متحكمات إعادة الإغلاق: المفتاح لموثوقية الشبكة الذكية
الصواعق الكهربائية، أغصان الأشجار المتساقطة، وحتى أكياس ميلار الكروية كافية لتعطيل تدفق التيار على خطوط الكهرباء. لهذا السبب، تقوم شركات الخدمات العامة بمنع الانقطاعات بتزويدها لنظم التوزيع الجوية بمراقبين لإعادة الإغلاق الموثوق بهم.
في أي بيئة شبكة ذكية، يلعب مراقبو إعادة الإغلاق دورًا حاسمًا في اكتشاف وإيقاف الأعطال المؤقتة. رغم أن العديد من الدوائر القصيرة على الخطوط الجوية يمكن أن تحل نفسها، إلا أن معدات إعادة الإغلاق تسهم في تحسين استمرارية الخدمة عن طريق إعادة تزويد الطاقة تلقائيًا بعد حدوث عطل مؤقت.
يقوم مراقبو إعادة الإغلاق بقياس الجهد والتيار في خطوط نقل التيار المتردد. عندما يحدث ارتفاع أو عطل، تتوقف مفاتيح الطاقة لاحتواء العطل ومنعه من الانتشار عبر الشبكة بأكملها - وهو ظاهرة تُعرف بالفشل المتسلسل. عندما يكون العطل ناتجًا عن حدث مؤقت - مثل الصواعق الكهربائية، أغصان الأشجار، أو الأكياس الكروية (كما ذُكر سابقًا) - يمكن لأي من هذه الأشياء أن تسبب تقاطع الخطوط بشكل مؤقت. يستمر مراقب إعادة الإغلاق في مراقبة خط الطاقة وإذا استقر الأداء التيار المتردد، سيسعى لإعادة إغلاق المفتاح. بعد الإغلاق، إذا تم اكتشاف جهد عالي، أو تيار عالي، أو حالة عطل أخرى، سيفتح المفتاح مرة أخرى. غالبًا ما يحاول معدات إعادة الإغلاق إعادة إغلاق المفتاح من ثلاث إلى خمس مرات. الفكرة هي تمكين الشبكة من الشفاء الذاتي.
لماذا تعتبر مراقبو إعادة الإغلاق مهمين للغاية؟
لدى مراقبو إعادة الإغلاق عدة ميزات رئيسية:
رصد خط الطاقة، بما في ذلك ثلاثة جهود، ثلاثة تيارات، واحد أو اثنين من الأرضيات، وعادةً ما تكون هناك احتياطية. تعتبر الدقة العالية ضرورية للغاية، خاصة لقياسات التوافقيات.
العزل ضروري. يتم تنفيذ العزل عادةً في كل من الطرف العلوي والسفلي في سلسلة الإشارات للتأكد من التشغيل الموثوق للنظام وحماية المكونات الإلكترونية. كما يتطلب العزل قبل روابط الاتصال، وقد تكون هناك حاجة لمختلف خيارات العزل.
مصادر طاقة متعددة مع مدخلات تيار متردد ومباشر. لا يثير الدهشة أن النظام يتضمن بطارية لأنه يجب أن يظل قيد التشغيل ويستمر في رصد خط التيار المتردد حتى أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
الاتصال أيضًا مهم لمراقبو إعادة الإغلاق، حيث يجب على هذه الأنظمة التواصل مع الشبكة الكبرى لتقارير الأحداث. تستخدم معظم الشبكات الذكية شبكات اتصال لاسلكية أو عبر خطوط الطاقة. تحتفظ الوحدات مثل مراقبو إعادة الإغلاق غالباً بالاتصال التسلسلي التقليدي، مثل RS-485، الذي يتم تحويله عبر بوابة أو أجهزة أخرى إلى البروتوكول اللاسلكي المختار.
المكونات التناظرية لمراقبو إعادة الإغلاق
يتطلب تصميم مراقب لإعادة الإغلاق العديد من المكونات التناظرية الحرجة. يقدم الرسم البياني الموضح في الشكل 1 مثالًا واحدًا فقط على تصميم مراقب لإعادة الإغلاق. كما ترى، هناك مصادر طاقة متعددة للنظام، وواجهات اتصال، ومراقبة الجهد، ودوائر الإشراف. كيف تختار المكونات المناسبة؟ تعتبر الدقة العالية، والمدى الواسع لحماية الجهد المدخل، والاستهلاك المنخفض للطاقة، والحجم الصغير بعض الخصائص الهامة التي يجب تقييمها لتلبية متطلبات تصميمك. يعتبر دوائر MAX16126/MAX16127 لحماية التحميل الزائد والتغذية العكسية مثالًا على الأجهزة التي توفر هذه الميزات.
مع مضخة الشحن المتكاملة، تقوم هذه الدوائر بتحكم في اثنين من MOSFET N-channel الخارجي، والتي تغلق وتعزل مصدر الطاقة السفلي تحت ظروف الإدخال الضارة. تشمل مخرجًا يشير خلال حالات العطل. بالنسبة لحماية التغذية العكسية، تقوم MOSFET N-channel الخارجية بتقليل هبوط الجهد وفقدان الطاقة أثناء التشغيل الطبيعي، مما يتفوق على المقاومات التقليدية للبطاريات العكسية. مشرف ميكروبروسيسور آخر موثوق وذو استهلاك منخفض هو عائلة MAX6365، والتي تتميز بوظائف توصيل البطارية الاحتياطية وإدارة تشغيل الشرائح.
يقوم دائرة الإشراف MAX6365، المثبتة في عبوة SOT23 صغيرة الحجم ذات 8 أطراف، بتبسيط مهام الإشراف على الطاقة، والتحكم بالتغذية الاحتياطية من البطارية، وحماية الكتابة في الذاكرة في أنظمة الميكروبروسيسور. بالنسبة للتطبيقات المستمرة دائمًا مثل مراقبو إعادة الإغلاق، يلبي نظام تنظيم الجهد الخطي MAX6766 المتطلبات. يعمل MAX6766 من 4 فولت إلى 72 فولت، ويقدم تيار حمل يصل إلى 100 ميلي أمبير، ويستهلك فقط 31 ميكرو أمبير من التيار الساكن.
توفر الشبكات الذكية كفاءة أكبر وموثوقية أكبر في توصيل الطاقة، مع تعزيز مرونة البنية التحتية للطاقة. لذلك، عند تصميم مراقب إعادة الإغلاق التالي، تذكر التقنيات الأساسية داخله - فهي جميعًا تلعب دورًا في الحفاظ على إنارة الأضواء.
