ما هو دور وحدة التوزيع الرئيسية الحلقية في الشبكة الذكية؟

يُطرح هذا السؤال في كل محادثة تقريبًا أجريها مع مخططي المرافق ومطوري المشاريع. يتحدث الجميع عن الشبكات الذكية، مثل أجهزة الاستشعار، والبرمجيات، وتحليلات البيانات. لكن لا شيء من هذا يهم بدون المعدات المادية التي تجعل السيطرة ممكنة. تقع الوحدة الرئيسية الدائرية عند هذا التقاطع مباشرةً.

دعونا نتحدث عن ما تفعله وحدات RMU فعليًا في شبكة التوزيع الحديثة ولماذا أصبحت ضرورية وليست اختيارية.

أولاً، ما هي الوحدة الرئيسية للحلقة في الواقع؟

أالوحدة الرئيسية الدائريةعبارة عن مجموعة مدمجة تم تصنيعها في المصنع من المفاتيح والصمامات وقواطع الدوائر الكهربائية المستخدمة في شبكات التوزيع ذات الجهد المتوسط. يتم تصنيفها عادةً للجهد من 6 كيلو فولت إلى 40.5 كيلو فولت ومصممة للتركيب الخارجي أو الداخلي بمساحة صغيرة.

يأتي الاسم من تطبيقه الأصلي: ربط مصدرين لتشكيل حلقة أو حلقة، مع سحب الحمل بينهما. هذه الطوبولوجيا - القوة القادمة من اتجاهين - هي أساس موثوقية التوزيع. إذا فشل أحد المسارين، فإن الآخر يبقي الأضواء مضاءة.

ولكن في سياق الشبكة الذكية، لا تعد وحدة RMU مجرد مفتاح سلبي. إنها النقطة التي تلتقي فيها الشبكة المادية بنظام التحكم.

طوبولوجيا الحلقة - الموثوقية حسب التصميم

قبل وجود الشبكات الذكية، كان التكوين الحلقي يوفر بالفعل موثوقية أفضل من الأنظمة الشعاعية. يؤدي حدوث خطأ في وحدة التغذية الشعاعية إلى إخراج الجميع في اتجاه مجرى النهر حتى وصول الطاقم لإصلاحه. وفي الحلقة، يمكن عزل الخلل واستعادة الطاقة من الاتجاه الآخر، غالبًا خلال دقائق بدلاً من ساعات.

ما تغير هو السرعة والأتمتة. تتطلب وحدات RMU التقليدية طاقمًا لفتح وإغلاق المفاتيح يدويًا. تتكامل الوحدات الحديثة مع SCADA، مما يسمح بالتشغيل عن بعد. نفس العزل والترميم الذي كان يستغرق ساعات يمكن أن يحدث الآن في ثوانٍ، دون أن يغادر أحد غرفة التحكم.

هذا هو الأساس لما تسميه الأدوات المساعدة FLISR-Fault Location، والعزل، واستعادة الخدمة. وحدة RMU هي الجهاز الذي ينفذ تلك الأوامر.

الأتمتة والتحكم عن بعد - الجزء الذكي

يتم تعريف الشبكة الذكية من خلال قدرتها على الإحساس والاستجابة. تعمل وحدات RMU على تمكين ذلك من خلال دمج:

• آليات تعمل بمحركالتي تسمح بالتبديل عن بعد. يمكن للمشغل في المكتب فتح المفتاح أو إغلاقه بناءً على ظروف النظام، دون إرسال شاحنة.
• أجهزة استشعار للكشف عن الجهد والتيار والخطأ.توفر هذه الرؤية في الوقت الفعلي لما يحدث على الشبكة. عند حدوث خطأ، يمكن لوحدة RMU الإبلاغ عن موقعه وحجمه.
• واجهات الاتصالات.سواء كان الأمر يتعلق بالألياف أو الخلوية أو الراديو، فإن وحدة RMU تتحدث إلى مركز التحكم. يتيح هذا الاتصال استجابات منسقة عبر أجهزة متعددة.

لقد رأيت المرافق تقلل أوقات انقطاع الخدمة بنسبة 70% ببساطة عن طريق إضافة التشغيل الآلي إلى مواقع RMU الحالية. كانت الأجهزة موجودة بالفعل. الجزء الذكي كان توصيله.

التكامل المتجدد - إدارة التدفق ثنائي الاتجاه

هذا هو المكان الذي تصبح فيه وحدات RMU حاسمة بطرق لم يتخيلها المصممون الأصليون أبدًا. كان التوزيع التقليدي في اتجاه واحد من المحطة الفرعية إلى التحميل. ومع توليد الطاقة الشمسية على الأسطح وغيرها من مصادر التوليد الموزعة، تتدفق الطاقة الآن في كلا الاتجاهين.

هذا يغير كل شيء من أجل الحماية والسيطرة. إن الخطأ الذي كان يتم تغذيته من المحطة الفرعية فقط يحصل الآن على مساهمة من جيل العملاء أيضًا. يمكن لوحدات RMU ذات الاستشعار الاتجاهي والاتصالات التمييز بين الأخطاء الأولية والنهائية والتنسيق مع الأجهزة الأخرى لإزالتها بشكل مناسب.

كما أنها تمكن مخططات الجزر - عن طريق فصل جزء من الشبكة عن عمد مع التوليد للحفاظ على تنشيطها عند فقدان الإمداد الرئيسي. ويتطلب ذلك تحويلاً سريعًا ومنسقًا لا يمكن أن توفره سوى وحدات الإزالة الآلية.

إدارة الأحمال والتحكم في الجهد

الشبكات الذكية لا تقتصر فقط على انقطاع التيار الكهربائي. إنها تتعلق بتحسين النظام أثناء التشغيل العادي.

تتضمن بعض وحدات RMU الآن إمكانات تنظيم الجهد - إما من خلال مبدلات الصنبور المدمجة في الوحدة أو من خلال التنسيق مع الأجهزة النهائية. من خلال مراقبة الجهد في نقاط متعددة في الحلقة، يمكن للنظام التكيف لإبقاء جميع العملاء ضمن المواصفات مع تقليل الخسائر.

يتبع فصل الأحمال واستعادتها نفس المنطق. عندما يقترب المحول من الحد الأقصى، يمكن للنظام فتح وحدات RMU تلقائيًا للتخلص من الأحمال غير الحرجة، ثم إعادة إغلاقها عندما تعود السعة. قد لا يلاحظ العميل أبدًا.

جمع البيانات-المنتج غير المرئي

تقوم كل وحدة RMU آلية بإنشاء البيانات. ملامح الجهد مع مرور الوقت. تحميل التيارات حسب المرحلة. سجلات خطأ مع الأشكال الموجية. تبديل التهم للصيانة التنبؤية.

وتتدفق هذه البيانات مرة أخرى إلى المنشأة وتصبح أساسًا للتخطيط وإدارة الأصول والتحسينات التشغيلية. يمكن للأداة المساعدة التي تعرف بالضبط كيف تتصرف شبكتها أن تؤجل الإنفاق الرأسمالي، وتستهدف الصيانة عند الحاجة إليها، وتستجيب للأحداث بشكل أسرع.

لقد شاهدت الأقسام الهندسية تتحول من رد الفعل إلى الاستباقي لأنهم ببساطة بدأوا في الحصول على البيانات من وحدات RMU التي يمتلكونها بالفعل.

أنواع وحدات RMU وملاءمتها للشبكة الذكية

تعتبر تقنية العزل مهمة بالنسبة لكيفية دمج وحدة RMU في الشبكة الذكية، على الرغم من أن وظائف التحكم متشابهة عبر الأنواع.

وحدات RMU المعزولة بـ SF6لقد كان المعيار لعقود من الزمن. إنها مدمجة ومختومة ولا تحتاج إلى صيانة مدى الحياة. يوفر الغاز كلا من العزل والتبريد القوسي. من منظور الشبكة الذكية، فإنها تعمل بشكل مثالي مع الأتمتة - نفس العلبة المغلقة التي تحمي مجموعة المفاتيح الكهربائية يمكن أن تحتوي على أجهزة استشعار ومعدات اتصالات دون حماية بيئية إضافية.

وحدات RMU العازلة الصلبةتكتسب المزيد من الأرض، لا سيما في الأسواق التي تشعر بالقلق إزاء تأثير غازات الدفيئة لسادس SF6. إنهم يستخدمون عزل راتنجات الإيبوكسي بدلاً من الغاز، مما يزيل أي خطر للتسرب. البصمة متشابهة، وحزم الأتمتة تتكامل بنفس السهولة. بالنسبة للمرافق ذات تفويضات الاستدامة، أصبحت هذه الاختيارات هي الخيار الافتراضي بشكل متزايد.

وحدات RMU المعزولة بالهواءموجودة ولكنها أقل شيوعًا في التطبيقات الحضرية المدمجة. فهي أكبر حجمًا وأكثر تعرضًا للملوثات البيئية، مما قد يؤدي إلى تعقيد موثوقية أجهزة الاستشعار والإلكترونيات على المدى الطويل.

ما أقوله للعملاء حول وحدات الإزالة والشبكات الذكية

عندما يسألني أحد الأشخاص عما إذا كانوا بحاجة إلى وحدات RMU آلية لمشروع الشبكة الذكية الخاص بهم، أطرح عليهم سؤالاً: كيف تخططون لتشغيل الشبكة؟

إذا كانت الإجابة تتضمن إرسال أطقم إلى كل عملية تبديل، فلن تحتاج إلى التشغيل الآلي. ولكن إذا كنت تريد الاستجابة بشكل أسرع، أو دمج مصادر الطاقة المتجددة، أو جمع البيانات، أو تقليل دقائق الانقطاع، فأنت بحاجة إلى وحدات إدارة إقليمية يمكنها التحدث إلى غرفة التحكم.

والخبر السار هو أن الأساسيةالوحدة الرئيسية الدائريةمنصة تدعم كل هذا. يمكنك البدء بالوحدات التي يتم تشغيلها يدويًا والأتمتة التحديثية لاحقًا. أو يمكنك تركيب وحدات آلية من البداية والمرحلة في نظام التحكم مع مرور الوقت. الأجهزة قوية بما يكفي لأي من النهجين.

المفتاح هو اختيار الوحدات التي تحتوي على ما يكفي من منافذ استشعار المرونة، وآليات جاهزة للمحرك، وخيارات الاتصالات - لتنمو مع احتياجاتك. الشبكة الذكية ليست وجهة. إنه تطور مستمر. يجب أن تتطور وحدات RMU الخاصة بك معها.

إذا كنت تخطط لترقية التوزيع أو التطوير الجديد وترغب في التحدث من خلال خيارات RMU - مستويات الأتمتة، وبروتوكولات الاتصالات، وتكامل أجهزة الاستشعار - فأنا سعيد بمساعدتك. إن اختيارات التكنولوجيا التي تتخذها اليوم ستشكل ما يمكن أن تفعله شبكتك على مدار الثلاثين عامًا القادمة.

مراجع

• IEEE Std C37.74، معيار IEEE لمتطلبات مجموعة المفاتيح الكهربائية لقاطع الحمل الموجودة تحت السطح، والقبو، والمثبتة على الوسادة، ومجموعة المفاتيح الكهربائية لقاطع الحمل المنصهر لأنظمة التيار المتردد حتى 38 كيلو فولت.
• IEC 62271-200، مجموعة المفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم ذات الجهد العالي - الجزء 200: مجموعة المفاتيح الكهربائية وأجهزة التحكم المغلفة بالمعدن ذات التيار المتردد للجهود المقدرة التي تزيد عن 1 كيلو فولت وما يصل إلى 52 كيلو فولت.
• كتيب CIGRE الفني 600، تأثير أتمتة التوزيع على موثوقية شبكات التوزيع.