayaan dan kestabilan sistem.

Selain itu, AI dapat digunakan untuk mengoptimumkan strategi kawalan dalam sistem pemantauan, membolehkan pengaturan dan pengoptimuman operasi cerdas peralatan tenaga, lebih meningkatkan prestasi keseluruhan sistem. Ini mendorong evolusi substansial pintar menuju kecerdasan dan automasi yang lebih besar, menyediakan sokongan teknikal yang kukuh untuk transformasi dan peningkatan industri tenaga dan memenuhi permintaan masyarakat untuk tenaga berkualiti tinggi.

4. Kesimpulan

Kesimpulannya, substansial pintar memainkan peranan yang penting dalam sistem pemantauan tenaga, tidak hanya meningkatkan kemampuan pemantauan masa nyata dan memastikan operasi grid yang selamat dan stabil tetapi juga mengoptimumkan pengurusan O&M. Namun, sistem pemantauan tenaga semasa di substansial pintar menghadapi cabaran seperti integrasi sistem yang sukar, botol leher pemprosesan data dan komunikasi, perlindungan keselamatan yang tidak mencukupi, dan pengurusan O&M yang rumit.

Untuk menangani isu-isu ini, siri strategi pengoptimuman harus dilaksanakan, termasuk meningkatkan integrasi sistem dan standardisasi, meningkatkan kapasiti pemprosesan data dan kecekapan komunikasi, memperkuatkan keselamatan siber dan perlindungan maklumat, membangun sistem pengurusan O&M cerdas, dan memanfaatkan teknologi AI dan big data. Langkah-langkah ini diharapkan dapat mengatasi masalah yang ada secara berkesan, memanfaatkan sepenuhnya kelebihan sistem pemantauan tenaga substansial pintar, meningkatkan kebolehpercayaan, keselamatan, dan tahap kecerdasan sistem tenaga, mendorong pembangunan yang berterusan dan stabil dalam industri tenaga, dan memastikan bekalan tenaga yang berkualiti tinggi dan cekap.