Najčešći kvarovi i njihovo otklanjanje u sistemima automatizacije podstacione

1. Strukturalna klasifikacija sistema automatizacije podstacione
1.1 Distribuirana struktura sistema

Distribuirana struktura sistema je tehnička arhitektura koja ostvaruje prikupljanje podataka i kontrolu putem saradnje više decentralizovanih uređaja i kontrolnih jedinica. Ovaj sistem sastoji se od više funkcionalnih modula, uključujući jedinice za nadzor i čuvanje podataka. Ovi moduli su povezani preko pouzdanog komunikacionog mreže i ostvaruju operacije automatizacije podstacione prema unapred postavljenim kontrolnim logikama i strategijama.

U distribuiranoj strukturi, svaka jedinica ima nezavisnu obradnu snagu i funkcije donošenja odluka, omogućavajući automatsku kontrolu i dijagnostiku grešaka u lokalnoj oblasti.

Istežnjene, ove jedinice mogu u realnom vremenu slati podatke na centralizovani kontrolni sistem, a podstacija može biti centralno upravljana preko udaljenog nadzornog platforme. U poređenju sa tradicionalnim centralizovanim kontrolnim sistemima, distribuirani sistemi imaju veću fleksibilnost i izračunljivost, što efektivno može izbegnuti uticaj grešaka na jednoj tački i poboljšati stabilnost i pouzdanost sistema. Distribuirana struktura sistema može podržati složenije funkcije automatizacije, omogućavajući podstacijama da fleksibilno reagiraju na kompleksne okruženja električnih mreža i osiguravajući sigurnost i stabilnost snabdevanja električnom energijom.

1.2 Centralizovana struktura sistema

Centralizovana struktura sistema uzima centralnu kontrolnu jedinicu kao jezgra i upravlja i koordinira rad različitih uređaja u podstaciji preko centralizovane obrade podataka i kontrolnih funkcija. Ova struktura sastoji se od centralnog kontrolnog sistema i inteligentnih elektronskih uređaja. Centralni kontrolni sistem je odgovoran za primanje i obradu podataka sa različitih uređaja, te izdavanje naredbi prema kontrolnim strategijama kako bi se postigli jedinstvena upravljanje i upravljanje različitim opremom podstacije.

U centralizovanom sistemu, sve funkcije nadzora i kontrole su koncentrisane u centralnoj kontrolnoj jedinici, a različiti uređaji u podstaciji su povezani preko visokobrzinske komunikacione mreže. Iako ova struktura ima visoku jedinstvenost i praktičnost u upravljanju i održavanju sistema, budući da svi procesi kontrole i donošenja odluka zavise od jednog centralnog kontrolnog sistema, u slučaju greške centralnog sistema, to može dovesti do gubitka kontrole ili prekida rada cele podstacije, time utičući na sigurnost i pouzdanost električnog sistema.

1.3 Hijerarhijska struktura sistema

Hijerarhijska struktura sistema je arhitektura koja deli funkcije sistema na više slojeva, gde svaki sloj nezavisno odgovara za specifične zadatke. Ova struktura tipično uključuje četiri glavna sloja: terenski sloj, sloj kontrole, sloj nadzora i sloj upravljanja. Razmena podataka i koordinacija kontrole između svakog sloja vrši se preko visokobrzinske komunikacione mreže.Terenski sloj nalazi se na dnu sistema i uglavnom se sastoji od inteligentnih uređaja i relne zaštite u podstaciji. Terenski sloj je odgovoran za osnovne operacije, kao što su prikupljanje električnih parametara, nadzor stanja opreme i lokalna automatska kontrola.

Sloj kontrole nalazi se između terenskog sloja i sloja nadzora i uglavnom se sastoji od udaljenih terminalskih jedinica i programabilnih logičkih kontrolera. Sloj kontrole je odgovoran za prikupljanje podataka sa terenskog sloja i kontrolisanje terenske opreme prema kontrolnoj logici i operativnim strategijama, time ostvarujući automatizovanu rasporedu opreme u podstaciji.Sloj nadzora nalazi se u gornjoj sredini sistema i obično se sastoji od supervizorske kontrole i sistema skupljanja podataka (SCADA). Sloj nadzora je odgovoran za centralizovanu obradu i čuvanje podataka sa sloja kontrole i terenskog sloja, nadzor stanja rada podstacije u realnom vremenu, te pružanje funkcija poput alarmiranja i upravljanja opremom.

Sloj upravljanja nalazi se na vrhu sistema i uglavnom je odgovoran za savršeno upravljanje i podršku donošenju odluka za podstaciju. Sloj upravljanja pruža funkcije poput celokupnog nadzora i upravljanja održavanjem električnog sistema kako bi se osigurala koordinisana operacija podstacije u celoj električnoj mreži.

2. Česte greške u sistemima automatizacije podstacione
2.1 Greške komunikacione mreže

Komunikaciona mreža sistema automatizacije podstacione igra ključnu ulogu u modernim električnim sistemima, odgovorna za ostvarivanje prijenosa podataka u realnom vremenu i deljenje informacija između različitih uređaja. Međutim, greške komunikacione mreže mogu ozbiljno uticati na automatizovanu kontrolu i udaljeni nadzor podstacije, dovodeći do nestabilnog rada električnog sistema.

Komunikaciona oprema može padnuti zbog starenja ili problema kvaliteta. Štetna pošteđivanja prekidača ili rutera može sprečiti normalnu prosljeđivanje podataka, a prekid linija prenosa može dovesti do prekida komunikacije. Problemi sa snabdijevanjem strujom takođe su važan uzrok štetnih pojava. Nestabilno snabdijevanje strujom može sprečiti ispravno funkcionisanje komunikacione opreme.

U komunikacionoj mreži podstacije, elektromagnetno interferencija generisana tokom rada opreme može uticati na kvalitetu komunikacionih signala, posebno za niske frekvencije signale ili bežičnu komunikaciju. Jak električni i magnetski polja generisani visokonaponskom opremom u električnom sistemu takođe mogu dovesti do oslabljenja ili distorzije signala, utičući na pouzdanost prenosa podataka. Oslobađanje signala u dugim linijama prenosa takođe je česta problema, posebno kada se koristi kabelska komunikacija. Signal se postepeno oslabljuje tokom prenosa, što može sprečiti da se primatelj tačno prima podaci.

2.2 Greške prikupljanja podataka

Prikupljanje podataka u sistemu automatizacije podstacione je osnova za ostvarivanje udaljenog nadzora i upravljanja rasporedom. Sistem prikupljanja podataka je odgovoran za dobijanje podataka u realnom vremenu sa različitih uređaja u podstaciji i slanje tih podataka centralnom kontrolnom sistemu ili SCADA sistemu. Ako dođe do greške prikupljanja podataka, to može uticati na normalni rad podstacije i čak opasnosti sigurnosti električnog sistema.

Sistem prikupljanja podataka zavisi od velikog broja hardverskih uređaja. Ako ovi uređaji padnu, prikupljanje podataka ne može se normalno odvijati. Oštećenje ili starenje senzora može dovesti do netočnih merenja ključnih parametara, kao što su struja ili temperatura. Prekid struje udaljenih terminalskih jedinica (RTU) ili inteligentnih elektronskih uređaja (IED) može sprečiti da se uređaji pokrenu ili ih dovesti do zaustavljanja, time utičući na prenos i prikupljanje podataka.

Prikupljanje podataka zavisi od stabilne komunikacione mreže za prenos podataka sa terenskih uređaja na centralni kontrolni sistem. Ako dođe do greške komunikacione mreže, kao što je gubitak signala ili kašnjenje u prenosu podataka, to će dovesti do greške prikupljanja podataka. Problemi poput oštećenih komunikacionih linija, defektne mrežne opreme ili nekompatibilnosti protokola direktno će uticati na pouzdanost i realnost prenosa podataka.

Ako uređaji u sistemu prikupljanja podataka nisu pravilno konfigurisani ili kalibrirani, prikupljeni podaci mogu biti netočni ili izgubljeni. Ako uređaji nisu konfigurisani sa parametrima prema specifikacijama tokom instalacije ili nisu redovno kalibrirani kasnije, lako se može dogoditi greška prikupljanja podataka. Normalni rad sistema prikupljanja podataka zavisi od podrške odgovarajuće softverske platforme ili programa. Ako postoje propusti u softveru ili nekompatibilnost verzija, prikupljanje podataka može se neispravno izvršiti.

2.3 Greške lažnih alarma

U svakodnevnom radu sistema automatizacije podstacione, može se u realnom vremenu pratiti stanje električne opreme i emitovati signal alarma kako bi se pravo vreme poduzele odgovarajuće mere. Međutim, lažni alari su jedan od čestih tipova grešaka u automatizovanim sistemima. Lažni alari ne samo što mogu uticati na normalni rad osoblja, već mogu dovesti i do trošenja resursa i nepotrebnih interferencija. U težim slučajevima, mogu dovesti i do neprimjerene hitne reakcije.

Funkcija alarma sistema automatizacije podstacione obično zavisi od podešenih pragova. Ako su ovi pragi podešeni previše osjetljivo ili ne odgovaraju stvarnim uslovima rada, mogu se često javljati lažni alari. Velike fluktuacije napona ili privremene promjene u opremi u određenim uslovima rada mogu se pogrešno shvatiti kao greške, pokretajući alare. Stoga je razumito podešavanje praga ključno za izbjegavanje lažnih alarma.

Operativne greške operatora takođe su česti uzrok lažnih alarma. Tijekom konfiguracije sistema ili kalibracije opreme, greške operatora mogu dovesti do nerealnih uvjeta alarma ili pokretanje lažnih alarma. Ako operatori ne konfigurišu sistem prema standardnim operativnim procedurama ili ne ponovo kalibriraju parametre alarma kada se zamjenjuje oprema, stanje opreme može ne odgovarati uvjetima alarma, rezultirajući lažnim alarma.

3. Mere za rješavanje čestih grešaka u sistemima automatizacije podstacione
3.1 Unapređenje sistema upravljanja hardverskom opremom

Stvaranje dobro razvijenog sistema upravljanja opremom je preduslov za spriječavanje hardverskih grešaka. Podstacije treba formirati detaljne upravne specifikacije za cijeli životni ciklus opreme, uključujući nabavku i održavanje, kako bi se osiguralo da svaki uređaj prođe strogu inspekciju kvalitete i prihvatanje pre instalacije, te da ispunjava tehničke zahtjeve kada se ubaci u upotrebu. Istodobno, za različite vrste opreme, trebaju se postaviti posebni ciklusi održavanja i standarde inspekcije, sa redovitim pregledima i ažuriranjima kako bi se produžio vijek trajanja opreme i smanjile greške nastale starenjem ili oštećenjem opreme. 

Drugo, podstacije trebaju jačati nadzor i zapisivanje opreme tokom rada. Kroz realno vreme nadzor opreme, potencijalne opasnosti grešaka mogu se detektirati na vrijeme. Koristite online sistem nadzora za kontinuirani nadzor stanja rada i ključnih parametara, kao što su struja, opreme za automatizaciju podstacije i prenos podataka na centralni sistem nadzora. Na temelju ovoga, provodite redovne dijagnostike grešaka, zabeležite detaljne podatke o radu opreme, formirajte povijesne arhive, kako bi se mogla provesti prognoza i analiza grešaka, efektivno identificirajući anormalne promjene u opremi, i poduzeti preventivne mjere kako bi se spriječile greške.

3.2 Redovni održavajući i servisni radovi
Redovni održavajući radovi trebaju uključivati održavanje softverskog sistema automatizacije. Ključni dio sistema automatizacije je računalni sistem nadzora i kontrolni softver. Stabilnost njihovog rada direktno utiče na nivo automatizacije i sposobnost dijagnostike grešaka podstacije. Redovno održavajte softverski sistem, uključujući ažuriranje i optimizaciju operativnog sistema i kontrolnih algoritama, kako bi se osiguralo da softver ne iskusava "grešku" ili "pad" kada obrađuje složene operacije.Takođe je ključno redovno nadležno kopiranje, jer može spriječiti pauzu sistema zbog oštećenja programa ili gubitka podataka. Stoga, redovno nadležno kopiranje i vježbe oporavka podataka su dio održavajućih radova.

3.3 Implementacija metode eliminacije

Implementacija metode eliminacije zahtijeva jasno definisanje simptoma greške i detaljnog zapisivanja. Operatori trebaju brzo identificirati manifestaciju greške na osnovu alarma sistema i performansi opreme, i razumjeti osnovnu situaciju greške. Ako sistem iskusava gubitak podataka ili kašnjenje u prenosu, operatori trebaju prvo provjeriti komunikacijske veze svih dijelova sistema kako bi se osiguralo da kanal prenosa podataka nije prekinut. Kroz pažljivo posmatranje, neki očiti uzroci grešaka mogu se isključiti, osiguravajući da je dalji dijagnostika grešaka ciljana.

Implementacija metode eliminacije treba da prati određene korake. Uzmimo za primer greške prikupljanja podataka u sistemu automatizacije podstacije. Prvo, provjerite samu opremu za prikupljanje, kao što su senzori i transformatori, kako biste potvrdili stanje rada tih uređaja. Ako je oprema za prikupljanje u redu, dalje provjerite komunikacijske veze i protokole prenosa podataka između uređaja. Ako su komunikacijska oprema i mrežne veze u redu, onda provjerite da li su softverske postavke sistema automatizacije ispravne, te da li postoje neispravne konfiguracije ili greške programa. Konačno, kroz korak-po-korak eliminaciju, izvor greške se konačno utvrđuje. Ova metoda efektivno uskoji opseg dijagnostike, spriječavajući slepo traženje i trošenje resursa.

4. Zaključak

Konačno, sistem automatizacije podstacije uključuje veliki broj uređaja i tehnologija, sa širokim spektrom sistema grešaka, i visokom kompleksnošću u lokaciji i rješavanju grešaka. Istodobno, tokom rada sistema automatizacije podstacije, neki uređaji mogu padnuti zbog faktora poput starenja i promjena vanjskog okruženja. Ako se ove greške ne rješavaju na vrijeme, to može dovesti do oštećenja opreme i smanjenja efikasnosti rada sistema, povećavajući troškove održavanja i popravka. Stoga su potrebne mere poput unapređenja sistema upravljanja hardverskom opremom, provedbe redovnih održavajućih radova i implementacije metode eliminacije kako bi se poboljšala sposobnost detekcije i spriječavanja grešaka.