Pamamaraan ng mga Teknolohiyang Smart Grid sa Pagsasama ng Pagbabawas ng Pagkawala ng Kuryente sa Mga Zona ng Low-Voltage Transformer

Bilang isang mahalagang bahagi ng network ng distribusyon, ang mga low-voltage distribution areas (na kalaunang tatawagin bilang "low-voltage transformer zones") ay direktang nakakaapekto sa ekonomiko na benepisyo ng mga kompanya ng pagpapahayag ng kuryente at sa kalidad ng pagkonsumo ng kuryente para sa mga end-users sa pamamagitan ng kanilang mga isyu sa line loss. Gayunpaman, ang mga tradisyonal na pamamaraan ng pamamahala ay may malinaw na kakulangan sa aspeto ng katumpakan at epektibidad. Sa kontekstong ito, ang aplikasyon ng teknolohiya ng smart grid ay nagbibigay ng bagong solusyon para sa pamamahala ng line loss. Sa pamamagitan ng pagsasama ng maunlad na teknikal na paraan, hindi lamang mapapabuti ang lebel ng refinado ng pamamahala ng line loss, pati na rin ang maaaring suportahan ang layunin ng pag-iipon ng enerhiya at pagbawas ng emisyon, na may malaking kahalagahan para sa paghikayat ng mataas na kalidad ng pag-unlad sa industriya ng kuryente.

1. Mga Isyu sa Line Loss sa Low-Voltage Transformer Zones
Ang mga isyu sa line loss sa low-voltage transformer zones ay pangunahing nakakategorya bilang teknikal na pagkawala at pagkawala dahil sa pamamahala. Ang teknikal na pagkawala ay nagmumula sa inherent na pagkawala ng mga kagamitan at mga limitasyon sa operasyon—halimbawa, ang iron at copper losses sa mga transformer at ang pagkawala ng enerhiya dahil sa resistance ng linya. Bilang halimbawa, kapag ang cross-sectional area ng conductor ay 50 mm² at ang load current ay umabot sa 200 A, ang power loss bawat kilometer ng linya ay humigit-kumulang 4 kW.

Kapag ang cross-sectional area ng conductor ay inilaki hanggang 70 mm² sa parehong kondisyon, maaaring mabawasan ang pagkawala ng humigit-kumulang 30%. Ang pagkawala dahil sa pamamahala naman, karaniwang dulot ng mga pagkakamali sa pagsukat, pagbabawas ng kuryente, o hindi tamang operasyon at pamamahala. Halimbawa, ang katumpakan ng pagsukat ng mga tradisyonal na mekanikal na electric meter sa ilang kondisyon ng light-load ay humigit-kumulang 85%, mas mababa kaysa sa mga smart meter, na lumampas sa 99%. Bukod dito, ang three-phase imbalance ay maaaring makapagdulot ng significateng pagtaas ng line losses; kung ang three-phase current unbalance sa isang transformer zone ay lumampas sa 15%, ang rate ng line loss ay tataas ng 2% hanggang 5%. Ang pagkakaroon ng mga isyung ito ay nagpapakita na ang manual na inspeksyon ay hindi na sapat upang tugunan ang mga demand ng refined na pamamahala, at ang mga intelligent na paraan ay lubhang kinakailangan upang mapataas ang epektibidad ng pamamahala.

2. Teknolohiyang Smart Grid na Inilapat sa Pamamahala ng Line Loss sa Low-Voltage Transformer Zones

2.1 HPLC (High-Speed Power Line Communication) Technology
Ang pundamental na prinsipyong ginagamit ng teknolohiyang HPLC ay ang paggamit ng umiiral na low-voltage distribution lines bilang medium ng komunikasyon, na nagko-couple ng high-frequency modulated signals sa mga power lines sa pamamagitan ng coupling circuits upang makamit ang high-speed data transmission. Ang teknolohiyang ito ay pangunahing inilapat sa mga scenario tulad ng real-time monitoring ng kondisyon ng pag-operate ng linya sa mga transformer zones, collection ng data ng electric energy, at interaksiyon ng impormasyon ng kuryente ng user.

Sa panahon ng implementasyon, ang unang hakbang ay ang pag-conduct ng site survey ng environment ng linya ng transformer zone upang i-evaluate ang channel characteristics at interference levels, upang matukoy ang pinakamahusay na carrier frequency (karaniwang nasa 1.7–30 MHz) at coupling method. Pagkatapos, ang mga dedicated couplers at HPLC communication modules ay inilalagay sa low-voltage side ng distribution transformer, branch boxes, at electricity meters ng user upang magtayo ng isang communication network sa buong transformer zone. Samantalang, isang master station system ay inilalatag upang seamless na mag-integrate sa upper-layer application systems sa pamamagitan ng protocol conversion.

Sa panahon ng operasyon at maintenance, dapat na regular na gawin ang inspection at calibration ng mga kagamitan, ang quality ng communication signal ay dapat na imonitor, at anumang anomalya ay dapat na agad na i-address. Halimbawa, kung ang attenuation ng carrier signal ay lumampas sa 30 dB o ang bit error rate ay tumaas higit sa 1×10⁻⁴, ang mga line faults o electromagnetic interference sources ay dapat na imbestigahan. Kung kinakailangan, ang transmission power (karaniwang nasa –10 dBm hanggang 30 dBm) ay dapat na i-adjust o ang mga couplers ay dapat na palitan upang matiyak ang stable na operasyon ng sistema. 

Upang mapataas ang estabilidad ng komunikasyon, ang mga HPLC systems karaniwang gumagamit ng adaptive modulation schemes, na dynamic na nagpili ng modulation modes batay sa quality ng channel. Ang iba't ibang modulation schemes ay iba-iba ang data rate, noise immunity, at coverage range, na nangangailangan ng optimized na configuration ayon sa load fluctuations at noise conditions sa transformer zone. Halimbawa, ang mas mataas na order ng modulation ay maaaring i-enable sa panahon ng gabi kung ang loads ay mas lighter at ang noise levels ay mas mababa upang mapataas ang data throughput, habang ang pag-shift sa robust mode sa daytime peak hours ay matitiyak ang reliability ng komunikasyon. Ang Table 1 ay naglilista ng tatlong karaniwang ginagamit na modulation methods sa mga HPLC systems kasama ang kanilang technical characteristics, na nagbibigay ng reference para sa field parameter configuration.

Table 1 Technical Characteristics Comparison of Common Modulation Methods for HPLC

2.2 Intelligent Phase-Switching Switch Device
Ang prinsipyo ng intelligent phase-switching switch device ay ang sukatin ang tatlong-phase na kuryente at voltaje, kalkulahin ang hindi pantay na pagkakaloob ng load sa real time, at kapag ang hindi pantay na pagkakaloob ay lumampas sa isang itinalagang threshold (karaniwang 10%–20%), kontrolin ang switching ng mga load upang muling balansehin ang tatlong-phase na mga load. Ang device na ito ay pangunahing ginagamit sa dulo ng mga transformer zones, lalo na sa mga lugar na may malaking single-phase na mga load.

Sa panahon ng pagpapatupad:
Una, dapat pumili ng angkop na lugar para sa pag-install—tulad ng sa branch boxes o sa low-voltage side ng mga distribution transformers—upang masiguro ang kadaliang pagtatayo at pag-maintain.
Pangalawa, dapat gawin ang isang site survey upang maintindihan ang distribusyon ng load at maayos na i-configure ang capacity ng switch (tingnan ang Table 2). Sa panahon ng pag-install at commissioning, dapat gawin ang mga load simulation tests upang i-optimize ang control strategy at protection settings; halimbawa, ang overcurrent protection setting ay karaniwang nakonfigure sa 1.2 beses ang rated current.
Pangatlo, dapat palakasin ang operation monitoring system ng transformer zone upang maaabot ang information exchange at remote control kasama ang switching device.
Pang-apat, sa panahon ng operation at maintenance, dapat regular na gawin ang preventive tests sa switch upang mabilis na matukoy at tugunan ang mga potensyal na fault tulad ng mechanical wear o mahina na contact, upang masiguro ang ligtas at maaswang operasyon. Bukod dito, dapat gawin ang regular na pag-aanalisa ng variation trends ng load ng transformer zone upang i-adjust ang control logic at parameter settings ng switch kung kinakailangan.

Table 2 Capacity Configuration Reference for Smart Switchgear

2.3 Automatic Voltage Regulator para sa Low-Voltage Line
Ang pangunahing prinsipyong ginagamit ng automatic voltage regulator para sa low-voltage line ay ang pagmamasid ng tensyon at kuryente ng linya nang real-time, pagkalkula ng mga parameter tulad ng impedance at power factor ng linya, at awtomatikong pag-ayos ng posisyon ng transformer tap changer batay sa desiyerto, upang panatilihin ang output voltage sa isang tanggap na rango. Ang device na ito ay pangunahing ginagamit sa low-voltage distribution networks, lalo na sa mga lugar sa dulo ng linya kung saan ang tensyon ay may tendensyang maging labis na mataas o mababa.

Una, dapat pumili ng angkop na lokasyon para sa pag-install—tulad ng low-voltage side ng isang distribution transformer o ring main unit—at gawin ang site survey upang maintindihan ang supply radius at distribusyon ng mga user sa linya.
Pangalawa, dapat tukuyin ang capacity ng regulator (tingnan ang Table 3) at control strategy. Sa panahon ng installation at commissioning phase, dapat gawin ang no-load at load tests upang ipapatunayan ang accuracy ng voltage regulation (karaniwang kinakailangan na nasa loob ng ±1.5%) at response time (karaniwang hindi lumalampas sa 30 segundo), pati na rin ang validation ng mga protection function tulad ng overvoltage at undervoltage.
Pangatlo, pagkatapos ng commissioning, dapat itayo ang komprehensibong sistema ng operation management, na malinaw na naglalarawan ng mga requirement para sa inspection, operation, at maintenance upang matiyak ang ligtas at matatag na operasyon ng regulator. Halimbawa, kung ang single-phase voltage ay patuloy na lumalabas sa ±7% ng rated value sa loob ng 5 minuto, o kung ang three-phase voltage unbalance ay lumampas sa 2%, dapat agad na matukoy ang dahilan at gawin ang mga aksyon upang itama. Ang analisis ng operational data ay nagpapakita na ang maayos na nakonfigure na automatic voltage regulators ay maaaring mapataas ang compliance rate ng line voltage ng 5% hanggang 15%, na siyang makakapagbawas ng line losses na dulot ng mga violation sa voltage.

Table 3 Pamantayan para sa Paggamit ng Low-Voltage Line Automatic Voltage Regulators

3. Paggamit ng Teknolohiya

3.1 Kaso at mga Isyu sa Pagkawala ng Kuryente sa Linya
Ang Transformer Zone A ay matatagpuan sa sentro ng isang lumang lungsod, na may radius ng 1.5 km para sa pagbibigay ng kuryente, na naglilingkod sa 712 residential na customer at 86 komersyal na customer. Ang pangunahing pasilidad ng distribusyon sa lugar ay kasama ang isang S11-M.RL-400/10 type na distribution transformer na may rated capacity na 400 kVA; anim na low-voltage outgoing feeders—dalawa na may JKLGYJ-120 mm² conductors at apat na may JKLGYJ-70 mm² conductors—na may average line length na 510 metro bawat circuit; bukod dito, mayroon ding apat na HXGN-12 ring main units at 18 low-voltage integrated distribution cabinets.

Sa nakaraang mga taon, dahil sa lokal na urbanong pagsasara at paglalakas ng mga komersyal na establisyimento, ang load sa transformer zone na ito ay patuloy na tumataas. Halimbawa, noong 2018, umabot ang peak load sa 285 kW, na ang paggamit ng kuryente ay tumaas ng 7.6% year-on-year, subalit ang rate ng pagkawala ng kuryente sa linya ay naging 9.7%, na lubhang lumampas sa target ng pamamahala na 6.5% para sa parehong panahon.

Ang on-site inspections ay nagpakita ng mga sumusunod na pangunahing isyu:

• Mababang kontak sa mga connection points ng distribution transformer at linya na nagresulta sa lokal na pag-init at karagdagang pagkawala;

• Hindi pantay na pagkaka-distribute ng three-phase load, na may pinakamataas na imbalance na 18.2%;

• Hindi awtorisadong wiring at pagkuha ng kuryente ng ilang mga user;

• Matanda na ang mga metering devices na may mali sa pagsukat na lumampas sa ±5%.

Ang mga factor na ito ay nag-ambag sa patuloy na mataas na pagkawala ng kuryente sa linya sa lugar, na nagresulta sa malubhang challenge sa governance.

3.2 Paggamit ng Teknolohiya at Implementasyon
Upang tugunan ang mga isyu sa pagkawala ng kuryente sa Transformer Zone A, isang comprehensive solution na naglalaman ng HPLC communication, intelligent phase-switching switches, at automatic voltage regulators ay inimplemento matapos ang masusing pag-evaluate.

Una, ang HPLC couplers at communication modules ay ininstall sa low-voltage side ng transformer, at ang katugong equipment ay indeploy sa bawat branch box at user meter, na nag-establish ng high-speed power line carrier communication network na nakakalapit sa buong transformer zone. Ang network na ito ay nag-enable ng real-time monitoring ng operational status, kabilang ang voltage, current, power sa busbars at branches, at mga mahalagang indicators tulad ng temperatura ng equipment at harmonic distortion. Ang operation at maintenance personnel ay maaaring agad na makakadetekta ng anomalies. Bukod dito, ang high-accuracy energy metering data ay nagbigay ng solid support para sa line loss analysis at management.

Pangalawa, ang anim na intelligent phase-switching switch units (rated para sa maximum operating current na 250 A) ay ininstall sa major branch boxes at key load locations. Ang mga switch na ito ay patuloy na nagsukat ng three-phase current imbalance at awtomatikong redistributed ang loads kapag ang imbalance ay lumampas sa 15%, na epektibong binalance ang tatlong phases. Ang field tests ay napatunayan na ang switching actions ay natapos sa loob ng 30 ms, na may smooth transitions na walang disruption sa mga user. Tatlong buwan matapos ang commissioning, ang three-phase imbalance sa lugar ay bumaba mula 18.2% hanggang 6.5%, at ang line loss rate ay bumaba ng 1.7%.

Pangatlo, upang tugunan ang mga voltage violations sa dulo ng linya, ang 200 kVA intelligent voltage regulator ay ininstall 710 metro mula sa transformer. Ang regulator ay tumatanggap ng input voltage range na 210–430 V at nagsasalamin ng output na 220 V ±2%. Ito ay awtomatikong nag-adjust ng turns ratio nito batay sa real-time voltage measurements sa dulo ng linya, na nagpapanatili ng terminal voltage na laging nasa acceptable range. Simula ng commissioning, ang regulator ay mabilis na sumagot sa iba't ibang load peaks at valleys, na nagtataas ng voltage compliance rate sa siyam na key monitoring points mula 87% hanggang higit sa 98.5%.

Sa pamamagitan ng closed-loop management approach na “monitoring–control–optimization,” ang mga hakbang na ito ay lubhang nag-improve ng line loss performance ng Transformer Zone A, na nagresulta sa estimated annual energy saving na humigit-kumulang 120,000 kWh, na may notable economic benefits. Ang paghahambing ng mga key indicators ay ipinapakita sa Table 4.

Table 4 Key Index Comparison of Area A Before and After Comprehensive Governance

Sa aktwal na pagpapatupad, ang mga sumusunod na puntos ay dapat ding tandaan:
Una, tungkol sa kapani-paniwalang komunikasyon ng HPLC, ang lakas ng transmisyon, pagkakakodigo ng channel, at iba pang mga parameter ay dapat na maayos na nakonfigura ayon sa tiyak na kondisyon ng lugar ng transformer; kung kinakailangan, maaaring gamitin ang paraan ng relay upang palawakin ang layo ng komunikasyon.
Pangalawa, ang timing at interlock logic ng operasyon ng switch ng phase-switching ay dapat na maingat na itakda upang iwasan ang labis o mali na paglilipat—for example, maaaring ikonfigura ang switch na gumana lamang kapag ang imbalance ay lumampas sa 15% at umiral para sa 3 minuto.
Pangatlo, ang wastong pagpili at kapasidad ng configuration ng voltage regulator ay dapat kasama ang isang tiyak na margin upang iwasan ang madalas na adjustment na maaaring magdulot ng mekanikal na wear and tear; tumingin sa Table 5 para sa gabay sa pagpili at configuration ng automatic voltage regulator.

Table 5 Pamantayan sa Paggamit ng Model para sa Automatic Voltage Regulators

Higit pa, isang mataas na kalidad na operasyon at pagmamanage ng sistema ay mahalaga upang matiyak ang matagal na panahong malinaw na pag-operate ng sistema. Kailangan lamang na mas mapagkaisa sa aktwal na pangangailangan, pumili at i-optimize ang mga teknikal na solusyon batay sa lokal na kondisyon, at suportahan ito ng isang maayos na mekanismo ng pamamahala upang makuha ang patuloy na pagpapabuti sa pag-manage ng line loss.

4. Kasimpulan
Ang pag-manage ng line loss sa mga low-voltage transformer zone ay may malaking kahalagahan para sa pagpapabuti ng kalidad ng supply ng kuryente at ekonomiko, at ang aplikasyon ng mga teknolohiya ng smart grid ay nagbibigay ng malakas na suporta dito. Sa praktikal na gawain, ang mga teknolohiya tulad ng HPLC (High-Speed Power Line Communication), mga intelligent phase-switching switch devices, at mga low-voltage line automatic voltage regulators ay naging pangunahing paksa ng pag-aaral at pag-implemento. Sa tulong ng mga teknolohiyang ito, maaaring maisakatuparan ang real-time monitoring ng kondisyon ng operasyon ng transformer zone, ang dynamic balancing ng three-phase loads, at ang precise regulation ng terminal voltage.

Sa halimbawa, ang Transformer Zone A sa isang bayan, pagkatapos ng komprehensibong pag-remedyo, ang rate ng line loss bumaba mula 9.7% hanggang 6.1%, at ang compliance rate ng voltage ay tumataas ng 11.5%, na nagresulta sa malaking ekonomiko at sosyal na benepisyo.

Gayunpaman, may mga aspeto pa rin na kailangan ng pagbabago sa kasalukuyang aplikasyon ng teknolohiya—halimbawa, ang pagpapabuti ng anti-interference capabilities ng komunikasyon at ang pagpaparefine ng mga self-adaptive control strategies ng mga equipment. Sa hinaharap, ang focus ay dapat magbago patungo sa integrated design at coordinated control ng mga intelligent device, at mas malalim na pag-aaral ng mga line loss prediction models batay sa big data at artificial intelligence. Bukod dito, kinakailangan ang mas mahusay na teknikal na training para sa mga operation at maintenance personnel upang matiyak ang matagal na panahong malinaw na pag-operate ng sistema. Ang mga hakbang na ito ay magbibigay ng mas epektibo at sustainable na solusyon para sa pag-manage ng line loss sa mga low-voltage transformer zone.