To pytanie pojawia się w prawie każdej rozmowie, którą prowadzę z planistami mediów i wykonawcami projektów. Wszyscy mówią o inteligentnych sieciach – czujnikach, oprogramowaniu i analizie danych. Ale to wszystko nie ma znaczenia bez fizycznego sprzętu, który umożliwia kontrolę. Jednostka główna Ring znajduje się dokładnie na tym skrzyżowaniu.
Porozmawiajmy o tym, co właściwie RMU robią w nowoczesnej sieci dystrybucyjnej i dlaczego stają się niezbędne, a nie opcjonalne.
Po pierwsze, czym właściwie jest jednostka główna pierścieniowa
AJednostka główna pierścieniato kompaktowy, fabrycznie wykonany zespół przełączników, bezpieczników i wyłączników stosowanych w sieciach dystrybucyjnych średniego napięcia. Jest on zazwyczaj przystosowany do napięć od 6 kV do 40,5 kV i przeznaczony do instalacji na zewnątrz lub wewnątrz budynków, zajmując niewielką powierzchnię.
Nazwa pochodzi od pierwotnego zastosowania: łączenia dwóch źródeł w pierścień lub pętlę, z odłączeniem pomiędzy nimi obciążenia. Ta topologia – moc docierająca z dwóch kierunków – jest podstawą niezawodności dystrybucji. Jeśli jedna ścieżka zawiedzie, druga utrzymuje światła.
Jednak w kontekście inteligentnych sieci RMU nie jest tylko przełącznikiem pasywnym. Jest to punkt, w którym sieć fizyczna styka się z systemem sterowania.
Topologia pierścienia — niezawodność w założeniach projektowych
Zanim istniały inteligentne sieci, konfiguracja pierścieniowa zapewniała już lepszą niezawodność niż systemy promieniowe. Awaria podajnika promieniowego eliminuje wszystkich w dół rzeki do czasu przybycia ekipy, aby ją naprawić. W pierścieniu usterkę można odizolować i przywrócić zasilanie z drugiego kierunku – często w ciągu kilku minut, a nie godzin.
Zmieniła się szybkość i automatyzacja. Tradycyjne RMU wymagały ręcznego otwierania i zamykania przełączników przez załogę. Nowoczesne jednostki integrują się ze SCADA, umożliwiając zdalną obsługę. Ta sama izolacja i przywrócenie działania, które wcześniej zajmowały godziny, mogą teraz nastąpić w ciągu kilku sekund, bez konieczności opuszczania sterowni.
Jest to podstawa tego, co przedsiębiorstwa użyteczności publicznej nazywają FLISR – lokalizacją usterek, izolacją i przywracaniem usług. RMU to urządzenie wykonujące te polecenia.
Automatyka i zdalne sterowanie – inteligentna część
Inteligentną sieć definiuje się na podstawie jej zdolności do wykrywania i reagowania. RMU umożliwiają to poprzez połączenie:
- Mechanizmy napędzane silnikiemktóre umożliwiają zdalne przełączanie. Operator przy biurku może otwierać lub zamykać przełącznik w zależności od warunków systemowych, bez konieczności wysyłania ciężarówki.
- Czujniki do wykrywania napięcia, prądu i usterek.Zapewniają one wgląd w czasie rzeczywistym w to, co dzieje się w sieci. Kiedy wystąpi usterka, RMU może zgłosić jej lokalizację i wielkość.
- Interfejsy komunikacyjne.Niezależnie od tego, czy jest to światłowód, sieć komórkowa czy radio, RMU komunikuje się z centrum sterowania. Ta komunikacja umożliwia skoordynowane reakcje na wielu urządzeniach.
Widziałem, że przedsiębiorstwa użyteczności publicznej skracają czas przestojów o 70%, po prostu dodając automatyzację do istniejących lokalizacji RMU. Sprzęt już tam był. Inteligentna część polegała na podłączeniu tego.
Integracja odnawialna – zarządzanie przepływem dwukierunkowym
W tym miejscu RMU stają się krytyczne w sposób, jakiego pierwotni projektanci nigdy sobie nie wyobrażali. Tradycyjna dystrybucja była jednokierunkowa, od podstacji do obciążenia. Dzięki fotowoltaice na dachu i innym generacjom rozproszonym energia przepływa teraz w obu kierunkach.
To zmienia wszystko w zakresie ochrony i kontroli. Usterka, która wcześniej była zasilana wyłącznie z podstacji, teraz jest również uwzględniana przez generację klientów. Jednostki RMU wyposażone w wykrywanie kierunkowe i komunikację mogą rozróżniać usterki na górze i na dole oraz koordynować pracę z innymi urządzeniami w celu ich odpowiedniego usunięcia.
Umożliwiają także tworzenie wysp, czyli celowe odłączanie części sieci od generatora, aby utrzymać ją pod napięciem w przypadku utraty głównego zasilania. Wymaga to szybkiego, skoordynowanego przełączania, które mogą zapewnić tylko zautomatyzowane RMU.
Zarządzanie obciążeniem i kontrola napięcia
Inteligentne sieci to nie tylko awarie. Dotyczą one optymalizacji systemu podczas normalnej pracy.
Niektóre moduły RMU umożliwiają obecnie regulację napięcia — albo poprzez przełączniki zaczepów pod obciążeniem zintegrowane z jednostką, albo poprzez koordynację z urządzeniami podłączonymi dalej. Monitorując napięcie w wielu punktach pierścienia, system może dostosować się do wymagań wszystkich klientów, minimalizując jednocześnie straty.
Zrzucanie obciążenia i przywracanie działają zgodnie z tą samą logiką. Kiedy transformator zbliża się do swojego limitu, system może automatycznie otworzyć moduły RMU w celu odłączenia obciążenia niekrytycznego, a następnie ponownie je zamknąć, gdy powróci wydajność. Klient może nigdy tego nie zauważyć.
Gromadzenie danych – niewidzialny produkt
Każdy zautomatyzowany RMU generuje dane. Profile napięcia w czasie. Obciążaj prądy według fazy. Zapisy usterek z przebiegami. Przełączenia liczą się w przypadku konserwacji predykcyjnej.
Dane te wracają do zakładu energetycznego i stają się podstawą planowania, zarządzania aktywami i ulepszeń operacyjnych. Przedsiębiorstwo użyteczności publicznej, które dokładnie wie, jak zachowuje się jego sieć, może odroczyć wydatki kapitałowe, skierować prace konserwacyjne tam, gdzie jest to potrzebne i szybciej reagować na zdarzenia.
Obserwowałem, jak działy inżynieryjne przekształcają się z reaktywnych w proaktywne po prostu dlatego, że zaczęły pobierać dane z RMU, które już posiadali.
Rodzaje RMU i ich znaczenie dla inteligentnych sieci
Technologia izolacji ma znaczenie dla integracji RMU z inteligentną siecią, chociaż funkcje sterujące są podobne w przypadku różnych typów.
RMU izolowane SF6są standardem od dziesięcioleci. Są kompaktowe, uszczelnione i bezobsługowe przez cały okres użytkowania. Gaz zapewnia zarówno izolację, jak i gaszenie łuku. Z punktu widzenia inteligentnych sieci doskonale współpracują z automatyką — w tej samej szczelnej obudowie, która chroni rozdzielnicę, można umieścić czujniki i sprzęt komunikacyjny bez dodatkowej ochrony środowiska.
Stałe dielektryczne RMUzyskują na popularności, szczególnie na rynkach zaniepokojonych wpływem gazów cieplarnianych SF6. Zamiast gazu stosują izolację z żywicy epoksydowej, co eliminuje ryzyko wycieku. Powierzchnia jest podobna, a pakiety automatyki integrują się równie łatwo. W przypadku przedsiębiorstw użyteczności publicznej, które wymagają zrównoważonego rozwoju, są one coraz częściej wyborem domyślnym.
RMU z izolacją powietrznąistnieją, ale są mniej powszechne w kompaktowych zastosowaniach miejskich. Są większe i bardziej narażone na zanieczyszczenia środowiska, co może skomplikować długoterminową niezawodność czujników i elektroniki.
Co mówię klientom o RMU i inteligentnych sieciach
Kiedy ktoś pyta mnie, czy potrzebuje zautomatyzowanych jednostek RMU do swojego projektu inteligentnej sieci, zadaję mu pytanie: jak planujesz obsługiwać sieć?
Jeśli rozwiązaniem jest wysyłanie ekip do każdej operacji przełączania, automatyzacja nie jest potrzebna. Jeśli jednak chcesz szybciej reagować, integrować źródła odnawialne, gromadzić dane lub skracać minuty przestojów, potrzebujesz jednostek RMU, które mogą komunikować się ze sterownią.
Dobra wiadomość jest taka, że podstawowaJednostka główna pierścieniaplatforma obsługuje to wszystko. Można zacząć od jednostek obsługiwanych ręcznie, a później zmodernizować automatyzację. Można też od początku zainstalować zautomatyzowane jednostki i stopniowo wprowadzać je do systemu sterowania. Sprzęt jest wystarczająco solidny dla obu podejść.
Kluczem jest wybór jednostek o wystarczającej elastyczności – portów czujników, mechanizmów przystosowanych do silnika i opcji komunikacyjnych – aby rozwijać się wraz z Twoimi potrzebami. Inteligentna sieć nie jest celem. To ciągła ewolucja. Twoje RMU powinny ewoluować wraz z nim.
Jeśli planujesz modernizację dystrybucji lub nowy rozwój i chcesz omówić opcje RMU – poziomy automatyzacji, protokoły komunikacyjne, integrację czujników – chętnie pomogę. Wybory technologiczne, których dokonasz dzisiaj, ukształtują możliwości Twojej sieci przez następne trzydzieści lat.
Referencje
- IEEE Std C37.74, Norma IEEE dotycząca wymagań dla rozdzielnic podpowierzchniowych, sklepieniowych i montowanych na podkładkach oraz rozdzielnic z bezpiecznikami bezpiecznikowymi dla systemów prądu przemiennego do 38 kV.
- IEC 62271-200, Aparatura rozdzielcza i sterownicza wysokiego napięcia – Część 200: Rozdzielnice i sterownice prądu przemiennego w obudowach metalowych na napięcia znamionowe powyżej 1 kV do 52 kV włącznie.
- Broszura techniczna CIGRE 600, Wpływ automatyzacji dystrybucji na niezawodność sieci dystrybucyjnych.
