Электр энергетикасындағы цифрлық трансформация – бұл шын мәнінде не?

Индустрия 4.0 шын мәнінде не туралы? Бұл өнеркәсіптің 4-ші қайта бөлінуі немесе 4-ші өнеркәсіптік революция. Бұл атауды 2011 жылы кәсіпкерлер, саясаткерлер мен ғалымдар ұсынған, олар өнеркәсіптің жаңа құрылымын Германияның өңдеу өнеркәсібінің бәсекеге қабілеттілігін арттыру құралы ретінде анықтаған.
Мәні бойынша - бұл кез келген кезеңде және кез келген жерде нақты уақыт режимінде барлық өндірістік параметрлерді ерекшеліксіз алу және өңдеу, басқаша айтқанда – барлығы туралы. Бұл ретте барлық ақпарат кәсіпорынның толық роботтандырылуын және толық дерлік дербестігін қамтамасыз ете отырып, өндірісті автоматтандырылған басқару үшін пайдаланылады.

Электр энергетикасына қатысты барлық уақытта, дамудың әртүрлі кезеңдерінде электр жүйелері мен жабдықтарының жай-күйі туралы ақпараттың толық көлемін алу мәселелерін шешуге тырысты. Бір қызығы, бұл кезеңдер өлшеу және электронды технологияның дамуымен тікелей байланысты, сондықтан кезеңдерді келесіге бөлуге болады:

1.Аналогтық дәуір.

Кернеулер мен токтарды өлшеу аналогтық құрылғылармен жүргізілді. Монетизация көзі ретінде негізгі құрылғылар аналогтық есептегіштер болды. Диагностика үшін аналогтық аспаптар - вольтметрлер, амперметрлер, ваттметрлер, ал тіркеу үшін - қағаз таспалары бар процестердің аналогтық жазғыштары пайдаланылды.
Негізгі фигура – электрик.
Аппараттық құрал – вольтметрлер, амперметрлер және т.б.
Бағдарламалық қамтамасыз ету – аналогты таймерлер, механикалық бағдарламалық аппараттар және т.б.

2.Цифрлық дәуір.
 

Цифрлық технологиялардың дамуы мен дамуымен цифрлық құрылғылар аналогтық құрылғылармен қатар қолданыла бастады, олардың шуылға қарсы иммунитеті, ықшамдылығы, дәлдігі және өлшенетін параметрлердің кең ауқымы бар. Жоғары өнімділік пен дәлдікке ие, бірақ, өкінішке орай, өте қатаң логикамен жұмыс істейтін цифрлық контроллерлер кеңінен қолданылады.
Негізгі тұлға – инженер-электрик.
Аппараттық қамтамасыз ету – контроллерлер, мультиметрлер, осциллографтар және т.б.,
Бағдарламалық қамтамасыз ету – контроллерлерге тігілген.

3.Ақпараттық дәуір

 
Қашықтықтан басқарылатын контроллерлерді, өлшеу құралдарын, датчиктерді және деректерді жіберетін есептегіштерді қолдануды бастау. Компьютерлерді, әсіресе басқару компьютерлерін және SCADA басқару және деректерді жинау жүйелерін қолдану, әсіресе, АБЖ ТП-да кеңейе түсті, ал бағдарламалау мен АТ тек энергетикада ғана емес, сонымен қатар барлық салаларда бірінші орынға шықты.
Дегенмен, деректердің барлық қажетті көлемін алу және тек ақпараттық технологияларды қолдану арқылы барлық ақпараттық мәселелерді шешу мүмкін болмады, өйткені өте тұрақты жоғары жылдамдықты деректер байланысы, үлкен есептеу қуаты, серверлер және ақпаратты сақтаудың үлкен көлемі қажет болды. Сонымен қатар, әрбір SCADA-ны әрбір жеке кәсіпорын үшін қайта қарау қажет болды, бұл жүйенің бағасына да, тұрақтылығына да әсер етті. Сонымен қатар, тіпті ең қуатты жүйелер де деректердің бүкіл ағынымен жұмыс істей алмайды, мезгіл-мезгіл қатып қалады, қателіктер жібереді және т.б.
Индустрияның негізгі тұлғасы 3.0 – бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушілер, IT мамандары.
Аппараттық қамтамасыз ету – датчиктер, түрлендіргіштер, серверлер, байланыс желілері.
Бағдарламалық қамтамасыз ету – тапсырыс бойынша әзірленген SCADA жүйелері.

4.Цифрландыру дәуірі

Шындығында, бұл жай ғана бағдарламалық құрал емес– бұл басқа философия. Әскери тілмен айтқанда, бұл командир үшін "Глобуста" соғысу мүмкіндігі. Цифрландыру энергетиктерге географиялық картадан объектілерді көргенде және нақты уақыт режимінде барлық ағымдағы жағдайды өзі таңдаған кез келген параметрлермен кез келген ажыратымдылықта көргенде дәл осындай мүмкіндік береді. Ал қажет болған жағдайда – егжей-тегжейлерді, соның ішінде кәдімгі SCADA жүйелеріндегідей тарихты аша алады:

Және тек компьютерде ғана емес, сонымен қатар смартфонда және нақты уақытта:

Индустрия 4.0, аспаптар мен технологиялардың жаңа философиясының пайда болуымен мүмкіндіктер ақыры пайда болды:

- барлық деректер мен параметрлерді жоғалтпай сақтау
- нақты уақыт режимінде қашықтықтан өлшеулер жүргізу және бақылау
- электр энергиясы бойынша барлық деректерді бір бағдарламада немесе бір қоймада біріктіру
- байланыс арналарында ақаулар болған жағдайда ақпаратты тарату
- электр желілеріндегі оқиғаларды талдаудың бірыңғай құралдарын қолдану
- кешенді энергия аудитін нақты уақытта да, өткен уақытта да, күн сайын болса да жүргізу
- қызметкерлерді күнделікті және қағазбастылықтан босату
- кез келген уақытта, кез келген жерде жалықтырмай іздеусіз қажетті ақпаратқа ие болу

Энергетиканың негізгі тұлғасы 4.0 – бас энергетик немесе инженер-электрик.
Аппараттық қамтамасыз ету: арнайы өлшеу аспаптары, смартфондар, планшеттер, ноутбуктер.
Бағдарламалық қамтамасыз ету – компьютерлер мен смартфондарға арналған арнайы қосымшалар, бұлтты қызметтер.

Түсініктеме. Индустрия 4.0-да бағдарламалық жасақтама меңгеру үшін бағдарламалау және сол сияқтылар туралы арнайы білімді қажет етпейтін деңгейде болады. Өз саласында жеткілікті білім. Қалғаны – бұл БҚ ісі, веб сервистер және т.б.
Бұл тұрғыда жақсы ұқсастық бар. Автомобиль жасаудың алғашқы күндерінде көлік жүргізу үшін дерлік жоғары техникалық білім қажет болды. Сондықтан материалды, бензин қозғалтқышының қалай жұмыс істейтінін, беріліс қорабын, аккумуляторды зарядтау үшін қандай кернеу қажет екенін және т.б. білу қажет болды.

Ал қазір ше? Арнайы білімі жоқ кез келген адам көлік жүргізеді және көлік жүргізеді, әсіресе қорап автоматты болса.

Тек көне және заманауи машиналардың құралдар тақтасын салыстырыңыз. Қазіргі заманғы, спидометрден басқа, іс жүзінде ешқандай құрылғылар жоқ, барлығы технологияны жасайды және сорғыш астында технологияны түсінудің қажеті жоқ.

Индустрия 4.0 айырықша белгілері

Ал бұрын цифрландырудың баламалары бар ма? Бір қызығы, бұл деректерді үздіксіз жинайтын тіркеуші. Деректер басқа жерде, мысалы, тарауда қажет болғанда, магнитофон таспасын сол жерге апаруға болады. Талдау қажет болған жағдайда – өздігінен жазатын құралдардың жазбаларын көтеруге, оларды өзара біріктіруге және оқиғаның себебін түсінуге болады. Өте ыңғайлы, солай емес пе? Сондықтан бұл технологиялар кең таралмаған, дегенмен апаттарды тергеу кезінде олар әлі де ірі энергетикалық нысандарда қолданылады.
Бірақ заманауи технологиялар көп шығынсыз және техникалық қиындықтарсыз ақпаратты цифрлық түрде жазуға және өңдеуге мүмкіндік береді. Бұл компьютерлердің цифрландыруда кеңінен қолданылуын түсіндіреді, бірақ компьютерлер шын мәнінде индустрия 4.0 құралдары ғана болып табылады, бірақ индустрия 3.0-дан айырмашылығы негіз емес.
Көріп отырғаныңыздай, энергетиктер ежелден бері барлық параметрлердің өлшенуін, сақталуын және әрқашан "қолда" болуын қалаған. Шешім – "BIGDATA - Үлкен деректер ».
Өйткені, егер біз алдымызға электр желілеріндегі барлық процестер мен параметрлер туралы ақпаратты кем дегенде 20 микросекунд рұқсатымен сақтауды мақсат етсек, бұл электр желісіндегі өтпелі және басқа процестерді зерттеу үшін жеткілікті, бұл секундына 50 мың өлшеу жүргізу қажеттілігіне әкеледі. . Гармоника спектрін, кернеулерді, токтарды, қуаттың әртүрлі түрлерін қоса алғанда, кем дегенде 100 параметрді бақылағымыз келсе, онда деректер көлемі секундына 5 миллион мәнге дейін артады. Деректерді стандартты 16 биттік цифрландыру арқылы - біз секундына шамамен 80 мБ деректер ағынын аламыз, оны тасымалдау, өңдеу және сақтау Индустрия 4.0 негізі болып табылатын арнайы Bigdata технологияларынсыз мүмкін емес.

Роботтандыру сондай-ақ оның бұрын аналогтары бар, мысалы, шамадан тыс жүктеме немесе кернеудің жоғарылауы кезінде қуатты өшіретін қорғаныс машиналары. Шын мәнінде, олар электрикті ауыстырады, ол вольтметрді отыруға және бақылауға және құрылғылардың көрсеткіштеріне байланысты кейбір құрылғыларды өшіруге немесе қосуға тура келеді. Бұл мүмкін емес екені түсінікті. Сонымен қатар, қорғаныс машиналары кейбір жергілікті жағдайларда жақсы жұмыс істейді, бірақ олар бүкіл кәсіпорынның ақпараттық тізбегінен тыс, басқаша айтқанда, қорғаныс машинасы оның не үшін жұмыс істегені туралы ақпаратты жібермейді және ешкімнен оның жұмыс істеуін немесе жұмыс істемеуін сұрамайды және оның қашан жұмыс істейтінін ешкім болжамайды. . Кішігірім өндірістерде бұл проблема емес, дегенмен ірі технологиялық процестерде ескертусіз немесе болжамсыз кенеттен электр қуатының үзілуі ауыр апаттарға әкелуі мүмкін. Яғни, цифрландыру құрылғылар мен жетектер арасындағы өзара әрекеттесуді теңшеуге мүмкіндік береді.
Мұндай өзара іс-қимыл технологиялармен қамтамасыз етіледі "IoT (заттар интернеті)", жүйенің барлық механизмдері, датчиктері, сілтемелері бір желіге қосылып, ақпаратты адамға ғана емес, бір-біріне де қабылдап, тарататын кезде.
Роботтандыру туралы сондай-ақ, индустрия 4.0 өндірістік процестерді ғана емес, сонымен қатар басқаруды, жоспарлауды, жобалауды және басқа да әкімшілік жұмыстарды кешенді роботтандыруды көздейтінін атап өтеміз.

Жасанды интеллект – AI. Бұл шын мәнінде "машина не ойлайтыны" туралы емес. Керісінше, бұл тану және болжау туралы. Энергетика үшін AI технологиялық параметрлердің тұтас кешені бойынша, ең дұрысы кешен бойынша апат алдындағы оқиғаларды тану мәселелерін шеше алады, сонымен қатар ақпараттың толық көлемін талдау негізінде апаттар мен жөндеулерге техникалық болжам жасай алады.

Деректерді тарату - DATA DISRTIBUTION. Байланыс үзілген жағдайда деректердің жоғалуын болдырмау үшін қабылдау орнында да, қашықтағы қоймаларда да деректердің сақтық көшірмесін жасаңыз және көшіріңіз.
Аналог – мысалы, сіз өзіңіздің жазғыш таспаларыңызды ғана емес, олардың көшірмелерін жасап, бөлек сақтаған кезде.

Жалпы қате түсініктер

Кейбіреулер ЭКЕАЖ жүйелерін цифрландырумен шатастырады, бірақ бұл жай ғана бухгалтерлік есепті автоматтандыру, дегенмен, әрине, бұл да пайдалы нәрсе. Негізгі айырмашылық – бұл деректер қашықтан берілсе де, деректерді жинаудың үлкен аралығы. Басқаша айтқанда, ЭКЕАЖ деректері технологиялық немесе операциялық талдау емес, тек төлемдерді есептеу үшін жарамды.
Көбісі автоматтандыру, роботтандыру, SCADA, ТБАЖ ұғымдарын цифрландырумен шатастырады, бірақ қазір түсінгеніміздей, цифрландыру осы ұғымдар мен технологиялардың барлығын қамтиды және қамтиды.
Цифрландырумен IT мамандары айналысуы тиіс деп есептеледі, бұл да асыра сілтеу. Бүгінгі таңда технологияның даму деңгейіне жеткені сонша, энергетикке кодты, бағдарламалау тілдерін және т.б. білмей-ақ барлық қажетті ақпаратты алу үшін "ноутбукта немесе смартфонда бір түймені басу" жеткілікті.
Бұл қымбат деп есептеледі, дегенмен дәстүрлі АСУТП әлдеқайда қымбатқа түседі, өйткені жеке SCADA жүйелерін, қуатты серверлерді құруды талап етеді. Индустрия 4.0-да, әдетте, сериялық шешімдер қолданылады, бұлтты технологиялар пайдаланушыдан өзінің есептеу қуатын және бағдарламалық жасақтаманы жетілдіруді қажет етпейді.
Бұлттық технологияларды кеңінен қолдану жүйелердің ақпараттық қауіпсіздігін төмендетеді деген алаңдаушылық бар, дегенмен іс жүзінде энергетиктің үстеліндегі компьютерді қашықтан бұзу бұлттық жүйеге қарағанда әлдеқайда оңай.
Цифрландыру үшін жоғары жылдамдықты байланыс арналары қажет деп есептеледі. Бұл ішінара дұрыс, дегенмен, тіпті бар желіде немесе кәдімгі интернет қосылымында да толық жұмыс істейтін жүйені құруға болады, бұл ретте деректер белгілі бір кідіріспен келеді, бірақ кез келген жағдайда жоғалмайды.
Кәсіпорында жұмыс істейтін мамандар цифрландыруды жеңе алмай, арнайы кадрлар даярлауды қажет етеді деген қауіп бар. Әрине, аздап дайындық қажет, бірақ заманауи жүйелер компьютерлік ойыннан гөрі күрделі емес және оны кез келген энергетик немесе инженер-электрик бір айда меңгере алады.

Тәжірибеде қалай жүзеге асыруға болады?

Еңбек, уақыт және ресурстардың ерекше шығындарынсыз кез келген электр шаруашылығын цифрлық трансформациялауға мүмкіндік беретін аспаптар, оның ішінде Қазақстанға жеткізілетін аспаптар қазірдің өзінде бар.

Бұл Blackbox типті құрылғылар – "Қара жәшік" авиациясына ұқсастығы бойынша

Мысал ретінде осы сериядағы ең қарапайым құрылғыны келтіреміз – G4410

Жинақта бағдарламалық жасақтама және барлық қажетті қосымшалар бар. Сонымен қатар, Google play және Appstore дүкендерінде құрылғымен жұмыс істеуге арналған тегін қолданбаларды жүктеп алуға болады. Сондай–ақ, жаңа Сапфир бағдарламалық құралына лицензияны қосымша сатып алуға болады.

Құрылғы IoT тұжырымдамасына толығымен сәйкес келеді және ешқандай түймелер мен экрандарға ие емес. Барлығы желі арқылы немесе интернет арқылы жүзеге асады, ал ақпаратты көрсету компьютерде, смартфонда, планшетте, қысқасы кез келген құрылғыда жүзеге асады.

Құрылғы өте қарапайым көрінеді:

 
Фотосуретте 50 амперге дейінгі ток тізбектеріне тікелей қосылуға мүмкіндік беретін 3 фазалы және бейтарап ток трансформаторларының саңылаулары, сондай-ақ 800 вольтқа дейін тікелей қосылуға мүмкіндік беретін әлеуетті кірістер көрсетілген. Қолданыстағы өлшеу желілеріне қосылған жағдайда, құрылғы кез келген токтар мен кернеулерге масштабталады.

Аспапты қосу 10 минуттан аспайды:

Баптау желі немесе интернет арқылы жүзеге асырылады және оқытылған маманнан 10-15 минуттан аспайды. Құрылғыны кез келген желі арқылы қосқан кезде компьютер дисплейінде орнату терезесін көреміз:

Жиілікті, кернеудің түрлену коэффициентін, фазалардың қосылу түрін орнату жеткілікті:

 
Содан кейін ток трансформаторларының коэффициенттерін енгізіңіз:

Осыдан кейін құрылғыға бекітілген бағдарламалық жасақтама компьютерге орнатылуы керек – және сіз жұмыс істей аласыз. Егер қиындықтар туындаса, онда біздің мамандар орнату мен конфигурациялауға көмектесе алады. Орнатқаннан кейін құрылғы бірден жазуды бастайды және соңында барлық ақпаратты шығарады:

Қажет болған жағдайда, пайдаланушы анағұрлым жетілдірілген Sapphire БҚ лицензиясын сатып ала алады. Бұл қолданба жақсартылған интерфейс пен кеңейтілген мүмкіндіктерге ие:

Сонымен қатар, құрылғыдан ақпаратты тек жұмыс үстелінен ғана емес, мобильді құрылғылардан да алуға болады. Смартфондар мен планшеттер сияқты.
Ол үшін қосымшаларды тегін жүктеп алуға болады:

Android үшін  

Apple және IPhone үшін

Мобильді қосымша негізгі параметрлері бар географиялық картадағы өлшеу нүктелері сияқты ақпараттың толық көлемін алуға мүмкіндік береді:

Әрбір фаза және бейтарап бойынша кернеулер мен токтардың қолданыстағы мәндері:

Гармониканың нақты уақыттағы амплитудасы:

Смартфонда пайдаланушының таңдауы бойынша көптеген басқа параметрлерді көрсетуге болады.

Аспаптың негізгі мүмкіндіктері

- Электр энергиясының сапасы мен мөлшерінің 200-ден астам көрсеткіштерін өлшеу және сақтау, осы параметрлердің барлығын кесте немесе график түрінде 1 аптаға дейінгі мерзімге есепке алу және шығару. Қымбатырақ үлгілер 1 жылға дейін жазуға мүмкіндік береді.
- Секундына 12800 өлшеу жылдамдығымен электр желісіндегі барлық параметрлер мен оқиғаларды ерекшеліксіз жазу.
- Кез келген уақыт кезеңі үшін электр энергиясының сапасы туралы есептерді автоматты түрде беру.
Мұндай фантастикалық параметрлерге арнайы патенттелген PQZIP ақпаратты қысу технологиясының арқасында қол жеткізілді.

Құрылғының сипаттамаларымен толығырақ мына жерден танысуға болады : https://pribor.kz/p571120-g4410-blackbox-elspec.html 

Қорытындылар

Bigdata, цифрландыру, заттар интернеті - бұл цифрлық трансформация процесінде шын мәнінде, әсіресе энергетикада бәрі соншалықты күрделі емес. Қазірдің өзінде кез келген электр станциясын 4.0 индустриясының соңғы тенденцияларына жылдам, тиімді және салыстырмалы түрде арзан сәйкестендіруге мүмкіндік беретін құрылғылар мен құралдар бар. Заман ағымына ілесу және өзгерістер мен эксперименттерден қорықпау маңызды!

Қазақстандағы Blackbox G4K құрылғыларын өндірушінің ресми дистрибьюторы – Test instruments ЖШС және интернет-портал Pribor.kz :