ذیلی اسٹیشن: بجلی کے جال کی استحکام اور کارکردگی کو بہتر بنانے کے اہم حکمت عملیاں

ذیلی اسٹیشن کی جدید کاری بجلی کے جال کے استحکام کی بنیاد کیوں ہے

ذیلی اسٹیشن کو ہمارے بجلی کے نیٹ ورک کا دماغ سمجھیں، جو وولٹیج تبدیل کرنے سے لے کر لوڈ کا توازن برقرار رکھنا اور خرابیوں کو علیحدہ کرنا تک تمام امور سنبھالتا ہے تاکہ ہم غیر متوقع طور پر بجلی کے نقصان سے بچ سکیں۔ لیکن یہاں ایک مسئلہ ہے: ان میں سے زیادہ تر سہولیات اپنی عمر کے بہت بعد پہنچ چکی ہیں، جو اس وقت تعمیر کی گئی تھیں جب گرڈ پر چیزوں کا نظام سادہ تھا۔ اب یہ مختلف نئی ضروریات کی وجہ سے شدید دباؤ میں ہیں، جن میں ہر جگہ الیکٹرک وہیکلز (EV) کا چارجنگ ہونا، چھتوں پر سورجی پینلز کا نصب ہونا، اور موسمیاتی حالات کا غیر معمولی طور پر عام ہونا شامل ہیں۔ پرانے آلات چھوٹے درجے کے تجدید پذیر ذرائع سے دونوں سمتوں سے بجلی کے داخل ہونے کو سنبھالنے کے لیے مناسب نہیں ہیں۔ اور حقیقت یہ ہے کہ کوئی بھی شخص کسی چیز کی مرمت پر پیسے خرچ کرنے کو تیار نہیں ہوتا جب تک کہ وہ بالکل خراب نہ ہو جائے، جس کی وجہ سے مسائل وقتاً فوقتاً بدتر ہوتے جاتے ہیں۔ جب کوئی ذیلی اسٹیشن بند ہو جاتا ہے تو صرف ایک علاقہ متاثر نہیں ہوتا بلکہ پورے خطے بند ہو سکتے ہیں، اور پونیمون انسٹی ٹیوٹ کی گزشتہ سال کی تحقیق کے مطابق، ہر بڑی بجلی کی کٹوتی سے ی utilities کمپنیوں کو تقریباً 740,000 ڈالر کا نقصان ہوتا ہے۔ یہیں پر جدید ٹیکنالوجی کام آتی ہے۔ SCADA جیسے نظاموں کو نصب کرنا آپریٹرز کو آلات کی حالت پر مسلسل نظر رکھنے کی اجازت دیتا ہے، اس کے علاوہ جدید ریلے اور مصنوعی ذہانت (AI) کے ذریعے خرابیوں کی پیشگوئی کی جا سکتی ہے۔ یہ بہتریاں نظام کے وہ حصے جو پہلے غیر فعال تھے، کو اب فعال اجزاء میں تبدیل کر دیتی ہیں جو درحقیقت معطلیوں کے خلاف تحفظ فراہم کرتے ہیں۔ تاہم اگر ہم اس قسم کی ترقی میں سرمایہ کاری کو نظر انداز کر دیں تو ہمارا پورا بجلی کا نیٹ ورک کمزور رہے گا، جس کی وجہ سے طوفانوں کے دوران اسپتالوں کو خطرہ لاحق ہوگا اور مستحکم بجلی کی فراہمی پر انحصار کرنے والے کاروباروں کو مشکلات کا سامنا کرنا پڑے گا، خاص طور پر وہ بڑے ڈیٹا سنٹرز جو کبھی بند نہیں ہوتے۔

سبسٹیشن جدید کاری کے بنیادی ستون: خودکار، مضبوطی، اور ذہانت

ڈیجیٹل سبسٹیشن آرکیٹیکچر اور IEC 61850 انضمام

ڈیجیٹل سب اسٹیشنز پرانی تانبا کی تاروں کو فائبر آپٹک کیبلز اور ایتھرنیٹ کنکشنز کے ساتھ تبدیل کرکے کھیل کو بدل رہے ہیں۔ یہ ترتیب تمام ان اسمارٹ الیکٹرانک آلات کو پورے نظام میں حقیقی وقت میں ایک دوسرے سے بات چیت کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ اس کا ایک معیار جسے آئی ای سی 61850 کہا جاتا ہے، حفاظتی ریلےز سے لے کر مختلف کمپنیوں کے بنائے گئے میٹرز اور کنٹرولرز تک ہر چیز کے لیے ایک مشترکہ زبان کا کام کرتا ہے۔ اب خود ساختہ (proprietary) نظاموں کے ساتھ جدوجہد کرنے کی ضرورت نہیں رہی! انجینئرز اسے پسند کرتے ہیں کیونکہ انہیں مطابقت کے بہت سے مسائل کا سامنا نہیں کرنا پڑتا۔ فیلڈ رپورٹس کے مطابق، ان تبدیلیوں سے انجینئرنگ کے اخراجات تقریباً 30 فیصد تک کم کیے جا سکتے ہیں، جبکہ مسائل کو پہچاننا بھی تیزی سے ممکن ہو جاتا ہے۔ عملی بسوں (process buses) کو نافذ کرتے وقت وائرنگ بھی بہت آسان ہو جاتی ہے۔ کچھ انسٹالیشنز میں پیچیدگی میں 70 فیصد تک کمی دیکھی گئی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ شمسی فارموں جیسے تقسیم شدہ توانائی کے وسائل کو شامل کرنا ممکن ہو جاتا ہے، بغیر کنٹرول رومز کو مکمل طور پر توڑے ہوئے نئی سامان کے لیے جگہ بنانے کے۔

آب و ہوا کے تناظر میں مضبوط ذیلی اسٹیشن جو شدید موسمی واقعات کے خلاف مضبوط ہو

محکمہ توانائی کی 2023ء کی رپورٹ کے مطابق، دنیا بھر میں تمام سب اسٹیشن کی ناکامیوں کا تقریباً 40 فیصد دراصل شدید موسمی حالات کی وجہ سے ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں بہت سی یوٹیلیٹی کمپنیوں نے اپنی سہولیات کے لیے جسمانی اپ گریڈز اور بہتر آپریشنل طریقوں میں سرمایہ کاری کرنے کا فیصلہ کیا ہے۔ خاص طور پر سیلاب کے معاملے میں، انجینئرز اکثر اہم اجزاء کو زیادہ تر علاقوں میں عام سیلاب کے سطح سے کافی اوپر اٹھا دیتے ہیں۔ کچھ انسٹالیشنز تو اس حد تک جاتی ہیں کہ وہ سب میرینز میں استعمال ہونے والے خاص واٹر پروف انکلوژرز کا استعمال کرتی ہیں۔ جبکہ جنگلی آگ کے معاملے میں، سامان پر حرارت کے مقابلے کے لیے مخصوص کوٹنگز لگانا، جہاں ممکن ہو وہاں کیبلز کو زمین کے اندر چلانا، اور مصنوعی ذہانت کے نظام کے ذریعے آگ کے ابتدائی اشاروں کو تشخیص کرنے کے قابل اسمارٹ سینسرز لگانا اب ایک رجحان بن چکا ہے۔ اور صرف جسمانی بنیادی ڈھانچے کے بہتری کے علاوہ، کچھ بجلی کے گرڈ اب حقیقی وقت کے موسمیاتی ڈیٹا کے تجزیے کے سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہیں جو بڑے طوفانوں کے ساحلی علاقوں پر حملہ کرنے سے پہلے بجلی کے لوڈز کو خود بخود منتقل کر دیتے ہیں۔ ایک بجلی کی کمپنی نے اپنی رپورٹ میں بتایا کہ حالیہ طوفانی موسم کے دوران ان پیشگی اقدامات کی بدولت انہوں نے سروس کی رکاوٹوں میں تقریباً دو تہائی کمی کر دی۔

ذیلی اسٹیشنوں میں مصنوعی ذہانت سے چلنے والی وقعتی حفاظتی مرمت اور حقیقی وقت میں اثاثہ کی صحت کی نگرانی

آج کے بجلی کے سب اسٹیشنز مسئلہ پیدا ہونے سے پہلے اس کی پیشگوئی کے لیے مصنوعی ذہانت پر انحصار شروع کر رہے ہیں، جس سے پورا بجلی کا گرڈ کافی زیادہ قابل اعتماد ہو جاتا ہے۔ یہ اسمارٹ نظام قدیم کارکردگی کے ریکارڈز کے علاوہ مختلف قسم کے سینسرز سے آنے والے حقیقی وقت کے ڈیٹا کا جائزہ لیتے ہیں۔ وہ چیزوں جیسے حرارتی تصاویر اور چھوٹے چھوٹے برقی تخلیقی اثرات کو بھی چیک کرتے ہیں جو ٹرانسفارمرز، سرکٹ بریکرز اور ان بڑے اعلیٰ وولٹیج اجزاء کے بارے میں کوئی خرابی کی نشاندہی کر سکتے ہیں جن کے بارے میں ہم عام طور پر سوچتے بھی نہیں ہیں۔ جب کمپنیاں مسائل کو اس طرح حل کرتی ہیں، یعنی مقررہ معائنہ کے انتظار کے بجائے فوری طور پر، تو وہ غیر متوقع بجلی کے انقطاع کو تقریباً آدھا کر دیتی ہیں۔ سامان خود بھی لمبے عرصے تک چلتا ہے، شاید 20 سے 40 فیصد زیادہ وقت تک۔ یہ صنعت کے پورے دائرہ کار میں بہت بڑی بچت کا باعث بنتا ہے، جو حالیہ تخمینوں کے مطابق سالانہ تقریباً 740 بلین ڈالر کے قریب ہے۔ روایتی معائنہ کے شیڈول میں تمام اشیاء کا معائنہ ان کی اصل حالت کی پرواہ کیے بغیر کیا جاتا ہے، لیکن اس نئے طریقہ کار کے تحت، ٹیمیں صرف اس وقت موجود ہوتی ہیں جب کوئی اصلی مسئلہ دریافت کیا گیا ہو۔ اس سے رقم کی بچت ہوتی ہے اور وہ بڑے ناکامیوں کو روکا جاتا ہے جو طوفانوں یا اعلیٰ طلب کے دوران پورے محلوں کو بجلی کے بغیر چھوڑ سکتی ہیں۔

SCADA اور PMU کے ڈیٹا کو تجویزاتی بصیرت میں تبدیل کرنا

سرقابی کنٹرول اور ڈیٹا حصول (SCADA) اور فیزر پیمائش کے یونٹس (PMUs) وسیع آپریشنل ڈیٹا سیٹس تیار کرتے ہیں۔ مصنوعی ذہانت (AI) یہ خام معلومات عملی شعور میں تبدیل کرتی ہے، جس میں مندرجہ ذیل شامل ہیں:

• غیر معمولی صورتحال کا پتہ لگانا : ولٹیج کی استحکام یا حرارتی نمونوں میں انحرافات کی نشاندہی کرنا
• ناکامی کی پیش گوئی : سرکٹ بریکرز میں عزل کے تخریب کی پیش بینی، جو فیلیئر سے 3–6 ماہ قبل ہوتی ہے
• وسائل کی بہترین استعمال : اہمیت اور لاگت کے اثر کی بنیاد پر مرمت کے کاموں کو ترجیح دینا

جدید الگورتھمز ایس سی اے ڈی اے واقعات کے لاگز کو پی ایم یو کی فریکوئنسی کے اعداد و شمار کے ساتھ منسلک کرتے ہیں تاکہ درست مداخلتوں کی تجویز کی جا سکے—جیسے کہ وولٹیج غیر معمولی صورتحال کے پھیلنے سے پہلے تحفظی ریلے کو دوبارہ کیلنڈر کرنا۔ اس سے بجلی کی فراہمی کرنے والے اداروں کا ردعمل ظاہر کرنے والے طریقوں سے ہٹ کر درست آپریشنز کی طرف منتقل ہونا ممکن ہوتا ہے، جس سے موسمی دباؤ کے زیرِ اثر علاقوں میں سبسٹیشن کے چلنے کا وقت ۳۰ فیصد تک بڑھ جاتا ہے۔

سبسٹیشن کی جدید کاری کے آپریشنل اور ریگولیٹری اثرات پر گرڈ کی کارکردگی پر

جدید کاری شدہ سبسٹیشن خودکار کارروائی اور حقیقی وقت کی نگرانی کے ذریعے گرڈ کی کارکردگی کو بہتر بناتے ہیں۔ خودکار خرابی کا پتہ لگانا خود-شفا بخش رد عمل کو ممکن بناتا ہے—جو بجلی کی کٹوتی کے دورانیے کو کم کرتا ہے اور دستی مداخلتوں کو کم کرتا ہے۔ یہ اپ گریڈز قابل تجدید توانائی کے انضمام کو بھی آسان بناتے ہیں، جہاں متغیر سورجی اور ہوا کی توانائی کے ادخال کو متحرک طور پر متوازن کیا جاتا ہے اور نقل و حمل کے نقصانات کو کم سے کم رکھا جاتا ہے۔

آج کل جدیدیت کی طرف پیش قدمی کو ضروری تنظیمی تقاضوں کے ذریعے بہت زور دیا جا رہا ہے۔ فیرک (FERC) اور نیرک (NERC) دونوں ہی ایسے معیارات طے کر رہے ہیں جو نظام کی قابل اعتمادی کو براہ راست مالی معاملات سے منسلک کرتے ہیں — کمپنیوں کو ان کی اچھی کارکردگی پر انعام دیا جاتا ہے، اور اگر وہ اپنے معیارات پر پورا نہ اتریں تو انہیں حقیقی مالی اخراجات کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ وہ بجلی کی کمپنیاں جو پیشگوئانہ رفتار کے نظام (predictive maintenance systems) اور ڈیجیٹل ریلے ٹیکنالوجی جیسی چیزوں کو اپناتی ہیں، وہ نہ صرف اطاعت کے معیارات پر عملدرآمد کو یقینی بناتی ہیں بلکہ گرڈ کی لچک (grid resilience) کو مضبوط بنانے کے لیے مخصوص اضافی فنڈز حاصل کرنے کے اہل بھی ہوتی ہیں۔ یہاں ہم جو دیکھ رہے ہیں وہ یہ ہے کہ یوٹیلیٹیز کے مجموعی طور پر کام کرنے کے انداز میں تبدیلی آ رہی ہے۔ بجائے اس کے کہ وہ مسائل کے سامنے آنے پر لگاتار آگ بجھانے کا کام کرتی رہیں، اب وہ گرڈ کے انتظام کے بارے میں پہلے سے سوچنا شروع کر رہی ہیں۔ ہر بار جب کوئی سب اسٹیشن اپ گریڈ کیا جاتا ہے، تو وہ پورے بجلی کے نیٹ ورک کے بہتر چلنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے، جس سے پورے نظام میں موثریت کے بہتری کے اثرات مسلسل بڑھتے جاتے ہیں۔

فیک کی بات

پرانے سب اسٹیشنز کے ساتھ اہم چیلنجز کون سے ہیں؟

بوڑھے سبسٹیشنز بجلی کی گاڑیوں کو چارج کرنے، سورج کے پینلز کو ضم کرنے، اور شدید موسمی واقعات جیسی نئی ضروریات پوری کرنے میں مشکلات کا شکار ہوتے ہیں۔ انہیں اکثر قدیمی سامان پر انحصار ہوتا ہے جو دوطرفہ بجلی کے بہاؤ کو مؤثر طریقے سے سنبھالنے کے قابل نہیں ہوتا۔

سبسٹیشن کی جدید کاری میں کون سی ٹیکنالوجی شامل ہے؟

سبسٹیشن کی جدید کاری میں ایس سی اے ڈی اے (SCADA) سسٹمز، ڈیجیٹل سبسٹیشن آرکیٹیکچر، آئی ای سی 61850 (IEC 61850) ضم کرنا، فائبر آپٹک کیبلز، ایتھرنیٹ کنکشنز، مصنوعی ذہانت کے اوزار، اور موسمیاتی صلاحیت والی مضبوطی بخش تکنیکیں شامل ہیں۔

مصنوعی ذہانت سبسٹیشنز میں پیشگوئانہ رख روبہ کے لیے کس طرح کام کرتی ہے؟

مصنوعی ذہانت تاریخی کارکردگی کے اعداد و شمار اور حقیقی وقت کے سینسر کے اندراجات کا استعمال کرتے ہوئے آلات کی خرابیوں کی پیشگوئی کرتی ہے جب تک کہ وہ واقع نہ ہوں۔ اس طریقہ کار سے آلات کی عمر بڑھتی ہے، غیر متوقع برقی کٹوٹیاں کم ہوتی ہیں، اور رکھ روبہ کے آپریشنز میں قابلِ ذکر لاگت کی بچت ہوتی ہے۔

سبسٹیشن کی جدید کاری میں ریگولیٹری کی تعمیل کیوں اہم ہے؟

ریگولیٹری کمپلاینس سسٹم کی قابلیتِ اعتماد کو مالی کارکردگی سے جوڑتا ہے، جو ان کمپنیوں کو انعام دیتا ہے جو معیارات پر پورا اترتی ہیں اور جو معیارات پر پورا نہیں اترتیں ان پر اخراجات عائد کرتا ہے۔ کمپلاینس جدید ٹیکنالوجیوں میں سرمایہ کاری کو فروغ دیتا ہے تاکہ بجلی کے گرڈ کی مضبوطی اور کارکردگی میں اضافہ کیا جا سکے۔