การใช้งานเบรกเกอร์ติดเสาไฟฟ้ารุ่นใหม่ในสถานีผลิตไฟฟ้าจากน้ำตกขนาดเล็กในพื้นที่ภูเขา

โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กหมายถึงสถานีผลิตไฟฟ้าที่มีกำลังติดตั้งต่อกลุ่มไม่เกิน 50,000 kV การรวมโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กเข้ากับระบบจำหน่ายไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของระบบและทิศทางการไหลของพลังงาน มีวรรณกรรมวิเคราะห์และอภิปรายความท้าทายในการควบคุมพื้นที่ที่มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมากมาย ศึกษาแผนการป้อนใหม่สำหรับสายจำหน่ายที่มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก และเสนออุปกรณ์ตัดการเชื่อมต่อแบบอัตโนมัติรูปแบบใหม่สำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

​1 สถานะปัจจุบันของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กในพื้นที่ภูเขา​
พื้นที่รวมทั้งหมดคือ 45,385 กม.² โดยพื้นมีสภาพภูเขาครอบคลุม 98.3% ของพื้นที่ มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก 58 แห่ง ด้วยกำลังติดตั้งรวม 41.45 MW ซึ่งส่วนใหญ่มีกำลังติดตั้งต่ำกว่า 1 MW โรงไฟฟ้าเหล่านี้กระจายอยู่อย่างกว้างขวางและมีสภาพการสื่อสารที่ไม่ดี

เนื่องจากอายุของโรงไฟฟ้า โรงไฟฟ้าใช้อุปกรณ์ควบคุมแบบกลไกเป็นหลักและขาดอุปกรณ์อัตโนมัติ เมตรทางเข้าส่วนใหญ่เป็นเมตรพัลส์ ซึ่งต้องอ่านค่าด้วยมือโดยไม่มีความสามารถในการส่งข้อมูลทางไกล อุปกรณ์ควบคุมและการป้องกันและอุปกรณ์การสิงประสานขาดแคลนอินเทอร์เฟซการสื่อสาร ทำให้จำเป็นต้องรายงานข้อมูลการดำเนินงานให้กับผู้ควบคุมผ่านโทรศัพท์ด้วยมือ

สาย 10 kV ของสถานีแปลงไฟฟ้า 35 kV ในระบบมักทำงานในโหมดผสมที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและโหลดการใช้งานอยู่ร่วมกัน ด้านแรงดันสูงของหม้อแปลงหลักของสถานีใช้ฟิวส์ชนิดตกหล่น ซึ่งมีโครงสร้างง่ายและเชื่อมต่อกับสายเชื่อมต่อ 10 kV ผ่านการเชื่อมต่อ T-connection

​2 การวิเคราะห์ปัญหา​
​2.1 ผลกระทบต่อการเปิดใช้งานอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติของสาย​
ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแบบแอคทีฟ หลังจากการทริปของเบรกเกอร์ที่ออกจากสถานีแปลงไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กอาจยังคงส่งพลังงานไปยังจุดข้อผิดพลาด ทำให้การดับไฟผิดพลาดลดลงและลดโอกาสในการป้อนใหม่ หากแหล่งพลังงานกระจาย (DERs) ยังคงเชื่อมต่อระหว่างการป้อนใหม่ อาจเกิดการป้อนใหม่แบบไม่ซิงโครนัส ทำให้เกิดกระแสกระแทกที่อาจทำให้การป้อนใหม่ล้มเหลวและทำลายโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก

บางโรงไฟฟ้าเชื่อมต่อ 10 kV ขาดการป้องกันการตัดการเชื่อมต่อเมื่อแรงดันต่ำทั้งสำหรับการป้องกันสายเชื่อมต่อและการป้องกันเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการดำเนินงานของระบบไฟฟ้า ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการจ่ายไฟฟ้าที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของระบบและอายุการใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในช่องทางเชื่อมต่อของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่สามารถตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วหลังจากที่ระบบข้างหนึ่งแก้ไขข้อผิดพลาดแล้ว ซึ่งอาจนำไปสู่การเชื่อมต่อใหม่แบบไม่ซิงโครนัสหลังจากการป้อนใหม่ของสายระบบข้างหนึ่ง ทำให้การป้อนใหม่ของระบบข้างหนึ่งไม่สามารถเปิดใช้งานได้และทำให้เกิดการขาดแคลนไฟฟ้าที่ไม่จำเป็นสำหรับผู้ใช้หม้อแปลงสาธารณะ ส่งผลเสียต่อสังคมอย่างมาก

ดังนั้น เมื่อเกิดข้อผิดพลาดในช่องทางเชื่อมต่อ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไม่สามารถตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการจ่ายไฟฟ้าที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของระบบและอาจทำให้เกิดการเชื่อมต่อใหม่แบบไม่ซิงโครนัส

​2.2 การส่งข้อมูลการจัดการที่ไม่สมบูรณ์​
ตามการสำรวจภาคสนาม โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กส่วนใหญ่อยู่ในพื้นที่ภูเขา ห่างจากสถานีแปลงไฟฟ้ากลางของระบบ การติดตั้งสายใยแก้วนำแสงเฉพาะทางผ่านป่าจะมีค่าใช้จ่ายสูงและไม่น่าเชื่อถือ การอัปเกรดอุปกรณ์อัตโนมัติและการส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายไร้สายส่วนตัวที่มีความปลอดภัยหลังจากการประเมินความปลอดภัยทางไซเบอร์ยังต้องใช้การลงทุนอย่างมาก นอกจากนี้ โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กส่วนใหญ่มีกำลังการผลิตจำกัดและผลประโยชน์จากการผลิตไฟฟ้าต่ำ ทำให้ไม่มีแรงจูงใจในการอัปเกรด การจำกัดช่องทางการสื่อสารทำให้ข้อมูลที่ส่งไปยังศูนย์ควบคุมไม่สมบูรณ์

อย่างไรก็ตาม การไม่สามารถส่งข้อมูลการดำเนินงานแบบเรียลไทม์ไปยังศูนย์ควบคุมภูมิภาคจะส่งผลกระทบต่อการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้าของผู้ควบคุมและความเชื่อถือได้ของหม้อแปลงจำหน่าย 10 kV บนสายเชื่อมต่อ แพลตฟอร์มควบคุมจะต้องดำเนินการแบบตาบอดสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กเป็นเวลานาน ทำให้การดำเนินงานของระบบไฟฟ้าภูมิภาคไม่ปลอดภัย

​3 แนวทางแก้ไข​
​3.1 ภาพรวมของแนวทางแก้ไข​
เพื่อให้การตรวจสอบและรวบรวมข้อมูลสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กมีประสิทธิภาพและเพิ่มความปลอดภัยและความเชื่อถือได้ของระบบ ฟิวส์ชนิดตกหล่นบนด้านแรงดันสูงของหม้อแปลงหลักถูกแทนที่ด้วยเบรกเกอร์สูญญากาศแบบติดเสาที่มีเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ความแม่นยำสูง ซึ่งทำงานร่วมกับ Feeder Automation Terminals (FTUs) ที่มีฟังก์ชันการส่งสัญญาณระยะไกล การวัดระยะไกล การควบคุมระยะไกล และการตัดการเชื่อมต่ออัตโนมัติ เพื่อรวบรวมข้อมูลที่จุดเชื่อมต่อ 10 kV และสถานะสวิตช์

เมตรทางเข้าแบบพัลส์ที่มีอยู่ถูกแทนที่ด้วยเมตรไฟฟ้าสามเฟสแบบอิเล็กทรอนิกส์หลายฟังก์ชันเพื่อรวบรวมข้อมูลการดำเนินงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งส่งผ่านฟิลด์บัสไปยัง FTU FTU ติดตั้งโมดูลการเข้ารหัสแนวตั้งแบบสองการ์ดสื่อสาร ข้อมูลถูกเข้ารหัสอย่างปลอดภัยและส่งขึ้นไปยังระบบควบคุมภูมิภาคแบบรวมผ่านช่องทางเครือข่ายไร้สายสาธารณะเฉพาะทางที่มีสัญญาณครอบคลุมอย่างแข็งแกร่ง

เมื่อเกิดข้อผิดพลาดบนสายเชื่อมต่อทำให้สวิตช์ออกจากสถานีแปลงไฟฟ้าทริป ฟังก์ชันการป้องกันการสูญเสียแรงดันของ FTU จะทำงานและเบรกเกอร์ติดเสาจะเปิดเพื่อตัดการเชื่อมต่อของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กจากระบบ กระบวนการสิงประสานและเชื่อมต่อใหม่จะเกิดขึ้นหลังจากการฟื้นฟูการจ่ายไฟฟ้า

​3.2 อุปกรณ์แพ็คเกจอัตโนมัติแบบดิจิทัล​
แพ็คเกจอัตโนมัติแบบดิจิทัลประกอบด้วยเบรกเกอร์สูญญากาศแบบติดเสา ZW32, ดิสคอนเนคเตอร์แยกสองด้าน, หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า, และ FTUs แบบดิจิทัล หน่วยเบรกเกอร์รวมเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์รวม (EVCT) และหน่วยดิจิทัลภายใน (ADMU)

โครงสร้างโดยรวมมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา ทำให้ง่ายต่อการติดตั้งและบำรุงรักษา เมื่อเทียบกับซอฟต์แวร์การตรวจสอบแบบอัจฉริยะแบบดั้งเดิม ระบบดังกล่าวทำให้ซอฟต์แวร์การตรวจสอบสามารถรับข้อมูลการดำเนินงานจากระบบปฏิบัติการของ 32 หน่วย พร้อมกับการจับภาพขนาดไฟล์จากกล้องและตรวจสอบว่าซอฟต์แวร์ของอุปกรณ์ตรวจจับ (แพ็คเกจขนาดเล็ก, แพ็คเกจแท่ง, การขาดแท่งในกล่อง, การตรวจจับห้าวง) ทำงานอย่างปกติ และข้อมูลการปฏิเสธการทำงาน ดังนี้:

• ซอฟต์แวร์ส่งข้อมูลภาพที่ถูกปฏิเสธไปยังคอนโซล
• ซอฟต์แวร์ส่งข้อมูลภาพทั้งหมดไปยังคอนโซล
• ซอฟต์แวร์ส่งข้อมูลสถิติทั้งหมด (รวมถึงแบรนด์, วันที่, เวลา, ข้อมูลหน่วย, เป็นต้น) ไปยังคอนโซล

โดยใช้เซิร์ฟเวอร์ภายในโรงงาน เมื่อซอฟต์แวร์การตรวจสอบของอุปกรณ์สร้างข้อมูลข้อผิดพลาด ข้อมูลจะถูกส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ ทำให้เกิดการแจ้งเตือนบนสถานที่ผ่านเซิร์ฟเวอร์ภายในโรงงาน ข้อมูลข้อผิดพลาดยังถูกแจ้งเตือนทางระยะไกลผ่านคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์มือถือ ปัญหา เช่น การล่มของซอฟต์แวร์ การตัดการเชื่อมต่อของกล้อง กล้องไม่สามารถจับภาพ การตรวจจับตำแหน่ง烟包到位检测传感器故障、缺陷图像接收失败和剔除装置故障等问题会在PC和移动界面上弹出警告。报警页面显示设备故障信息、位置、发生时间及处理记录。 请注意，最后一句中包含了一部分中文，可能是输入时的错误。以下是翻译内容：

ปัญหา เช่น การล่มของซอฟต์แวร์ การตัดการเชื่อมต่อของกล้อง กล้องไม่สามารถจับภาพ การตรวจจับตำแหน่ง烟包到位检测传感器故障、缺陷图像接收失败和剔除装置故障等问题会在PC和移动界面上弹出警告。报警页面显示设备故障信息、位置、发生时间及处理记录。