Penggunaan Teknologi Grid Pintar dalam Pengurusan Rugi Garis Zon Transformator Rendah Volt

Sebagai komponen penting dalam rangkaian pengedaran, zon pengedaran voltan rendah (selanjutnya dirujuk sebagai "zon transformer voltan rendah") secara langsung mempengaruhi keuntungan ekonomi perusahaan bekalan elektrik dan kualiti penggunaan elektrik bagi pengguna akhir melalui isu-isu kerugian garis. Walau bagaimanapun, pendekatan pengurusan tradisional mempunyai kekurangan yang jelas dari segi ketepatan dan kecekapan. Dalam konteks ini, aplikasi teknologi grid pintar memberikan penyelesaian baru untuk pengurusan kerugian garis. Dengan memperkenalkan kaedah teknikal yang canggih, bukan sahaja tahap pemulihan pengurusan kerugian garis dapat ditingkatkan dengan berkesan, tetapi matlamat penghematan tenaga dan pengurangan pelepasan juga dapat disokong, yang sangat penting untuk mendorong pembangunan berkualiti tinggi dalam industri tenaga.

1.Isu Kerugian Garis di Zon Transformer Voltan Rendah
Isu kerugian garis di zon transformer voltan rendah terutamanya dikategorikan kepada kerugian teknikal dan kerugian pengurusan. Kerugian teknikal berasal daripada kerugian peralatan intrinsik dan batasan operasi—contohnya, kerugian besi dan kuprum pada transformer serta kerugian tenaga disebabkan oleh rintangan garis. Mengambil contoh satu garis pengedaran voltan rendah yang biasa, apabila luas bahagian konduktor adalah 50 mm² dan arus beban mencapai 200 A, kerugian tenaga setiap kilometer garis tersebut adalah kira-kira 4 kW.

Apabila luas bahagian konduktor ditingkatkan kepada 70 mm² dalam keadaan yang sama, kerugian boleh dikurangkan sekitar 30%. Sebaliknya, kerugian pengurusan sering disebabkan oleh ralat pengukuran, pencurian elektrik, atau operasi dan penyelenggaraan yang tidak tepat. Sebagai contoh, ketepatan pengukuran meter elektrik mekanikal tradisional dalam keadaan beban ringan hanya kira-kira 85%, jauh lebih rendah berbanding meter pintar, yang melebihi 99%. Selain itu, ketidakseimbangan tiga fasa boleh meningkatkan kerugian garis secara signifikan; jika ketidakseimbangan arus tiga fasa di zon transformer melebihi 15%, kadar kerugian garis akan meningkat sebanyak 2% hingga 5%. Kewujudan isu-isu ini menunjukkan bahawa pemeriksaan manual sahaja sudah tidak lagi memenuhi permintaan pengurusan yang halus, dan kaedah-kaedah cerdas sangat diperlukan untuk meningkatkan kecekapan pemerintahan.

2.Teknologi Grid Pintar Diterapkan dalam Pengurusan Kerugian Garis Zon Transformer Voltan Rendah

2.1 Teknologi HPLC (High-Speed Power Line Communication)
Prinsip asas teknologi HPLC adalah menggunakan garis pengedaran voltan rendah sedia ada sebagai media komunikasi, mengacoupler isyarat modulasi frekuensi tinggi ke atas garis tenaga melalui litar acoupler untuk mencapai transmisi data berkelajuan tinggi. Teknologi ini kebanyakannya digunakan dalam skenario seperti pemantauan kondisi operasi garis secara real-time di zon transformer, pengumpulan data tenaga elektrik, dan interaksi maklumat elektrik pengguna.

Semasa pelaksanaan, langkah pertama adalah melakukan tinjauan tapak terhadap persekitaran garis zon transformer untuk menilai ciri-ciri saluran dan tahap gangguan, dengan demikian menentukan frekuensi carrier optimum (biasanya dalam lingkungan 1.7–30 MHz) dan kaedah acoupling. Setelah itu, acoupler dan modul komunikasi HPLC khusus dipasang di sisi voltan rendah transformer pengedaran, kotak cabang, dan meter elektrik pengguna untuk membentuk rangkaian komunikasi merentasi zon transformer. Sementara itu, sistem stesen utama dikerahkan untuk integrasi tanpa sempadan dengan sistem aplikasi lapisan atas melalui penukaran protokol.

Semasa fasa operasi dan penyelenggaraan, inspeksi dan kalibrasi peralatan secara berkala harus dilakukan, kualiti isyarat komunikasi harus dipantau, dan sebarang anomali harus ditangani dengan segera. Sebagai contoh, jika penurunan isyarat carrier melebihi 30 dB atau kadar ralat bit meningkat melebihi 1×10⁻⁴, gangguan garis atau sumber gangguan elektromagnetik harus disiasat. Jika perlu, kuasa transmisi (biasanya berkisar dari –10 dBm hingga 30 dBm) harus disesuaikan atau acoupler digantikan untuk memastikan operasi sistem stabil. 

Untuk meningkatkan kestabilan komunikasi, sistem HPLC biasanya menggunakan skema modulasi adaptif, memilih modulasi secara dinamik berdasarkan kualiti saluran. Skema modulasi yang berbeza berbeza dalam kadar data, ketahanan bunyi, dan jarak liputan, memerlukan konfigurasi yang dioptimumkan mengikut fluktuasi beban dan keadaan bunyi di zon transformer. Sebagai contoh, modulasi peringkat tinggi boleh diaktifkan semasa malam apabila beban lebih ringan dan aras bunyi lebih rendah untuk meningkatkan throughput data, sementara beralih ke modus yang kukuh semasa puncak waktu siang hari memastikan kebolehpercayaan komunikasi. Jadual 1 menyenaraikan tiga kaedah modulasi yang biasa digunakan dalam sistem HPLC bersama-sama ciri-ciri teknikal mereka, memberikan rujukan untuk konfigurasi parameter lapangan.

Jadual 1 Perbandingan Ciri-Ciri Teknikal Kaedah Modulasi Biasa untuk HPLC

2.2 Peranti Beralih Fasa Pintar
Prinsip peranti beralih fasa pintar adalah untuk mengukur arus dan voltan tiga fasa mengira ketidakseimbangan beban secara real-time, dan apabila ketidakseimbangan melebihi ambang praset (biasanya 10%–20%), mengawal pertukaran beban untuk memulihkan keseimbangan beban tiga fasa. Peranti ini kebanyakannya digunakan di hujung zon transformer, terutamanya di kawasan dengan beban fasa tunggal yang berat.

Semasa pelaksanaan:
Pertama, lokasi pemasangan yang sesuai mesti dipilih—seperti di kotak cabang atau sisi rendah transformer pengedaran—untuk memastikan kemudahan pembinaan dan penyelenggaraan.
Kedua, tinjauan tapak harus dilakukan untuk memahami penyebaran beban dan merancang kapasiti beralih yang munasabah (lihat Jadual 2). Semasa fasa pemasangan dan komisioning, ujian simulasi beban harus dilakukan untuk mengoptimumkan strategi kawalan dan seting perlindungan; contohnya, seting perlindungan overcurrent biasanya dikonfigurasikan pada 1.2 kali arus dinamik.
Ketiga, sistem pemantauan operasi zon transformer mesti ditingkatkan untuk membolehkan pertukaran maklumat dan kawalan jarak jauh dengan peranti beralih.
Keempat, semasa fasa operasi dan penyelenggaraan, ujian preventif harus dilakukan secara berkala pada peranti beralih untuk mengenal pasti dan menangani sebarang cacat potensial seperti keausan mekanikal atau kontak buruk, memastikan operasi yang selamat dan boleh dipercayai. Selain itu, analisis trend variasi beban zon transformer harus dilakukan secara berkala untuk menyesuaikan logik kawalan dan seting parameter peranti beralih mengikut keperluan.

Jadual 2 Rujukan Konfigurasi Kapasiti bagi Alat Beralih Pintar

2.3 Pengatur Voltan Automatik Litar Rendah
Prinsip asas pengatur voltan automatik litar rendah adalah untuk mengukur voltan dan arus litar secara masa nyata, mengira parameter seperti rintangan litar dan faktor kuasa, dan menyesuaikan kedudukan pemilih tapyang transformator secara automatik berdasarkan penyimpangan, supaya menjaga voltan output dalam lingkungan yang dapat diterima. Peranti ini kebanyakannya digunakan dalam rangkaian agihan voltan rendah, terutamanya di kawasan hujung litar di mana voltan cenderung menjadi terlalu tinggi atau rendah.

Pertama, lokasi pemasangan yang sesuai mesti dipilih—seperti sisi voltan rendah transformator agihan atau unit ring main—and tinjauan tapak perlu dilakukan untuk memahami jejari bekalan dan penyebaran pengguna sepanjang litar.
Kedua, kapasiti pengatur (lihat Jadual 3) dan strategi kawalan mesti ditentukan. Semasa fasa pemasangan dan komisen, ujian tanpa beban dan bawaan perlu dilakukan untuk mengesahkan ketepatan pengaturan voltan (biasanya diperlukan dalam ±1.5%) dan masa tindak balas (biasanya tidak melebihi 30 saat), serta untuk mengesahkan fungsi perlindungan seperti overvoltan dan undervoltan.
Ketiga, selepas komisen, sistem pengurusan operasi yang menyeluruh harus dibentuk, dengan menetapkan keperluan untuk inspeksi, operasi, dan pemeliharaan untuk memastikan operasi pengatur yang selamat dan stabil. Sebagai contoh, jika voltan satu fasa berterusan melampaui ±7% nilai dinamakan selama 5 minit, atau jika ketidakseimbangan voltan tiga fasa melebihi 2%, punca masalah mesti diindentifikasi dan tindakan pembetulan diambil dengan segera. Analisis data operasi menunjukkan bahawa pengatur voltan automatik yang dikonfigurasikan dengan betul boleh meningkatkan kadar pematuhan voltan litar dari 5% hingga 15%, secara signifikan mengurangkan kerugian litar disebabkan oleh pelanggaran voltan.

Jadual 3 Rujukan Pilihan untuk Pengatur Voltan Automatik Litar Rendah

3.Penggunaan Teknologi

3.1 Latar Belakang Kasus dan Isu Rugi Garis
Zon Penjana A terletak di kawasan bandar lama, dengan jejari bekalan elektrik 1.5 km, melayani 712 pelanggan perumahan dan 86 pelanggan komersial. Infrastruktur pengagihan zon ini terutamanya merangkumi satu penjana pengagihan S11-M.RL-400/10 dengan kapasiti berperingkat 400 kVA; enam penghalaan keluaran rendah volt—dua dengan konduktor JKLGYJ-120 mm² dan empat dengan konduktor JKLGYJ-70 mm²—dengan panjang garis purata 510 meter setiap laluan; tambahan pula, terdapat empat unit HXGN-12 ring main dan 18 kabinet pengagihan terpadu rendah volt.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, disebabkan oleh pembaharuan bandar tempatan dan peningkatan penubuhan komersial, beban dalam zon penjana ini telah menunjukkan pertumbuhan yang berterusan. Sebagai contoh, pada tahun 2018, beban puncak mencapai 285 kW, dengan penggunaan elektrik meningkat sebanyak 7.6% setahun, tetapi kadar rugi garis mencapai 9.7%, jauh melebihi sasaran pengurusan 6.5% untuk tempoh yang sama.

Pemeriksaan di tapak mengungkapkan isu-isu utama berikut:

• Hubungan yang lemah di titik-titik sambungan penjana pengagihan dan garisan menyebabkan pemanasan tempatan dan kerugian tambahan;

• Penyebaran beban tiga fasa tidak merata, dengan ketidakseimbangan maksimum mencapai 18.2%;

• Penyambungan tanpa kebenaran dan pencurian elektrik oleh sesetengah pengguna;

• Peranti pengukuran yang usang dengan ralat pengukuran melebihi ±5%.

Faktor-faktor ini secara kolektif menyumbang kepada rugi garis yang tinggi berterusan dalam zon tersebut, mencipta cabaran pengurusan yang serius.

3.2 Pilihan Teknologi dan Pelaksanaan
Untuk menangani isu rugi garis di Zon Penjana A, penyelesaian menyeluruh yang mengintegrasikan komunikasi HPLC, pemutus fasa pintar, dan penstabil volt automatik diterapkan selepas penilaian mendalam.

Pertama, koppler HPLC dan modul komunikasi dipasang di sisi rendah volt penjana, dan peralatan yang sepadan dikerahkan di setiap kotak cabang dan meter pengguna, membentuk rangkaian komunikasi penghantar garis kuasa laju yang merangkumi seluruh zon penjana. Rangkaian ini membolehkan pemantauan semasa status operasi, termasuk volt, arus, daya pada busur dan cabang, serta petunjuk penting seperti suhu peralatan dan distorsi harmonik. Staf operasi dan penyelenggaraan boleh dengan demikian mengesan anoman dengan segera. Selain itu, data pengukuran tenaga yang tepat memberikan sokongan yang kukuh untuk analisis dan pengurusan rugi garis.

Kedua, enam unit pemutus fasa pintar (berperingkat untuk arus operasi maksimum 250 A) dipasang di kotak cabang utama dan lokasi beban penting. Pemutus ini mengukur ketidakseimbangan arus tiga fasa secara berterusan dan mengalihkan beban secara automatik apabila ketidakseimbangan melebihi 15%, dengan berkesan memeratakan tiga fasa. Ujian lapangan mengesahkan bahawa tindakan pemutusan diselesaikan dalam 30 ms, dengan transisi yang lancar tanpa gangguan kepada pengguna. Tiga bulan selepas komisioning, ketidakseimbangan tiga fasa dalam zon tersebut berkurang dari 18.2% menjadi 6.5%, dan kadar rugi garis turun sebanyak 1.7%.

Ketiga, untuk menangani pelanggaran volt di hujung garisan, penstabil volt pintar 200 kVA dipasang 710 meter dari penjana. Penstabil menerima julat volt input 210–430 V dan mengekalkan output 220 V ±2%. Ia menyesuaikan nisbah putaran secara automatik berdasarkan pengukuran volt semasa di hujung garisan, menjaga volt terminal sentiasa dalam julat yang dapat diterima. Sejak komisioning, penstabil telah bertindak balas dengan cepat melalui berbagai puncak dan lembah beban, meningkatkan kadar patuhan volt di sembilan titik pemantauan penting dari 87% ke lebih daripada 98.5%.

Melalui pendekatan pengurusan gelung tertutup "pemantauan–pengawalan–optimalisasi," langkah-langkah ini telah meningkatkan prestasi rugi garis Zon Penjana A secara signifikan, mencapai anggaran simpanan tenaga tahunan sekitar 120,000 kWh, dengan manfaat ekonomi yang ketara. Perbandingan indeks-indeks penting ditunjukkan dalam Jadual 4.

Jadual 4 Perbandingan Indeks Penting Area A Sebelum dan Selepas Pengurusan Menyeluruh

Dalam pelaksanaan sebenar, perhatian juga harus diberikan kepada poin-poin berikut:
Pertama, mengenai kebolehpercayaan komunikasi HPLC, kuasa penghantaran, pengekodan saluran, dan parameter lainnya harus dikonfigurasikan dengan wajar berdasarkan keadaan khusus zon transformator; jika perlu, metode relai dapat digunakan untuk memperpanjang jarak komunikasi.
Kedua, timing dan logik interlock operasi switch pemindah fasa harus diset dengan teliti untuk mengelakkan tindakan pemindahan yang berlebihan atau salah—contohnya, switch mungkin dikonfigurasikan untuk bertindak hanya apabila ketidakseimbangan melebihi 15% dan berlanjut selama 3 minit.
Ketiga, pemilihan dan konfigurasi kapasiti penstabil voltan harus mencakup margin tertentu untuk mencegah penyesuaian yang sering yang boleh menyebabkan ausan mekanikal; rujuk Jadual 5 untuk panduan pemilihan dan konfigurasi penstabil voltan automatik.

Jadual 5 Rujukan Pemilihan Model Penstabil Voltan Automatik

Selain itu, pasukan operasi dan pemeliharaan yang berkualiti tinggi juga penting untuk memastikan operasi sistem yang stabil dalam jangka panjang. Hanya dengan menyelaraskan rapat dengan keperluan sebenar, memilih dan mengoptimumkan penyelesaian teknikal mengikut keadaan setempat, dan menyokongnya dengan mekanisme pengurusan yang kukuh, perbaikan berterusan dalam pengurusan kehilangan garisan dapat benar-benar dicapai.

4. Kesimpulan
Pengurusan kehilangan garisan di zon transformator tegangan rendah sangat penting untuk meningkatkan kualiti bekalan elektrik dan kecekapan ekonomi, dan penerapan teknologi grid pintar memberikan sokongan yang kuat dalam hal ini. Dalam kerja praktikal, teknologi seperti HPLC (High-Speed Power Line Communication), peranti beralih fasa cerdas, dan penyesuaian voltan automatik garisan tegangan rendah telah menjadi tumpuan utama dalam penyelidikan dan pelaksanaan. Dengan teknologi ini, pemantauan masa nyata keadaan operasi zon transformator, penyeimbangan dinamik beban tiga fasa, dan penyesuaian tepat voltan terminal boleh dilaksanakan.

Mengambil contoh Zon Transformator A di sebuah bandar kabupaten, selepas pemulihan menyeluruh, kadar kehilangan garisan menurun dari 9.7% hingga 6.1%, dan kadar kesesuaian voltan meningkat sebanyak 11.5%, mencapai manfaat ekonomi dan sosial yang signifikan.

Namun, masih terdapat beberapa aspek yang perlu diperbaiki dalam aplikasi teknologi semasa—misalnya, meningkatkan lagi keupayaan anti-gangguan komunikasi dan memperhalusi strategi kawalan diri sendiri peralatan. Ke depan, fokus harus dipindahkan kepada reka bentuk terpadu dan kawalan koordinatif peranti pintar, serta penyelidikan lebih mendalam model ramalan kehilangan garisan berdasarkan data besar dan kecerdasan buatan. Selain itu, latihan teknikal yang ditingkatkan bagi kakitangan operasi dan pemeliharaan adalah penting untuk memastikan operasi sistem yang stabil dalam jangka panjang. Langkah-langkah ini akan memberikan penyelesaian yang lebih efisien dan mampan untuk pengurusan kehilangan garisan di zon transformator tegangan rendah.