மின்சார மாற்று நிலையம்: மின் வலையின் நிலைத்தன்மை மற்றும் திறனை மேம்படுத்துவதற்கான முக்கிய உத்திகள்

மின் வலையின் நிலைத்தன்மைக்கு மின்நிலைய நவீனமயமாக்கல் ஏன் அடித்தளமாக உள்ளது

மின் வலையமைப்புகளின் மூளைகளாக சப்ஸ்டேஷன்களைக் கருதுங்கள்—அவை மின்னழுத்தத்தை மாற்றுதல், சுமைகளைச் சமன் செய்தல், குறைபாடுகளை பிரித்தல் போன்ற அனைத்து வேலைகளையும் செய்கின்றன, இதனால் எதிர்பாராத வகையில் மின்சாரம் இழக்கப்படுவதைத் தடுக்கின்றன. ஆனால் இங்கே பிரச்சனை என்னவென்றால், இந்த வசதிகளில் பெரும்பாலானவை தங்கள் செயல்திறன் உச்ச வயதை மிக நீண்ட காலமாக கடந்துவிட்டன; இவை மின் வலையமைப்பு எளிமையாக இருந்த காலத்தில் கட்டப்பட்டன. இப்போது, எலக்ட்ரிக் வாகனங்கள் (EV) எல்லா இடங்களிலும் மின்னூட்டப்படுவது, கூரைகளில் சூரிய மின்னழுத்த பலகைகள் (solar panels) தோன்றுவது, காலநிலை மாற்றங்களால் கடுமையான வானிலை நிகழ்வுகள் முன்பைவிட அதிகமாக ஏற்படுவது போன்ற பல்வேறு புதிய தேவைகளால் இவை தொடர்ந்து அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகின்றன. இந்த சிறிய அளவிலான புதுப்பிக்கத்தக்க ஆதாரங்களிலிருந்து இருதிசையிலும் (இரு திசைகளிலும்) மின்சாரம் வருவதைக் கையாள பழைய உபகரணங்கள் முற்றிலும் பொருத்தமற்றவை. மேலும், ஒரு பொருள் முழுமையாக செயலிழந்து விடும் வரை அதைச் சரிசெய்ய பணம் செலவழிக்க விரும்புவதில்லை என்பதை நாம் ஏற்றுக்கொள்ள வேண்டும்—இதனால் பிரச்சனைகள் நேரத்துடன் மோசமாகிக் கொண்டே இருக்கின்றன. ஒரு சப்ஸ்டேஷன் செயலிழந்தால், அது ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியை மட்டுமே பாதிக்கவில்லை; மாறாக, முழு பிராந்தியங்களையும் மின்சாரமின்றி விட்டுவிடும். கடந்த ஆண்டு போனியம் நிறுவனம் (Ponemon Institute) நடத்திய ஆய்வின்படி, ஒவ்வொரு பெரிய மின்வெட்டும் பயன்பாட்டு நிறுவனங்களுக்கு சுமார் $740,000 செலவாகிறது. இங்கேதான் நவீன தொழில்நுட்பம் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது. SCADA போன்ற அமைப்புகளை நிறுவுவதன் மூலம், இயக்குநர்கள் உபகரணங்களின் நிலையைத் தொடர்ந்து கண்காணிக்க முடியும்; மேலும், முன்கூட்டியே தவறுகளை முன்கணிக்க உதவும் மேம்பட்ட ரிலேக்கள் (relays) மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) கருவிகளும் உள்ளன. இந்த மேம்பாடுகள், முன்பு முழுமையாக நிலையான அங்கங்களாக இருந்தவற்றை, தடைகளைத் தடுக்கும் செயல்பாட்டு அங்கங்களாக மாற்றுகின்றன. இருப்பினும், இதுபோன்ற மேம்பாடுகளில் முதலீடு செய்யாமல் விட்டுவிட்டால், நமது முழு மின் வலையமைப்பும் தொடர்ந்து வெளிப்படையான ஆபத்திற்கு உள்ளாகியே இருக்கும்—இது புயல்களின் போது மருத்துவமனைகளை ஆபத்திற்கு உள்ளாக்கும், நிலையான மின்சார விநியோகத்தை நம்பியுள்ள தொழில்களுக்கு பிரச்சனைகளை ஏற்படுத்தும், குறிப்பாக தொடர்ந்து இயங்கும் பெரும் தரவு மையங்களை (massive data centers) இயக்கும் நிறுவனங்களுக்கு மிகப்பெரிய சவால்களை உருவாக்கும்.

மின்நிலைய நவீனமயமாக்கலின் முக்கிய தூண்கள்: தானியங்கி, தடுப்புத்தன்மை மற்றும் புத்திசாலித்தனம்

டிஜிட்டல் மின்நிலைய கட்டமைப்பு மற்றும் IEC 61850 ஒருங்கிணைப்பு

டிஜிட்டல் சப்ஸ்டேஷன்கள், பழைய தாமிரக் கம்பிகளை ஃபைபர் ஆப்டிக் கேபிள்கள் மற்றும் ஈதர்நெட் இணைப்புகளுக்கு மாற்றுவதன் மூலம் விளையாட்டை மாற்றிவிடுகின்றன. இந்த அமைப்பு அனைத்து ஸ்மார்ட் எலக்ட்ரானிக் சாதனங்களும் முழு அமைப்பிலும் உண்மை நேரத்தில் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்பு கொள்ள அனுமதிக்கிறது. பாதுகாப்பு ரிலேக்கள் முதல் மீட்டர்கள் மற்றும் வெவ்வேறு நிறுவனங்களால் தயாரிக்கப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு சாதனங்கள் வரை அனைத்திற்கும் பொதுவான மொழியாகச் செயல்படும் ஒரு தரநிலை உள்ளது — அது IEC 61850. இனி மீண்டும் தனிப்பயன் அமைப்புகளுடன் போராட வேண்டிய அவசியம் இல்லை! பொறியாளர்கள் இதை மிகவும் விரும்புகின்றனர், ஏனெனில் அவர்கள் பல ஒத்துழைப்பு சிக்கல்களை சமாளிக்க வேண்டிய அவசியம் இல்லை. துறை அறிக்கைகளின்படி, இந்த மாற்றங்கள் பொறியியல் செலவுகளை தோராயமாக 30 சதவீதம் வரை குறைக்க முடியும், மேலும் பிரச்சனைகளை விரைவாகவும் எளிதாகவும் கண்டறிய முடியும். செயல்முறை பஸ்களை செயல்படுத்தும்போது, வயரிங் மிகவும் எளிமையாகிறது. சில நிறுவல்களில் சிக்கலான தன்மையில் 70% வரை குறைப்பு ஏற்படுகிறது. இதன் விளைவாக, சூரிய மின்சார வியாபாரங்கள் போன்ற பரவலான ஆற்றல் வளங்களைச் சேர்ப்பது சாத்தியமாகிறது; அதற்காக புதிய உபகரணங்களுக்கு இடம் ஏற்படுத்த கட்டுப்பாட்டு அறைகளை முழுமையாக பிரித்து எடுக்க வேண்டிய அவசியம் இல்லை.

காலநிலை மாற்றத்தைத் தாங்கும் மின்நிலைய வலுவூட்டம் – அதிக வெப்பநிலை, வெள்ளம் போன்ற அதிக காலநிலை நிகழ்வுகளுக்கு எதிரானது

ஆற்றல் துறையின் 2023 அறிக்கைப்படி, உலகளவில் அனைத்து மின்மாற்றி நிலைய தோல்விகளில் சுமார் 40 சதவீதம் உண்மையில் அதிக காலநிலை நிலைமைகளால் ஏற்படுகின்றன. இது பல பயன்பாட்டு நிறுவனங்களை தங்கள் வசதிகளுக்கான இயற்பியல் மேம்பாடுகள் மற்றும் சிறந்த செயல்பாட்டு நடைமுறைகளில் முதலீடு செய்ய வழிவகுத்துள்ளது. குறிப்பாக வெள்ளத்தை எதிர்கொள்வதில், பொறியாளர்கள் பெரும்பாலான பகுதிகளில் பொதுவாக வெள்ளம் ஏற்படும் அளவை விட முக்கிய கூறுகளை மிகவும் உயரமாக உயர்த்துகின்றனர். சில நிறுவல்கள் சுருள் கப்பல்களில் காணப்படும் தனிபயன் தண்ணீர் தடுப்பு அடைப்புகளைப் பயன்படுத்துவது வரை செல்கின்றன. காட்டுத் தீகளுக்கு எதிராக, உபகரணங்களில் வெப்ப எதிர்ப்பு முறைகளைப் பயன்படுத்துவது, சாத்தியமான இடங்களில் கேபிள்களை நிலத்தடியில் பதிவது மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு அமைப்புகள் மூலம் தீகளின் ஆரம்ப அறிகுறிகளைக் கண்டறியும் ஸ்மார்ட் சென்சார்களை நிறுவுவது போன்ற போக்குகள் காணப்படுகின்றன. மேலும், இயற்பியல் உள்கட்டமைப்பு மேம்பாடுகளை மட்டும் விட்டுவிடாமல், சில மின் வலையமைப்புகள் இப்போது கடற்கரைப் பகுதிகளில் பெரும் புயல்கள் வருவதற்கு முன்பாக மின் சுமைகளை தானியங்கி முறையில் மாற்றுவதற்காக உண்மை நேர வானிலை தரவு பகுப்பாய்வு மென்பொருளைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஒரு மின் நிறுவனம், இந்த முன்கூட்டியே எடுக்கப்பட்ட நடவடிக்கைகளுக்கு நன்றி சொல்லி, சமீபத்திய புயல் காலத்தின் போது சேவை துண்டிப்புகளை சுமார் இரண்டில் ஒன்றாகக் குறைத்ததாக அறிவித்துள்ளது.

மின் நிலையங்களில் செயற்கை நுண்ணறிவு இயங்கும் முன்கூட்டிய பராமரிப்பு மற்றும் நேரலையில் சொத்து சுகாதார கண்காணிப்பு

இன்றைய மின் உப நிலையங்கள் ஏற்படப்போகும் உபகரண பிரச்சினைகளை முன்கூட்டியே கணிக்க செயற்கை நுண்ணறிவை நம்பத் தொடங்கியுள்ளன, இது முழு மின் வலையமைப்பையும் மிகவும் நம்பகமானதாக மாற்றுகிறது. இந்த ஸ்மார்ட் அமைப்புகள் பல்வேறு சென்சார்களிலிருந்து பழைய செயல்திறன் பதிவுகளுடன் நேரடி தரவுகளையும் பார்க்கின்றன. மின்மாற்றிகள், சுற்று முறிப்பான்கள் மற்றும் நாம் அடிக்கடி நினைத்துப் பார்க்காத பெரிய உயர் மின்னழுத்த உறுப்புகளுக்கு ஏதேனும் மோசமானது நடக்கப்போகிறது என்பதைக் குறிக்கக்கூடிய வெப்ப படங்கள் மற்றும் சிறிய மின்னழுத்த வெளியேற்றங்கள் போன்றவற்றை அவை சரிபார்க்கின்றன. நிறுவனங்கள் திட்டமிடப்பட்ட சரிபார்ப்புகளுக்காக காத்திருப்பதற்கு பதிலாக இந்த வழியில் பிரச்சினைகளை சரி செய்தால், எதிர்பாராத மின்வெட்டுகள் ஏறத்தாழ பாதியாக குறைகின்றன. உபகரணங்களே நீண்ட காலம் நிலைக்கின்றன, சுமார் 20 முதல் 40 சதவீதம் வரை கூடுதல் ஆயுள் கிடைக்கிறது. இது தொழில்துறை முழுவதிலும் பெரும் சேமிப்பை உருவாக்குகிறது, சமீபத்திய மதிப்பீடுகளின்படி ஒவ்வொரு ஆண்டும் சுமார் 740 பில்லியன் டாலர்கள் அளவிற்கு. பாரம்பரிய ஆய்வு அட்டவணைகள் உண்மையான நிலைமையைப் பொருட்படுத்தாமல் எல்லாவற்றையும் சரிபார்க்க தேவைப்படுகின்றன, ஆனால் இந்த புதிய முறையில், உண்மையான பிரச்சினை கண்டறியப்பட்டால் மட்டுமே குழுக்கள் வருகின்றன. இது பணத்தை சேமிக்கிறது, மேலும் பேரிடர்கள் அல்லது உச்ச தேவை காலங்களில் முழு பகுதிகளையும் மின்சாரமின்றி விட்டுவிடக்கூடிய பெரிய தோல்விகளை தடுக்கிறது.

SCADA மற்றும் PMU தரவை கட்டளை முறை ஆழமான புரிதலாக மாற்றுதல்

சூப்பர்வைசரி கன்ட்ரோல் மற்றும் டேட்டா அக்விசிஷன் (SCADA) மற்றும் ஃபேசர் அளவீட்டு யூனிட்கள் (PMUs) பெருமளவிலான செயல்பாட்டு தரவுகளை உருவாக்குகின்றன. செயற்கை நுண்ணறிவு இந்த மூல தகவலை பின்வருவதன் மூலம் செயல்படுத்தக்கூடிய நுண்ணறிவாக மாற்றுகிறது:

• அசாதாரண கண்டறிதல் : வோல்டேஜ் ஸ்திரத்தன்மை அல்லது வெப்ப அமைப்புகளில் ஏற்படும் விலகல்களைக் கண்டறிதல்
• தோல்வி முன்னறிவிப்பு : சர்க்யூட் பிரேக்கர்களில் உள்ள காப்பு படிப்படியாக பழுதடைவதை 3–6 மாதங்களுக்கு முன்பே கணித்தல்
• வள செயல்திறன் : முக்கியத்துவம் மற்றும் செலவு தாக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டு பராமரிப்பு பணிகளை முன்னுரிமைப்படுத்துதல்

SCADA நிகழ்வு பதிவுகளை PMU அதிர்வெண் தரவுடன் துல்லியமான தலையீடுகளை பரிந்துரைக்க மேம்பட்ட அல்காரிதங்கள் இணைக்கின்றன – மின்னழுத்த ஒழுங்கற்ற நிலைகள் பரவுவதற்கு முன் பாதுகாப்பு ரிலேக்களை மீண்டும் சரிபார்ப்பது போன்றவை. இது மின்சார நிறுவனங்களை எதிர்வினை சரிசெய்தலிலிருந்து துல்லியமான செயல்பாடுகளுக்கு மாற்றுகிறது, காலநிலை அழுத்தமுள்ள பகுதிகளில் மின் நிலைய இயங்கு நேரத்தை 30% அதிகரிக்கிறது.

மின் வலைப்பின்னல் திறமைமிகுதியில் மின் நிலைய மேம்பாடுகளின் செயல்பாட்டு மற்றும் ஒழுங்குமுறை தாக்கங்கள்

தானியங்கி மயமாக்கல் மற்றும் நேரலையில் கண்காணிப்பு மூலம் நவீனமயமாக்கப்பட்ட மின் நிலையங்கள் மின் வலைப்பின்னல் திறமைமிகுதியை மேம்படுத்துகின்றன. தானியங்கி கோளாறு கண்டறிதல் சுய-சீரமைப்பு பதில்களை எளிதாக்குகிறது – மின்னில்லா நேரத்தை குறைத்து, கையால் தலையீடுகளை குறைக்கிறது. இந்த மேம்பாடுகள் மாறுபட்ட சூரிய மற்றும் காற்று உள்ளீடுகளை இயங்குநிலையில் சமநிலைப்படுத்துவதன் மூலம் புதுப்பிக்கத்தக்கவற்றை ஒருங்கிணைப்பதையும், மின்மாற்ற இழப்புகளை குறைப்பதையும் எளிதாக்குகின்றன.

இன்றைய காலகட்டத்தில், தற்போதைய தொழில்நுட்ப மேம்பாடுகளை அமல்படுத்துவதற்கான முயற்சி ஒழுங்குமுறை தேவைகளால் வலுவாக ஊக்குவிக்கப்படுகிறது. FERC மற்றும் NERC ஆகிய இரண்டு அமைப்புகளும், மின் அமைப்பின் நம்பகத்தன்மையை நேரடியாக நிதிச் செயல்பாடுகளுடன் இணைத்து, தரமான செயல்திறனுக்காக நிறுவனங்களுக்கு ஊக்கத்தொகைகள் வழங்கப்படுவதையும், தவறுகள் ஏற்படும்போது உண்மையான செலவுகளைச் சந்திக்க வேண்டியிருப்பதையும் குறித்துத் தரமான தர வழிகாட்டுதல்களை வகுத்துள்ளன. முன்கூட்டியே பராமரிப்பு அமைப்புகள் (predictive maintenance systems) மற்றும் டிஜிட்டல் ரிலே தொழில்நுட்பம் (digital relay technology) போன்றவற்றை ஏற்றுக்கொள்ளும் மின் நிறுவனங்கள், ஒழுங்குமுறை ஒத்துழைப்பு தேவைகளை நிறைவேற்றுவதுடன், மின் வலையமைப்பின் எதிர்ப்புத்தன்மையை (grid resilience) வலுப்படுத்துவதற்கான கூடுதல் நிதியுதவிக்கும் தகுதி பெறுகின்றன. இங்கு நாம் காணும் மாற்றம் என்பது, பயனிலை நிறுவனங்கள் தங்கள் முழுமையான செயல்பாடுகளை எவ்வாறு மேற்கொள்கின்றன என்பதில் ஏற்படும் அடிப்படையான மாற்றமாகும். பிரச்சனைகள் எழும்போதெல்லாம் தீயை அணைப்பதைப் போல் தொடர்ந்து சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்குப் பதிலாக, அவை மின் வலையமைப்பு மேலாண்மையை முன்கூட்டியே சிந்திக்கத் தொடங்கியுள்ளன. ஒவ்வொரு மின்மாற்றிக் கட்டமைப்பு (substation) மேம்படுத்தப்படும்போதும், அது முழு மின் வலையத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது; இது முழு அமைப்பிலும் கூடுதல் செயல்திறன் மேம்பாடுகளை உருவாக்குகிறது.

தேவையான கேள்விகள்

முதிர்ந்த மின்மாற்றிக் கட்டமைப்புகளுடன் தொடர்புடைய முக்கிய சவால்கள் யாவை?

வயதான மின்நிலையங்கள், மின்சார வாகனங்களை மின்தூண்டுதல், சூரிய மாட்டு ஒன்றிணைப்பு மற்றும் அதிக வெப்பநிலை போன்ற கடுமையான வானிலை நிகழ்வுகள் போன்ற புதிய தேவைகளை பூர்த்தி செய்வதில் சிரமப்படுகின்றன. இவை பெரும்பாலும் இருதிசை மின்சக்தி பாய்வை திறம்பட கையாள முடியாத பழைய உபகரணங்களை நம்பியுள்ளன.

மின்நிலைய நவீனமயமாக்கலில் எந்த தொழில்நுட்பம் ஈடுபடுகிறது?

மின்நிலைய நவீனமயமாக்கல் என்பதில் SCADA அமைப்புகள், டிஜிட்டல் மின்நிலைய கட்டமைப்பு, IEC 61850 ஒருங்கிணைப்பு, ஃபைபர் ஆப்டிக் கேபிள்கள், ஈதர்நெட் இணைப்புகள், செயற்கை நுண்ணறிவு கருவிகள் மற்றும் காலநிலை எதிர்ப்பு வலுவூட்டும் நுட்பங்கள் போன்ற தொழில்நுட்பங்கள் ஈடுபடுகின்றன.

செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) மின்நிலையங்களில் முன்கூட்டியே பராமரிப்பை எவ்வாறு மேம்படுத்துகிறது?

AI என்பது வரலாற்று செயல்திறன் தரவுகள் மற்றும் தற்காலிக சென்சார் உள்ளீடுகளைப் பயன்படுத்தி கருவிகளின் தவறுகளை அவை ஏற்படுவதற்கு முன்பே கணிக்கிறது. இந்த முறை கருவிகளின் ஆயுளை நீட்டிக்கிறது, எதிர்பாராத மின்வெட்டுகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் பராமரிப்பு செயல்பாடுகளில் குறிப்பிடத்தக்க செலவு சேமிப்பை அடைகிறது.

மின்நிலைய நவீனமயமாக்கலில் ஒழுங்குமுறை ஒத்துழைப்பு ஏன் முக்கியம்?

ஒழுங்குமுறை இணக்கம் அமைப்பின் நம்பகத்தன்மையை நிதிச் செயல்திறனுடன் இணைக்கிறது; தரத்திற்கு ஏற்ப விதிகளை நிறைவேற்றும் நிறுவனங்களுக்கு ஊக்கத்தை வழங்குகிறது, மேலும் அவற்றை நிறைவேற்றாத நிறுவனங்களுக்கு செலவுகளை ஏற்படுத்துகிறது. இணக்கம், வலையமைப்பின் தடுப்புத்தன்மை மற்றும் திறனை மேம்படுத்த நவீனமயமாக்கல் தொழில்நுட்பங்களில் முதலீடு செய்ய ஊக்குவிக்கிறது.