دوقلوی دیجیتال پست برق؛ تحول شبکه برق در عصر انتقال انرژی
- حمید زینالی
- نرم افزار ایپلن, وبلاگ
- 1405/05/06
- این مقاله بروزرسانی شده 6 مرداد 1405
تحول پستهای برق با دوقلوی دیجیتال
با گسترش انرژیهای تجدیدپذیر، افزایش تولید برق بهصورت غیرمتمرکز و تغییر الگوی مصرف انرژی، شبکههای برق بیش از هر زمان دیگری به انعطافپذیری، هوشمندی و قابلیت مدیریت بهتر نیاز دارند. به همین دلیل، شرکتهای بهرهبردار شبکه برق در حال نوسازی زیرساختهای خود هستند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای آینده باشند.
یکی از شرکتهای پیشرو در این زمینه، naturenergie netze GmbH در شهر راینفلدن آلمان است. این شرکت با استفاده از نرمافزار Eplan و فناوری دوقلوی دیجیتال پست برق (Digital Twin Substation)، پروژههای ساخت و نوسازی پستهای برق را با رویکردی نوین اجرا میکند. هدف این پروژهها، افزایش بهرهوری، بهبود مدیریت تجهیزات و آمادهسازی شبکه برای نیازهای آینده صنعت برق است.
چالشهای پیش روی اپراتورهای شبکه برق
امروزه اپراتورهای شبکه برق با چالشهای متعددی روبهرو هستند. از یک سو، باید ظرفیت شبکه را برای پاسخگویی به افزایش تقاضای انرژی توسعه دهند. از سوی دیگر، شبکه را برای مدیریت منابع انرژی تجدیدپذیر، نیروگاههای پراکنده و تغییرات لحظهای آماده کنند.
شرکت naturenergie netze نیز برای پاسخ به این نیازها، علاوه بر ساخت پستهای برق جدید، برنامه نوسازی تعدادی از پستهای موجود را در دستور کار خود قرار داده است. هدف تنها افزایش ظرفیت شبکه نیست. بلکه ایجاد پستهایی هوشمند و انعطافپذیر است که بتوانند جریان انرژی را با دقت بیشتری کنترل کرده و مدیریت بهتری بر عملکرد شبکه داشته باشند.
دوقلوی دیجیتال؛ قلب پروژه
مهمترین بخش این پروژه، استفاده از فناوری دوقلوی دیجیتال پست برق است. دوقلوی دیجیتال، یک مدل مجازی و دقیق از تجهیزات و سیستمهای واقعی است که امکان طراحی، شبیهسازی، بررسی و مدیریت پروژه را پیش از اجرای عملی فراهم میکند.
برای اجرای این پروژه، شرکت naturenergie netze در قالب یک پروژه آزمایشی با دو شرکت نرمافزاری همکاری کرده است:
- Eplan برای طراحی و مدیریت تجهیزات فناوری ثانویه مانند سیستمهای کنترل، حفاظت و اتوماسیون.
- entegra برای طراحی و مدلسازی فناوری اولیه شامل تجهیزات اصلی حامل جریان مانند کلیدها، ترانسفورماتورها و شینهها.
نتیجه این همکاری، ایجاد یک مدل دیجیتال یکپارچه است که تجهیزات اولیه و ثانویه را در یک محیط واحد به هم متصل میکند. این مدل به مهندسان کمک میکند تا طراحی دقیقتری انجام دهند، خطاهای احتمالی را پیش از اجرا شناسایی کنند و فرآیند ساخت و بهرهبرداری از پستهای برق را با سرعت و کیفیت بالاتری پیش ببرند.
مدلی یکپارچه برای تمام کاربران
یکی از اهداف اصلی این پروژه، ایجاد یک مدل اطلاعات مشترک است که تمامی افراد درگیر در پروژه، از طراحان و مهندسان تا بهرهبرداران و تیمهای نگهداری، بتوانند از آن استفاده کنند.
راینر بک، هماهنگکننده تیم توسعه شبکه در شرکت naturenergie netze، در اینباره میگوید:
«این مدل هماکنون در یک پروژه عملی در حال آزمایش است. در این پروژه، فناوری ثانویه یک پست برق قدیمی و بسیار پیچیده را بهطور کامل جایگزین میکنیم، در حالی که پست همچنان در حال بهرهبرداری است.»
به گفته وی، فرآیند طراحی و اجرای این پروژه نسبت به روشهای گذشته با سرعت بیشتری انجام شده است. هرچند ایجاد و راهاندازی مدل داده مشترک در ابتدای کار نیازمند صرف زمان و تلاش بیشتری است، اما این سرمایهگذاری در پروژههای بعدی باعث کاهش زمان طراحی، افزایش هماهنگی بین تیمها و بهبود بهرهوری خواهد شد.
یکپارچهسازی فناوری اولیه و ثانویه
یکی از مهمترین دستاوردهای این پروژه، ترکیب فناوری اولیه و فناوری ثانویه در قالب یک دوقلوی دیجیتال است. در گذشته، این دو بخش معمولاً بهصورت جداگانه طراحی و مدیریت میشدند، اما اکنون میتوان آنها را در یک مدل دیجیتال واحد مشاهده و مدیریت کرد.
ماتیاس شوی، مدیر توسعه کسبوکار شرکت entegra، در این زمینه میگوید:
«ادغام فناوری اولیه و ثانویه یک پست برق در قالب یک دوقلوی دیجیتال، رویکردی نوآورانه است که مزایای قابلتوجهی برای طراحی، بهرهبرداری و مدیریت پروژهها به همراه دارد.»
این یکپارچگی باعث میشود تمام اطلاعات مربوط به تجهیزات قدرت، سیستمهای کنترل و حفاظت در یک محیط مشترک قرار گیرد. در نتیجه، مهندسان میتوانند طراحی دقیقتری انجام دهند، هماهنگی بین بخشهای مختلف پروژه را افزایش دهند، خطاها را پیش از اجرا شناسایی کنند و فرآیند نگهداری و توسعه پستهای برق را با سرعت و اطمینان بیشتری مدیریت کنند.
بازگشت سریع سرمایه با استفاده از دوقلوی دیجیتال
یکی از مهمترین پرسشها درباره استفاده از فناوری دوقلوی دیجیتال پست برق این است که آیا سرمایهگذاری اولیه برای پیادهسازی آن از نظر اقتصادی توجیهپذیر است؟
راینر بک، هماهنگکننده تیم توسعه شبکه در شرکت naturenergie netze، در پاسخ به این سؤال میگوید:
«بدون شک. ما باید نشان دهیم که سرمایهگذاری اولیه در مدت کوتاهی بازدهی خود را نشان میدهد. پس از اجرای اولین پروژه، اکنون شاهد صرفهجویی قابلتوجهی در زمان موردنیاز برای نوسازی و بازسازی پستهای برق هستیم و این مزیت در تمامی پروژههای بعدی نیز تکرار خواهد شد.»
این موضوع نشان میدهد که اگرچه ایجاد مدل دیجیتال در ابتدای کار به زمان و منابع بیشتری نیاز دارد، اما در ادامه باعث کاهش زمان طراحی، اجرای سریعتر پروژهها و کاهش هزینههای عملیاتی میشود.
استانداردسازی فناوری ثانویه با Eplan
حرکت بهسوی استانداردسازی طراحی پستهای برق
شرکت naturenergie netze تصمیم دارد روش سنتی طراحی پستهای برق را تغییر دهد. در گذشته، هر پست برق بهعنوان یک پروژه کاملاً مستقل و منحصربهفرد طراحی میشد، اما این شرکت اکنون قصد دارد از مدلهای استاندارد برای طراحی و توسعه پستهای برق استفاده کند.
این رویکرد شباهت زیادی به صنعت ماشینسازی دارد. جایی که ابتدا یک پلتفرم یا مدل پایه طراحی میشود و سپس با اعمال تغییرات موردنیاز، نسخههای مختلف آن تولید میشوند. در پروژههای پست برق نیز قرار است دو مدل استاندارد بهعنوان پایه طراحی در نظر گرفته شوند و سایر پروژهها بر اساس این مدلها توسعه یابند.
اجرای این ایده با استفاده از دوقلوی دیجیتال پست برق و ترکیب راهکارهای نرمافزاری Eplan و entegra امکانپذیر شده است. این روش علاوه بر کاهش زمان طراحی، باعث استانداردسازی فرآیندهای مهندسی، افزایش کیفیت پروژهها و کاهش هزینههای اجرایی میشود.
یان الیور کامشایت، مدیر بازارهای تخصصی در شرکت Eplan، در اینباره میگوید:
«راهکاری که در این پروژه و همچنین در گروه کاری VDE در حال توسعه آن هستیم، به بسیاری از اپراتورهای شبکه برق کمک میکند تا پروژههای نوسازی و ساخت پستهای برق را سریعتر، دقیقتر و با بهرهوری بالاتر برنامهریزی و اجرا کنند.»
فناوری اولیه چیست؟
فناوری اولیه به تجهیزاتی گفته میشود که وظیفه اصلی انتقال، توزیع و تبدیل انرژی الکتریکی را بر عهده دارند. این تجهیزات مستقیماً در مسیر عبور جریان برق قرار دارند و بخش اصلی یک پست برق را تشکیل میدهند.
مهمترین تجهیزات فناوری اولیه عبارتاند از:
- تابلوهای برق فشارقوی
- باسبار (شینه)
- کلیدهای قدرت و قطعکنندهها
- ترانسفورماتورها
- خطوط انتقال و توزیع برق
در این پروژه، نرمافزار Primtech 3D شرکت entegra برای طراحی سهبعدی این تجهیزات مورد استفاده قرار میگیرد. این نرمافزار امکان طراحی دقیق پستهای برق روباز را فراهم میکند. مدلهای سهبعدی ایجادشده، پایه و اساس دوقلوی دیجیتال پروژه را تشکیل میدهند. به همین دلیل، مهندسان میتوانند پیش از اجرای پروژه، تمامی تجهیزات و ارتباطات آنها را بهصورت مجازی بررسی و ارزیابی کنند.
فناوری ثانویه چیست؟
فناوری ثانویه شامل تجهیزاتی است که اگرچه مستقیماً در انتقال انرژی الکتریکی نقش ندارند، اما وظیفه کنترل، حفاظت، اندازهگیری، پایش و اتوماسیون تجهیزات فناوری اولیه را بر عهده دارند.
نمونههایی از تجهیزات فناوری ثانویه عبارتاند از:
- رلههای حفاظتی
- سیستمهای کنترل و اتوماسیون
- تجهیزات اندازهگیری
- سیستمهای مانیتورینگ
- تجهیزات مخابراتی و کنترلی
برای طراحی این بخش، از Eplan Platform و Eplan Data Portal استفاده میشود. این نرمافزارها اطلاعات کامل تجهیزات، کتابخانه قطعات و ابزارهای لازم برای طراحی مهندسی برق را در اختیار کاربران قرار میدهند. امکان تولید اتومات نقشههای شماتیکی و مستندات فنی را فراهم میکنند.
همچنین، استفاده از تابلوهای برق و محفظههای استاندارد شرکت Rittal، مانند VX25 و Ri4Power، موجب افزایش کیفیت ساخت، اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات و استانداردسازی فرآیند طراحی و مونتاژ میشود.
جمعبندی
استفاده همزمان از دوقلوی دیجیتال، Eplan و Primtech 3D، رویکردی نوین برای طراحی و ساخت پستهای برق هوشمند ارائه میدهد. این روش، طراحی تجهیزات اولیه و ثانویه را در یک مدل دیجیتال یکپارچه ترکیب میکند و به مهندسان اجازه میدهد پروژهها را با سرعت، دقت و کیفیت بیشتری اجرا کنند. نتیجه این تحول، کاهش زمان طراحی، استانداردسازی پروژهها، کاهش هزینهها و آمادهسازی شبکه برق برای پاسخگویی به نیازهای آینده صنعت انرژی است.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
