Podczas gdy cyfrowe stacje elektroenergetyczne były koncepcją w branży energetycznej od pewnego czasu, ich wdrożenie było utrudnione przez takie czynniki jak przestarzałe procesy, przepisy, konserwatywne podejścia i ograniczoną wiedzę; jednak sytuacja się zmienia i cyfrowe stacje elektroenergetyczne zyskują na popularności.

Czym różnią się one od tradycyjnych lub konwencjonalnych stacji elektroenergetycznych?

Cyfrowe stacje elektroenergetyczne wykorzystują czujniki i dane w czasie rzeczywistym do wsparcia zdalnego monitorowania i kontroli, umożliwiają komunikację cyfrową oraz promują efektywne i opłacalne systemy zasilania.

Z naszego punktu widzenia, oto pięć najcenniejszych korzyści, jakie cyfrowe stacje elektroenergetyczne oferują dla firm energetycznych.

1. Są tańsze do wdrożenia

W porównaniu do tradycyjnych stacji elektroenergetycznych, cyfrowe stacje mogą być bardziej efektywne pod względem kosztów i czasu instalacji. Dlaczego? Ponieważ znacząco redukują zależność od kabli miedzianych.

Typowo, stacje elektroenergetyczne polegają na milach (lub kilometrach) kabli miedzianych oraz tysiącach połączeń, aby wspierać systemy kontroli i komunikację punkt-punkt, takie jak wyłączniki, transformatory prądowe, transformatory napięcia i przekaźniki ochronne.

Ewolucja stacji elektroenergetycznych jest napędzana przez rosnący proces cyfryzacji, głównie ułatwiony przez powszechne przyjęcie standardu IEC 61850. Ten postęp obejmuje nie tylko wykorzystanie magistrali stacyjnej, ale także integrację magistrali procesowej. Magistrala procesowa obejmuje instalację urządzeń cyfrowych, takich jak jednostki łączeniowe i jednostki interfejsu procesowego, na terenie rozdzielni. Te urządzenia przesyłają istotne dane do inteligentnych urządzeń elektronicznych (IED) znajdujących się w pomieszczeniu kontrolnym. Transmisja danych jest ułatwiona przez sieci Ethernet oparte na światłowodach o wysokiej prędkości.

W rezultacie, cyfrowe stacje elektroenergetyczne polegają głównie na łączności światłowodowej, aby wspierać cyfryzację systemów przesyłu i dystrybucji energii. To upraszcza projektowanie infrastruktury stacji i znacznie redukuje ilość potrzebnych kabli miedzianych. Na przykład w małej lub średniej stacji elektroenergetycznej szacujemy, że ilość miedzi można zredukować o prawie 30 km (ponad 18 mil) i zastąpić jedynie 1,5 km (mniej niż milą) światłowodu.

2. Są bezpieczniejsze w zarządzaniu

Cyfrowe stacje elektroenergetyczne znacznie poprawiają bezpieczeństwo, zmniejszając zagrożenia elektryczne występujące w konwencjonalnych stacjach elektroenergetycznych.

W konwencjonalnych stacjach elektroenergetycznych, używanie miedzi do przenoszenia sygnałów z rozdzielni do pomieszczenia kontrolnego stwarza potencjalne ryzyko bezpieczeństwa – zwłaszcza gdy są podłączone transformatory prądowe i napięciowe. Każdy przewód miedziany niesie ze sobą możliwość porażenia prądem.

W cyfrowych stacjach elektroenergetycznych transformatory prądowe i napięciowe są zastąpione przez LPIT (transformatory niskiej mocy), które oferują poprawę bezpieczeństwa i niezawodności. W przeciwieństwie do tradycyjnych transformatorów, LPIT nie mają wyjścia sygnału elektrycznego; zamiast tego przesyłają zmierzone prądy i napięcia do w pełni cyfrowego licznika energii.

Jedną z istotnych zalet cyfrowych stacji elektroenergetycznych jest eliminacja połączeń elektrycznych między urządzeniami wysokiego napięcia a systemami ochrony i kontroli. To zmniejszenie liczby punktów połączeń elektrycznych minimalizuje ryzyko narażenia pracowników na prąd elektryczny. Dzięki obniżeniu potencjalnych zagrożeń, cyfrowe stacje elektroenergetyczne mogą przyczynić się do zmniejszenia kosztów pracy związanych z niebezpiecznymi środowiskami pracy.

3. Pomagają przekształcić pomieszczenia kontrolne stacji elektroenergetycznych w mikrocentra danych

Pomieszczenia kontrolne stacji elektroenergetycznych mają stać się mikrocentrami danych, które zawierają własne komputery, magazyn danych, sieci, zasilanie, chłodzenie i inne infrastruktury dla określonych obciążeń. A cyfrowe stacje elektroenergetyczne są kluczowym czynnikiem umożliwiającym tę transformację.

Mikrocentra danych mogą pomóc firmom energetycznym w obniżeniu kosztów i szybkim skalowaniu w górę lub w dół. Przenosząc edge computing do rzeczywistego świata i bliżej źródeł danych, umożliwi to pomieszczeniom kontrolnym szybsze wdrożenie i niższe opóźnienia.

4. Ułatwiają konserwację

Urządzenia takie jak przekaźniki, panele ochronne i kontrolne znajdujące się wewnątrz pomieszczenia kontrolnego stacji elektroenergetycznej mają typową żywotność od 10 do 15 lat. Po tym czasie konieczna jest modernizacja sprzętu. Cyfrowa stacja elektroenergetyczna sprawia, że modernizacje i wymiany sprzętu są szybsze i łatwiejsze, a także umożliwia zdalne zarządzanie. Czasy przestojów są znacznie skrócone, wraz z ryzykiem dla personelu konserwacyjnego.

Mniej urządzeń jest połączonych bezpośrednio do sieci, a dokumentacja konserwacyjna jest cyfrowa i łatwo dostępna.

Prosta i otwarta architektura cyfrowej stacji elektroenergetycznej również sprawia, że przyszła rozbudowa jest łatwiejsza, szybsza i bardziej opłacalna.

5. Zapewniają dostęp do danych w czasie rzeczywistym

Cyfrowe stacje elektroenergetyczne zapewniają firmom energetycznym możliwość gromadzenia, wykorzystywania i przesyłania dokładnych danych w czasie rzeczywistym, w przeciwieństwie do tradycyjnych stacji, które oferują ograniczony dostęp do takich informacji. Te dane w czasie rzeczywistym umożliwiają firmom energetycznym efektywne monitorowanie i kontrolowanie stabilności sieci oraz szybkie reagowanie na warunki w sieci.

To wspiera lepszą wizualizację na poziomie lokalnym i w centrum kontrolnym, zwiększając świadomość systemu i jego odporność. Daje również firmom energetycznym głębszy dostęp do ich zdigitalizowanych systemów oraz elastyczność w standaryzacji danych do wspólnego modelu danych opartego na języku konfiguracji stacji (SCL) standardu IEC 61850.