نظرة عامة على تقنية الشبكة الذكية وتشغيلها وتطبيقها (لنظام الطاقة الحالي)

نظرة عامة على تقنية الشبكة الذكية وتشغيلها وتطبيقها (لنظام الطاقة الحالي)

في الوقت الحاضر ، نظام الطاقة الكهربائية تواجه تحولًا جذريًا في جميع أنحاء العالم مع إمدادات الكهرباء الخالية من الكربون لاستبدال الأصول القديمة والتحكم في الموارد الطبيعية بمعلومات جديدة و تكنولوجيات الاتصال (تكنولوجيا المعلومات والاتصالات). تعد تقنية الشبكة الذكية ضرورية لتوفير تكامل سهل وخدمة موثوقة للمستهلكين. نظام الشبكة الذكية هو نظام شبكة كهرباء مكتفٍ ذاتيًا يعتمد على تكنولوجيا الأتمتة الرقمية للمراقبة والتحكم والتحليل ضمن سلسلة التوريد. يمكن لهذا النظام إيجاد حل للمشكلات بسرعة كبيرة في نظام موجود يمكنه تقليل القوى العاملة وسيستهدف كهرباء مستدامة وموثوقة وآمنة وعالية الجودة لجميع المستهلكين.



نظرة عامة على تقنية الشبكة الذكية

يمكن تعريف الشبكة الذكية على أنها شبكة كهربائية ذكية تجمع بين الشبكة الكهربائية وتكنولوجيا الاتصالات الرقمية الذكية. تتمتع الشبكة الذكية بالقدرة على توفير الطاقة الكهربائية من مصادر متعددة وموزعة على نطاق واسع ، مثل توربينات الرياح ، أنظمة الطاقة الشمسية ، وربما حتى المركبات الكهربائية الهجينة الموصولة بالكهرباء.


نظرة عامة على تقنية الشبكة الذكية

نظرة عامة على تقنية الشبكة الذكية





مكونات الشبكة الذكية

لتحقيق شبكة ذكية حديثة ، يجب تطوير مجموعة واسعة من التقنيات ويجب تنفيذها. يتم تجميع هذه التقنيات بشكل عام في مجالات التكنولوجيا الرئيسية التالية كما هو موضح أدناه.

الأجهزة الذكية: تتمتع الأجهزة الذكية بالقدرة على تحديد وقت استهلاك الطاقة بناءً على تفضيلات العميل المحددة مسبقًا. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل الأحمال القصوى التي لها تأثير على تكاليف توليد الكهرباء. على سبيل المثال ، أجهزة الاستشعار الذكية ، مثل مستشعر درجة الحرارة الذي يستخدم في المحطات الحرارية للتحكم في درجة حرارة الغلاية بناءً على مستويات درجة الحرارة المحددة مسبقًا.



عدادات الطاقة الذكية: توفر العدادات الذكية اتصالًا ثنائي الاتجاه بين مزودي الطاقة والمستهلكين النهائيين لأتمتة مجموعات بيانات الفوترة ، واكتشاف أعطال الجهاز وإرسال أطقم الإصلاح إلى الموقع المحدد بشكل أسرع.

مكونات الشبكة الذكية

مكونات الشبكة الذكية

المحطات الفرعية الذكية: يتم تضمين المحطات الفرعية للمراقبة والتحكم في البيانات التشغيلية غير الحرجة والحرجة مثل حالة الطاقة ، وأداء عامل الطاقة ، والقاطع ، والأمن ، وحالة المحول ، وما إلى ذلك ، تُستخدم المحطات الفرعية لتحويل الجهد في عدة مرات في العديد من المواقع ، مما يوفر توصيلًا آمنًا وموثوقًا من الطاقة. المحطات الفرعية الذكية ضرورية أيضًا لتقسيم مسار تدفق الكهرباء إلى اتجاهات عديدة. تتطلب المحطات الفرعية معدات كبيرة ومكلفة للغاية لتشغيلها ، بما في ذلك المحولات والمفاتيح وبنوك المكثفات وقواطع الدائرة والمرحلات المحمية بالشبكة والعديد من الأجهزة الأخرى.


المحطات الفرعية الذكية

المحطات الفرعية الذكية

الكابلات فائقة التوصيل: تُستخدم هذه لتوفير نقل الطاقة لمسافات طويلة ، وأدوات المراقبة والتحليل الآلية القادرة على اكتشاف الأعطال نفسها أو حتى التنبؤ بالكابلات والأعطال بناءً على طقس البيانات في الوقت الفعلي وتاريخ الانقطاع.

الكابلات فائقة التوصيل

الكابلات فائقة التوصيل

الاتصالات المتكاملة: مفتاح تقنية الشبكة الذكية هو الاتصالات المتكاملة. يجب أن يكون بالسرعة الكافية لتلبية احتياجات النظام في الوقت الفعلي. اعتمادًا على الحاجة ، يتم استخدام العديد من التقنيات المختلفة في اتصالات الشبكة الذكية مثل جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) ، لاسلكي ، خلوي ، SCADA (التحكم الإشرافي واكتساب البيانات) ، و BPL. الاعتبارات الرئيسية للاتصال المتكامل.

تخفيض

تخفيض

الاعتبارات الرئيسية للاتصال المتكامل

  • سهولة النشر
  • وقت الإستجابة
  • المعايير
  • القدرة على نقل البيانات
  • يؤمن
  • القدرة على تغطية الشبكة
الاعتبارات الرئيسية للاتصال المتكامل

الاعتبارات الرئيسية للاتصال المتكامل

وحدات قياس المرحلة (PMU): يستخدم هذا لقياس الموجات الكهربائية على شبكة الكهرباء باستخدام مصدر زمني مشترك للتزامن. يسمح مزامن الوقت بالقياسات المتزامنة في الوقت الحقيقي لنقاط القياس البعيدة المتعددة على الشبكة.

فوائد الشبكة الذكية

  • دمج التقنيات المعزولة: تتيح الشبكة الذكية إدارة أفضل للطاقة
  • الإدارة الوقائية للشبكة الكهربائية أثناء حالة الطوارئ
  • استجابة أفضل للطلب والعرض / الطلب
  • جودة طاقة أفضل
  • خفض انبعاثات الكربون
  • زيادة الطلب على الطاقة: يتطلب حلولاً أكثر تعقيدًا وحيوية مع إدارة أفضل للطاقة
  • تكامل مصادر الطاقة المتجددة

عيوب الشبكة الذكية

مشاكل الخصوصية

الشاغل الأكبر هو الأمن في نظام الشبكة الذكية. يستخدم نظام الشبكة بعض العدادات الذكية ، والتي تعمل تلقائيًا وتوفر الاتصال بين مزود الطاقة والعميل. هنا يمكن اختراق بعض أنواع العدادات الذكية بسهولة وقد تتحكم في مصدر الطاقة لمبنى واحد أو حي بأكمله.

تقلب الشبكة

تتمتع شبكة Smart Grid بقدر كبير من الذكاء عند حوافها ، أي عند نقطة الدخول وعند مقياس المستخدم النهائي. لكن الشبكة لديها ذكاء غير كافٍ في الوسط ، والذي يحكم وظائف التبديل. هذا النقص في التطوير المتكامل يجعل الشبكة شبكة متقلبة. تم ضخ الموارد الهندسية في توليد الطاقة واستهلاك الطاقة للمستهلكين ، وهما حواف الشبكة. ومع ذلك ، إذا تمت إضافة عدد كبير جدًا من العقد إلى الشبكة قبل تطوير ذكاء البرنامج للتحكم فيه ، فإن الظروف ستؤدي إلى شبكة ذكية متقلبة.

تطبيقات الشبكة الذكية

تلعب الشبكة الذكية دورًا مهمًا في التقنيات الذكية الحديثة. فيما يلي أكثر تطبيقات تقنية الشبكة الذكية شيوعًا.

التطبيقات والخدمات المستقبلية سوق الوقت الحقيقي
الأعمال وخدمة العملاءتدفق بيانات التطبيق إلى / من أنظمة إدارة الطاقة للمستخدم النهائي
الشحن الذكي لمركبات PHEVs و V2Gتدفق بيانات التطبيق ل PHEVs
التوليد والتخزين الموزعينمراقبة الأصول الموزعة
تحسين الشبكة

شبكة الإصلاح الذاتي: الحماية من الأعطال ، وإدارة الانقطاع ، والتحكم الديناميكي في الجهد ، وتكامل بيانات الطقس ، والتحكم المركزي في بنك المكثف ، والتوزيع والتشغيل الآلي للمحطات الفرعية ، والاستشعار المتقدم ، وإعادة تكوين وحدة التغذية الآلية.

استجابة الطلب

صيانة الطلب المتقدمة والاستجابة للطلب ، والتنبؤ بالأحمال ، والتحول.
AMI (البنية التحتية المتقدمة للقياس)يوفر قراءة العداد عن بعد ، واكتشاف السرقة ، والدفع المسبق للعملاء ، وإدارة القوى العاملة المتنقلة
متطلبات البرنامج

مترجم Keil ، اللغة: Embedded C أو Assembly

متطلبات الأجهزة

متحكم مبرمج مسبقًا (AT89C51 / S52) ، مقياس الطاقة ، Max232 ، المقاومات ، وحدة GSM ، LCD (16 × 2) ، LED ، مذبذب كرستالى ، المكثفات ، الثنائيات ، المحولات ، المنظم ، والحمل.

قراءة عداد طاقة الكهرباء المستندة إلى إنترنت الأشياء عبر الإنترنت

الهدف الرئيسي من هذا المشروع هو تطوير IOT (إنترنت الأشياء) يتم عرض قراءة عداد الطاقة القائمة على الوحدات المستهلكة وتكلفة الاستهلاك عبر الإنترنت في شكل الرسم البياني والمعيار. في هذا المشروع ، أخذنا مقياس طاقة رقميًا يتم توصيل إشارة LED الوامضة به إلى متحكم من 8051 عائلة من خلال LDR. لكل وحدة واحدة ، يومض LED الوامض 3200 مرة. يعطي مستشعر LDR مقاطعة للميكروكونترولر المبرمج ، في كل مرة يومض فيها مؤشر LED لجهاز القياس.

مخطط كتلة لمقياس الطاقة الذكي القائم على إنترنت الأشياء

مخطط كتلة لمقياس الطاقة الذكي القائم على إنترنت الأشياء

يأخذ الميكروكونترولر هذه القراءة ويعرضها على شاشة LCD موصولة على النحو الواجب بالمتحكم الدقيق. هذه القراءة ل يتم إرسال عداد الطاقة أيضًا إلى GSM يتم تغذية المودم بواسطة المتحكم الدقيق عبر ناقل الحركة IC ووصلة RS232. تنقل بطاقة SIM المستخدمة في المودم الذي يتم تمكين الإنترنت فيه البيانات مباشرة إلى صفحة ويب مخصصة للعرض أو إلى الهاتف المحمول للعميل ، في أي مكان في العالم بتنسيق رسومي متعدد المستويات

وبالتالي ، كل هذا يدور حول نظرة عامة على تقنية الشبكة الذكية. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذا المفهوم. علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص هذا المفهوم أو لتنفيذ أي مشاريع كهربائية ، يرجى تقديم اقتراحاتكم القيمة من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. هنا سؤال لك، ما هي مزايا استخدام تقنية الشبكة الذكية ؟