Трансформаторлық будка: желі тұрақтылығы мен әсер етімділігін арттырудың негізгі стратегиялары

Неліктен трансформаторлық будканы қазіргі заманға сай ету желі тұрақтылығының негізі болып табылады

Ауытқу станцияларын электр желілеріміздің миы деп елестетіңіз — олар кернеуді өзгертуден бастап жүктемені теңестіруге дейін, сондай-ақ қателерді изоляциялауға дейін барлығымен айналысады, сондықтан қуатты кенеттен жоғалтпаймыз. Бірақ мәселе мынада: бұл құрылыстардың көпшілігі өз уақытынан әлдеқайда асып кеткен, олар желіде бәрі қарапайым болған кезде салынған. Қазір олар электр көліктерінің барлық жерде зарядталуы, шатырларға орнатылатын күн энергиясын пайдаланатын панельдер мен бұрынғыдан гөрі жиі кездесетін аса қатты ауа-райы құбылыстары сияқты әртүрлі жаңа талаптарға ұшырап жатыр. Кіші масштабды жаңартылатын энергия көздерінен екі бағытта да қуат келуін өңдеуге ескі жабдықтар мүлдем жарамсыз. Сонымен қатар, ешкім ақшаны нәрсенің толығымен бұзылуына дейін жөндеуге жұмсағысы келмейді, сондықтан проблемалар уақыт өте келе арта түседі. Ауытқу станциясы істен шыққан кезде ол тек бір аймаққа ғана әсер етпейді, бүкіл аймақтарды электрмен қамтамасыз етуден айыруы мүмкін; соңғы жылы Ponemon Institute зерттеуіне сәйкес, әрбір ірі өшіру электр қосқыш компанияларына шамамен $740 000 тұрады. Дәл осы жерде заманауи технологиялар көмегіне келеді. SCADA сияқты жүйелерді орнату операторларға жабдықтардың жағдайын тұрақты бақылауға мүмкіндік береді; сонымен қатар, қателерді алдын ала болжайтын құрамдас реле және жасанды интеллект құралдары да бар. Бұл жаңартылулар жүйенің бұрынғы статикалық элементтерін қиындықтарға қарсы нақты қорғаныс құрған белсенді компоненттерге айналдырады. Алайда, егер біз осындай жаңартылуға инвестицияламасақ, бүкіл электр желіміз әлсіз қалып, ауыр ауа-райы кезінде ауруханалар қауіпке ұшырайды, ал тұрақты электрмен қамтамасыз етілуіне тәуелді бизнеске, әсіресе тоқтамайтын үлкен дерекқор орталықтарын жүргізетін кәсіпорындарға қиындықтар туғызады.

Трансформаторлық станциялардың заманауилендіруінің негізгі бағандары: Автоматтандыру, Тұрақтылық және Ақылдылық

Сандық трансформаторлық станция архитектурасы және IEC 61850 интеграциясы

Сандық трансформаторлық станциялар ескі мыс сымдарды оптикалық талшық кабельдер мен Ethernet байланыстарына ауыстыру арқылы жағдайды өзгертуде. Бұл конфигурация жүйенің барлық бойында орналасқан ақылды электронды құрылғылардың нақты уақытта бір-бірімен байланысуына мүмкіндік береді. Әртүрлі компаниялардың қорғаныс релелерінен бастап, санауыштар мен контроллерлерге дейінгі барлық құрылғылар үшін ортақ тіл болып табылатын IEC 61850 деген стандарт бар. Енді құрама жүйелермен күресуге де қажет жоқ! Инженерлер осының арқасында сәйкестендіру мәселелерімен көп шұғылданбауына қуанады. Жергілікті хабарламаларға сәйкес, бұл өзгерістер инженерлік шығындарды шамамен 30 пайызға дейін қысқартып, проблемаларды тезірек анықтауға мүмкіндік береді. Процестік желілерді енгізген кезде сымдар да әлдеқайда қарапайымдалады. Кейбір орнатулар күрделіліктің 70 пайызға дейін азаюын байқайды. Бұл дегеніміз, таратылған энергия ресурстарын, мысалы, күн электр станцияларын қосу бүкіл басқару бөлмелерін жаңа жабдықтар үшін орын босату мақсатында жойып тастамай-ақ мүмкін болады.

Ауа-райының шекті құбылыстарына қарсы тұрақты электр қосалқы станцияларын нығайту

Энергетика министрлігінің 2023 жылғы есебіне сәйкес, дүниежүзі бойынша барлық трансформаторлық станциялардың шамамен 40 пайызына экстремалды ауа-райы жағдайлары шынымен себепші болады. Бұл көптеген коммуналдық компанияларды өз объектілерінің физикалық жабдықтарын жаңартуға және жұмыс істеу процедураларын жақсартуға итермеледі. Нақты су тасқынына келгенде, инженерлер көбінесе маңызды компоненттерді көптеген аймақтарда қалыпты су тасқыны деңгейінен анағұрлым жоғары көтереді. Кейбір орнатылымдар субмариналарда кездесетіндерге ұқсас ерекше су өткізбейтін қораптарды қолдануға дейін бара алады. Жанартаулар үшін жабдыққа отқа төзімді қаптама жағуға, мүмкіндігінше кабельдерді жер астына салуға және жасанды интеллект жүйелері арқылы оттың алғашқы белгілерін анықтай алатын ақылды сенсорлар орнатуға бейімділік байқалуда. Физикалық инфрақұрылымды жақсартудан тыс, кейбір желілер қазір ірі дауылдар жағалау аймақтарына тиіп кетпес бұрын автоматты түрде электр жүктемелерін өзгерте алатын нақты уақытта ауа-райы деректерін талдау бағдарламасын пайдаланады. Бір электроэнергетика компаниясы соңғы иелік мезгілінде қызмет көрсетудің үзілуін осындай ықтимал шаралар арқасында шамамен үштен бірге дейін қысқартқанын хабарлады.

Субстанциялардағы ИИ-негізделген болжамдық техникалық қызмет көрсету және нақты уақытта активтердің денсаулығын бақылау

Бүгінгі электр қосалқы станциялары құрылғылардағы ақауларды алдын ала болжау үшін жасанды интеллектке сүйене бастады, бұл барлық электр торабын әлдеқайда сенімді етеді. Бұл ақылды жүйелер өткен кездегі жұмыс істеу жазбаларын әртүрлі датчиктерден түсетін нақты уақыттағы деректермен бірге талдайды. Олар трансформаторлар, қосқыштар және біз көбінесе ойламайтын үлкен жоғары кернеу компоненттерінде не істеліп жатқанын көрсетуі мүмкін жылулық суреттері мен кішкентай электр разрядтары сияқты факторларды тексереді. Компаниялар бұл жаңа әдіспен проблемаларды кезекті тексерулерді күтпей-ақ шешкенде, кенеттен болатын қуат үзілулерін шамамен екі есе азайтады. Құрылғылардың өзі де ұзақырақ жұмыс істейді — шамамен 20–40 пайызға ұзақырақ. Бұл барлық салада қол жетімді үнемге айналады: соңғы бағалауларға сәйкес, жылына шамамен 740 миллиард долларға тең. Дәстүрлі тексеру кестелері құрылғылардың нақты жағдайына қарамастан, барлығын тексеруді талап етеді, ал бұл жаңа әдіс бойынша жұмысшылар тек нақты ақау анықталған кезде ғана шығады. Бұл ақшаны үнемдейді және дауыл кезінде немесе жоғары қуат тұтыну кезеңдерінде бүкіл аудандарды электр энергиясынсыз қалдыруы мүмкін ірі апаттарды болдырмауға көмектеседі.

SCADA және PMU деректерін көрсеткіштік талдауға айналдыру

Басқару және деректерді жинау жүйесі (SCADA) мен фазалық өлшеу құрылғылары (PMU) көптеген операциялық деректер жиынын құрайды. Жасанды интеллект осы шамалы ақпаратты мыналар арқылы іс-әрекетке айналдырады:

• Аномалияны анықтау : Кернеу тұрақтылығы немесе жылулық үлгілеріндегі ауытқуларды анықтау
• Ақаулықтарды болжау : Сымдардың изоляциясының бұзылуын қиратылуға дейін 3–6 ай бұрын болжау
• Ресурстарды тиімді пайдалану : Маңыздылығы мен шығындарға әсері бойынша техникалық қызмет көрсету жұмыстарын басымдықпен орындау

Алдын-ала қорғаныш релесін қайта бағдарламалау сияқты дәл шараларды анықтау үшін SCADA оқиғаларының журналдарын PMU жиілігі деректерімен байланыстыратын күрделі алгоритмдер. Бұл коммуналдық қызмет көрсетушілерді реактивті жөндеуден дәл операцияларға ынталандырады және климаттық тұрақсыздықтар басып тұрған аймақтарда трансформаторлық подстанциялардың жұмыс істеу уақытын 30%-ға арттырады.

Торбаға тиімділігіне әсер ететін трансформаторлық подстанцияларды жаңартудың операциялық және нормативтік әсерлері

Автоматтандыру мен нақты уақыттағы бақылау арқылы жаңартылған подстанциялар желінің тиімділігін арттырады. Автоматтандырылған ақауларды анықтау мүмкіндігі желінің өзін-өзі емдеу жағдайларын қамтамасыз етеді – электр үзілулердің ұзақтығын қысқартып, қолмен тексерулерді азайтады. Сонымен қатар, бұл жаңартулар айнымалы күн және жел энергиясының кірістерін динамикалық тепе-теңдікке келтіру арқылы жаңартылатын энергия көздерін интеграциялауды жеңілдетеді және беріліс шығындарын минимизациялайды.

Қазірғы уақытта модернизацияға деген қажеттілік негізінен реттеуші талаптармен қозғалысқа келтірілуде. FERC және NERC екі ұйым да жүйенің сенімділігін тікелей қаржылық мәселелермен байланыстыратын стандарттар орнатуда — компаниялар жақсы нәтиже көрсеткенде марапатталады, ал керісінше, көрсеткіштер төмен болса, нақты шығындарға ұшырайды. Болжамды техникалық қызмет көрсету жүйелері мен цифрлық реле технологиясын қолданатын электр энергиясын өндіруші компаниялар әрі сәйкестік талаптарын орындайды, әрі желінің тұрақтылығын арттыруға бағытталған қосымша қаржыландырудың құқығына ие болады. Бұл жерде біз коммуналдық кәсіпорындардың жалпы жұмыс істеу тәсілінде болып жатқан өзгерісті көреміз. Олар пайда болған проблемаларға үнемі «отты сөндіруге» тырыспайды, ал желіні басқару бойынша алдын-ала ойлануға кіріседі. Әрбір трансформаторлық подстанцияның жаңартылуы электр энергиясының барлық желісінің жұмысын жақсартады, соның нәтижесінде жүйе бойынша күрделі тиімділік жақсаруы пайда болады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Ескірген трансформаторлық подстанциялармен байланысты негізгі қиындықтар қандай?

Жасылған трансформаторлық подстанциялар электр көлігін зарядтау, күн энергиясын пайдаланатын панельдерді интеграциялау және аса қолайсыз ауа-райы құбылыстары сияқты жаңа талаптарды қанағаттандыруда қиындықтарға ұшырайды. Олар жиі екі бағытты қуат ағысын тиімді өңдей алмайтын моральдық тұрғыдан ескірген жабдыққа сүйенеді.

Трансформаторлық подстанцияларды заманауиландыру үшін қандай технологиялар қолданылады?

Трансформаторлық подстанцияларды заманауиландыру SCADA жүйелері, цифрлық подстанция архитектурасы, IEC 61850 интеграциясы, оптикалық талшықты кабельдер, Ethernet қосылулары, өнеркәсіптік зияткерлік құралдар және климатқа төзімді нығайту техникалары сияқты технологияларды қамтиды.

Өнеркәсіптік зияткерлік (ИИ) трансформаторлық подстанцияларда болжамды техникалық қызмет көрсетуде қалай қатысады?

ИИ өткен кезеңдегі жұмыс істеу көрсеткіштерінің деректері мен нақты уақыттағы датчиктерден түсетін сигналдарды пайдаланып, жабдықтың ақауларын олар пайда болғанға дейін болжайды. Бұл әдіс жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзартады, күтпеген өшірулерді азайтады және техникалық қызмет көрсету операциялары бойынша маңызды шығындарды үнемдейді.

Трансформаторлық подстанцияларды заманауиландыру кезінде реттеуші органдардың талаптарына сай келу неге маңызды?

Регуляторлық сәйкестік жүйенің сенімділігін қаржылық нәтижелермен байланыстырады, стандарттарға сай келетін компанияларға жеке марапаттау береді және талаптарға сай келмейтіндерге қосымша шығындар тудырады. Сәйкестік желінің төзімділігі мен тиімділігін арттыру үшін заманауи технологияларға инвестицияларды ынталандырады.