Najčešći kvarovi i njihova otklanjanja u sustavima automatizacije podstanica
1. Strukturna klasifikacija sustava automatizacije podstanica
1.1 Distribuirana struktura sustava
Distribuirana struktura sustava je tehnička arhitektura koja ostvaruje prikupljanje podataka i kontrolu putem suradnje više decentraliziranih uređaja i jedinica upravljanja. Ovaj sustav sastoji se od više funkcionalnih modula, uključujući jedinice nadzora i pohrane podataka. Ovi moduli su međusobno povezani putem pouzdanog komunikacijskog mreže i ostvaruju operacije automatizacije podstanice prema unaprijed postavljenoj logici i strategijama upravljanja.
U distribuiranoj strukturi svaka jedinica ima neovisnu obradnu snagu i funkcije donošenja odluka, omogućujući automatsko upravljanje i dijagnostiku grešaka unutar lokalne zone.
U isto vrijeme, ove jedinice mogu u stvarnom vremenu slati podatke na centralizirani sustav upravljanja, a podstanica može biti centralno upravljana putem udaljenog nadzornog platforme. U usporedbi s tradicionalnim centraliziranim sustavima upravljanja, distribuirani sustavi imaju veću fleksibilnost i iznadostopnost, što može učinkovito izbjegavati utjecaj pojedinačnih točkastih grešaka i poboljšati stabilnost i pouzdanost sustava. Distribuirana struktura sustava može podržavati složenije funkcije automatizacije, omogućujući podstanicama da se fleksibilno prilagode složenim okruženjima električnih mreža i osiguravajući sigurnost i stabilnost opskrbe strujom.
1.2 Centralizirana struktura sustava
Centralizirana struktura sustava temelji se na centralnoj jedinici upravljanja kao jezgru i upravlja te koordinira rad različitih uređaja u podstanci putem centraliziranog obrade i funkcija upravljanja podacima. Ova struktura sastoji se od centralnog sustava upravljanja i inteligentnih elektroničkih uređaja. Centralni sustav upravljanja je zadužen za primanje i obradu podataka od različitih uređaja, te izdavanje naredbi prema strategijama upravljanja kako bi se postigli jedinstveni nadzor i upravljanje različitim opremom podstanice.
U centraliziranom sustavu sve funkcije nadzora i upravljanja koncentrirane su u centralnoj jedinici upravljanja, a različiti uređaji u podstanci povezani su putem visokobrzinske komunikacijske mreže. Iako ova struktura ima visoku jedinstvenost i praktičnost u upravljanju i održavanju sustava, budući da se svi procesi upravljanja i donošenja odluka oslanjaju na jedan centralni sustav upravljanja, u slučaju propusta centralnog sustava može doći do gubitka kontrole ili prekida rada cijele podstanice, time utječeći na sigurnost i pouzdanost sustava opskrbe strujom.
1.3 Hierarhijska struktura sustava
Hierarhijska struktura sustava je arhitektura koja dijeli funkcije sustava na više razina, gdje svaki sloj neovisno odgovoran je za specifične zadatke. Ova struktura tipično uključuje četiri glavna sloja: poljski sloj, sloj upravljanja, sloj nadzora i sloj upravljanja. Razmjena podataka i koordinacija upravljanja vrši se između svakog sloja putem visokobrzinske komunikacijske mreže.Poljski sloj nalazi se na dnu sustava i sastoji se uglavnom od pametnih uređaja i relayskih zaštitnih uređaja u podstanci. Poljski sloj je zadužen za osnovne operacije poput prikupljanja elektrotehničkih parametara, nadzora stanja opreme i izvođenja lokalnog automatskog upravljanja.
Sloj upravljanja smješten je između poljskog sloja i sloja nadzora i sastoji se uglavnom od udaljenih terminalnih jedinica i programabilnih logičkih kontrolera. Sloj upravljanja je zadužen za dobivanje podataka s poljskog sloja i upravljanje poljskom opremom prema logici i strategijama upravljanja, time ostvarujući automatiziranu raspodjelu opreme u podstanci.Sloj nadzora nalazi se u gornjoj srednjoj dijelu sustava i obično sastoji se od sustava nadzora i prikupljanja podataka (SCADA). Sloj nadzora je zadužen za centralnu obradu i pohranu podataka s sloja upravljanja i poljskog sloja, stvarnom vremenu nadzor stanja rada podstanice, te pružanje funkcija poput alarmiranja i upravljanja opremom.
Sloj upravljanja nalazi se na vrhu sustava i glavno je zadužen za kompleksno upravljanje i podršku u donošenju odluka za podstanicu. Sloj upravljanja pruža funkcije poput ukupnog nadzora i upravljanja održavanjem sustava opskrbe strujom kako bi se osigurala koordinirana operacija podstanice u cijeloj električnoj mreži.
2. Uobičajene greške u sustavima automatizacije podstanica
2.1 Greške komunikacijske mreže
Komunikacijska mreža sustava automatizacije podstanica igra ključnu ulogu u modernim sistemima opskrbe strujom, odgovorna je za ostvarivanje stvarnog vremenskog prijenosa podataka i dijeljenje informacija među različitim uređajima. Međutim, greške komunikacijske mreže mogu ozbiljno utjecati na automatsko upravljanje i udaljeni nadzor podstanica, dovodeći do nestabilnosti rada sustava opskrbe strujom.
Komunikacijska oprema može propasti zbog starosti ili problema s kvalitetom. Štetne promjene na prekidačima ili ruterima mogu spriječiti normalni proslijed podataka, a prekid prijenosnih linija može dovesti do prekida komunikacije. Problemi sa snabdijevanjem strujom također su važan uzrok propusta hardvera. Nestabilno snabdijevanje strujom može spriječiti normalnu radnju komunikacijske opreme.
U komunikacijskoj mreži podstanica, elektromagnetska interferencija generirana tijekom rada opreme može utjecati na kvalitetu komunikacijskih signala, posebno za niske frekvencije signale ili bezžičnu komunikaciju. Jak električni i magnetski polja generirana visokonaponskim opremama u sistemu opskrbe strujom također mogu uzrokovati atenuaciju ili distorziju signala, utječeći na pouzdanost prijenosa podataka. Atenuacija signala u dugih prijenosnih linija također je uobičajeni problem, posebno kada se koristi kabelska komunikacija. Signal postepeno slabi tijekom prijenosa, što može spriječiti da primač točno primi podatke.
2.2 Greške prikupljanja podataka
Prikupljanje podataka u sustavu automatizacije podstanica je temelj za ostvarivanje udaljenog nadzora i upravljanja rasporedom. Sustav prikupljanja podataka je zadužen za dobivanje stvarnih podataka od različitih uređaja u podstanci i njihov prijenos na centralni sustav upravljanja ili SCADA sustav. Ako prikupljanje podataka propadne, to može utjecati na normalnu radnju podstanice i čak i opasnost sustava opskrbe strujom.
Sustav prikupljanja podataka ovisi o velikom broju hardverskih uređaja. Ako ovi uređaji propadnu, prikupljanje podataka ne može se normalno izvršiti. Oštećenje ili starost senzora može dovesti do netočnog mjerenja ključnih parametara poput struja ili temperature. Propusti snabdijevanja strujom udaljenih terminalnih jedinica (RTU) ili inteligentnih elektroničkih uređaja (IED) mogu spriječiti pokretanje uređaja ili ih dovesti do zaustavljanja, time utječeći na prijenos i prikupljanje podataka.
Prikupljanje podataka ovisi o stabilnoj komunikacijskoj mreži za prijenos podataka s poljskih uređaja na centralni sustav upravljanja. Ako komunikacijska mreža propadne, poput gubitka signala ili kašnjenja prijenosa podataka, to će dovesti do propusta prikupljanja podataka. Problemi poput oštećenih komunikacijskih linija, defektne mrežne opreme prebacivanja ili nekompatibilnosti protokola direktno utječe na pouzdanost i stvarnost prijenosa podataka.
Ako uređaji u sustavu prikupljanja podataka nisu ispravno konfigurirani ili kalibrirani, prikupljeni podaci mogu biti netočni ili izgubljeni. Ako uređaji nisu konfigurirani s parametrima prema specifikacijama tijekom instalacije ili se redovito ne kalibriraju kasnije, lako može doći do grešaka u prikupljanju podataka. Normalna radnja sustava prikupljanja podataka ovisi o podršci odgovarajuće softverske platforme ili programa. Ako postoje propusti u softveru ili nekompatibilnost verzija, prikupljanje podataka može se ne ispravno izvršiti.
2.3 Greške lažnih alarma
U svakodnevnoj radnji sustava automatizacije podstanica, može se u stvarnom vremenu nadgledati stanje opreme za opskrbu strujom i emitirati signale alarma kako bi se odmah mogla poduzeti odgovarajuća mjera. Međutim, lažni alarmi su jedan od uobičajenih tipova propusta u automatiziranim sustavima. Lažni alarami mogu ne samo utjecati na normalnu radnju osoblja, već i dovesti do trošenja resursa i nepotrebnih interferencija. U težim slučajevima, može doći i do neprimjerenih hitnih reakcija.
Funkcija alarma u sustavu automatizacije podstanica obično ovisi o postavljenim pragovima. Ako su ti pragi postavljeni previše osjetljivo ili ne odgovaraju stvarnim uvjetima rada, mogu se često pojaviti lažni alari. Velike fluktuacije napona ili privremene promjene u opremi u određenim uvjetima rada mogu se pogrešno shvatiti kao propusti, što dovodi do emisije alarma. Stoga je značajno postavljanje razumnih praga za izbjegavanje lažnih alarma.
Operativne greške operatera također su uobičajeni uzrok lažnih alarma. Tijekom konfiguracije sustava ili kalibracije opreme, greške operatera mogu dovesti do nerazumljivih uvjeta alarma ili pokretanja lažnih alarma. Ako operateri ne konfiguriraju sustav prema standardnim postupcima rada ili ne ponovo kalibriraju parametre alarma prilikom zamjene opreme, stanje opreme može ne odgovarati uvjetima alarma, što rezultira lažnim alarmanima.
3. Mjere za rješavanje uobičajenih grešaka u sustavima automatizacije podstanica
3.1 Unaprjeđenje sustava upravljanja hardverskom opremom
Stvaranje savršenog sustava upravljanja opremom je preduvjet za sprečavanje propusta hardvera. Podstanice trebaju formulirati detaljne upravne specifikacije za cijeli životni ciklus opreme, uključujući nabavu i održavanje, kako bi se osiguralo da svaki predmet opreme prođe strogu inspekciju kvalitete i prihvaćanje prije instalacije i ispunjava tehničke zahtjeve kada se upotrijebi. U isto vrijeme, za različite vrste opreme, treba postaviti posebne cikluse održavanja i standarde inspekcije, s redovitim pregledima i ažuriranjima kako bi se produžio vijek trajanja opreme i smanjili propusti nastali starošću ili oštećenjem opreme.
Drugo, podstanice trebaju jačati nadzor i zapisivanje opreme tijekom rada. Kroz stvarni vremenski nadzor opreme, potencijalne greške može se otkriti na vrijeme. Koristite online sustav nadzora za stalno praćenje stanja rada i ključnih parametara poput struje opreme automatizacije podstanica i prijenos tih podataka na centralni sustav nadzora. Na temelju toga, provedite redovitu dijagnostiku propusta, zabilježite detaljne podatke o radu opreme, formirajte povijesne datoteke, kako biste mogli provesti predviđanje i analizu propusta, učinkovito identificirali anomalne promjene u opremi i poduzele preventivne mjere za sprečavanje propusta.
3.2 Redovito održavanje i servisiranje
Redovito održavanje trebalo bi uključivati održavanje softverskog sustava automatiziranog sustava. Središnji dio automatiziranog sustava je računalni sustav nadzora i kontrolni softver. Stabilnost njihove radnje direktno utječe na razinu automatizacije i sposobnost dijagnostike propusta u podstanci. Redovito održavajte softverski sustav, uključujući ažuriranje i optimizaciju operativnog sustava i algoritama upravljanja, kako biste osigurali da softver ne doživi "propust" ili "pad" tijekom obrade složenih operacija.Redovito kopiranje sustava također je ključno, jer može spriječiti prestanak rada sustava zbog oštećenja programa ili gubitka podataka. Stoga, redovita kopiranje sustava i vježbe oporavka podataka su dio održavanja.
3.3 Primjena metode eliminacije
Primjena metode eliminacije zahtijeva jasno definiranje simptoma propusta i detaljnog zapisivanja. Operateri trebaju brzo identificirati manifestaciju propusta temeljem alarma sustava i performansi opreme, te razumjeti osnovno stanje propusta. Ako sustav doživi gubitak podataka ili kašnjenje u prijenosu, operateri bi prvo trebali provjeriti komunikacijske veze svih dijelova sustava kako bi osigurali da kanal prijenosa podataka nije prekinut. Kroz pažljivo promatranje, neki očiti uzroci propusta mogu se isključiti, osiguravajući da je daljnje traženje propusta ciljano.
Primjena metode eliminacije mora slijediti određene korake. Uzmimo za primjer propuste prikupljanja podataka u sustavu automatizacije podstanica. Prvo, provjerite samu opremu za prikupljanje, poput senzora i transformatora, kako biste potvrdili stanje rada tih uređaja. Ako je oprema za prikupljanje u redu, dalje provjerite komunikacijske veze i protokole prijenosa podataka između uređaja. Ako je komunikacijska oprema i mrežne veze u redu, onda provjerite jesu li postavke softvera automatiziranog sustava točne, te jesu li prisutne abnormalne konfiguracije ili greške u programu. Konačno, kroz postupnu eliminaciju, izvor propusta se konačno odredi. Ova metoda učinkovito smanjuje opseg traženja propusta, izbjegavajući slepo traženje i trošenje resursa.
4. Zaključak
Zaključno, sustav automatizacije podstanica uključuje veliki broj uređaja i tehnologija, s raznovrsnim sustavnim propustima, s visokom kompleksnošću u lokaciji i rješavanju propusta. U isto vrijeme, tijekom rada sustava automatizacije podstanica, neki uređaji mogu propasti zbog faktora poput starosti i promjena vanjskog okruženja. Ako se ovi propusti ne riješe na vrijeme, to može dovesti do oštećenja opreme i smanjenja učinkovitosti rada sustava, time povećavajući troškove održavanja i popravka. Stoga su potrebne mjere poput unaprjeđenja sustava upravljanja hardverskom opremom, provođenja redovitog održavanja i primjene metode eliminacije kako bi se poboljšala sposobnost otkrivanja i sprečavanja propusta.
