ก้าวสำคัญสู่โรงไฟฟ้าดิจิทัล ด้วย “ระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาโรงไฟฟ้าระยะไกล” REMOTE OPERATIONS FOR POWER GENERATION
6 September 2021
กฟผ. มุ่งมั่นพัฒนานวัตกรรมต่าง ๆ อย่างเต็มกำลัง เพื่อมุ่งให้โรงไฟฟ้าของ กฟผ. เป็น “โรงไฟฟ้าดิจิทัล” กฟผ. จึงขอพาไปรู้จักกับระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกลที่ถูกนำมาใช้ในโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำและพลังงานหมุนเวียน โดยเริ่มนำร่องโครงการที่โรงไฟฟ้าเขื่อนท่าทุ่งนา จ.กาญจนบุรี เป็นแห่งแรก
เมื่อวันที่ 16 กันยายน 2563 โครงการนำร่องระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกลที่โรงไฟฟ้าเขื่อนท่าทุ่งนา เริ่มเปิดใช้งานอย่างเป็นทางการ คุณชวลิต กันคำ หัวหน้าคณะทำงานขับเคลื่อนกลยุทธ์ด้านดิจิทัลและนวัตกรรม กฟผ. ได้มาพูดคุยถึงรายละเอียดเรื่องนี้ให้ฟัง
ที่มาของระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกล
ระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกลนี้จะประกอบด้วย “ระบบควบคุมการเดินเครื่องระยะไกล” หรือ RCS ย่อมาจาก Remote Control System และอีกระบบหนึ่งก็คือ “ระบบสนับสนุนงานบำรุงรักษา” หรือ MSS ย่อมาจาก Maintenance Support System โดยระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกลนี้ เป็นนโยบายการพัฒนาระบบการเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกลที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบันในทุกภูมิภาค จากเดิมที่มีการสั่งการควบคุมที่หลากหลาย ให้เป็นรูปแบบเดียวกัน รวมไปถึงการจัดเก็บข้อมูลเพื่อสนับสนุนงานบำรุงรักษาก็ให้เป็นไปในรูปแบบเดียวกันด้วย โดยสรุปก็คือ พัฒนาความหลากหลายที่มีอยู่ให้มาอยู่บน Platform เดียวกันนั่นเอง
หลักการออกแบบก็คือ ให้รูปแบบเดิมยังคงสามารถใช้งานได้ ไม่มีการรื้อทิ้งและทำใหม่ เพิ่มเติมเฉพาะส่วนที่มีความจำเป็นเสริมเข้าไปให้สามารถรวมศูนย์การเดินเครื่องและบำรุงรักษาได้เป็นรูปแบบเดียวกัน เพื่อประหยัดต้นทุนและทยอยปรับเปลี่ยนเมื่อถึงวงรอบที่อายุอุปกรณ์ควบคุมโรงไฟฟ้านั้น ๆ หมดอายุในการใช้งานในภายหลัง
การรวมศูนย์การเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกลนี้เป็นส่วนหนึ่งในระบบ RE Centralized Monitoring and Control ตาม RE Digital Power Plant Roadmap ในการไปสู่โรงไฟฟ้าดิจิทัล
หลังจากออกแบบแล้วเสร็จจึงได้ติดตั้งและทดสอบใช้งานที่โรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดกลางและโรงไฟฟ้าท้ายเขื่อนชลประทานในภาคกลางก่อน คือโรงไฟฟ้าเขื่อนท่าทุ่งนา 2 เครื่อง โรงไฟฟ้าเขื่อนแม่กลอง 2 เครื่อง โรงไฟฟ้าเขื่อนป่าสักชลสิทธิ์ 1 เครื่อง โรงไฟฟ้าเขื่อนขุนด่านปราการชล 1 เครื่อง และโรงไฟฟ้าเขื่อนแก่งกระจาน 1 เครื่องโดยใช้งบปรับปรุงอุปกรณ์โรงไฟฟ้าระยะที่ 3 เมื่อสามารถใช้งานได้ตามที่ต้องการจึงขยายไปภาคเหนือและภาคใต้ในปีนี้และภาคตะวันออกเฉียงเหนือในปีหน้า เป้าหมายปีละประมาณ 12-14 เครื่อง
ปรับปรุงเพื่อประสิทธิภาพที่ดีกว่าเดิม
ระบบแบบเดิมกับแบบใหม่จะมีความแตกต่างกันอยู่ 2 ส่วน
ส่วนแรก คือ “การควบคุมระยะไกล” จากเดิมระบบส่วนใหญ่จะเป็นหน้าจอควบคุม 1 ชุด ต่อ 1 โรงไฟฟ้า ถ้าใช้รูปแบบเดิมการจะรวมศูนย์ทั่วประเทศ 20-30 โรงไฟฟ้า ก็จะต้องมีหน้าจอควบคุม 20-30 ชุดที่แตกต่างกัน แต่ระบบใหม่จะออกแบบให้หน้าจอใช้ร่วมกันได้โดย 1 ชุด สามารถควบคุมได้ทุกโรงไฟฟ้าทั่วประเทศ และสามารถควบคุมจากจุดไหนหรือภาคไหนก็ได้ตามสิทธิ์ของผู้ใช้งานที่กำหนดไว้
ส่วนที่ 2 คือ “ระบบสนับสนุนงานบำรุงรักษา” แบบเดิมจะเป็นการเก็บข้อมูลหลาย ๆ รูปแบบ แล้วแต่ผู้ออกแบบทั้งรูปแบบการจัดเก็บของแต่ละผลิตภัณฑ์และวงรอบเวลาของการจัดเก็บ แต่ระบบใหม่จะมุ่งเน้นเรื่องการจัดเก็บและใช้ประโยชน์จากข้อมูลโดยออกแบบให้มีการเก็บข้อมูลรูปแบบเดียวกัน รอบเวลาเดียวกัน มีการจัดเก็บทั้งที่โรงไฟฟ้านั้น ๆ และส่งข้อมูลมารวมศูนย์ ถ้าเกิดเหตุขัดข้องหรือเครือข่ายมีปัญหาที่พื้นที่นั้น ๆ ก็ยังสามารถเก็บข้อมูลได้เรื่อย ๆ เมื่อเครือข่ายใช้ได้ก็จะส่งข้อมูลเข้ามา ข้อมูลก็จะไม่ขาดหาย ซึ่งข้อมูลที่ส่งมารวมศูนย์ในรูปแบบเดียวกันสามารถนำข้อมูลไปใช้ประโยชน์ได้มากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นทางฝ่ายเจ้าของโรงไฟฟ้าเอง ฝ่ายอื่น ๆ ที่ให้การสนับสนุน หรือผู้ที่ให้คำแนะนำ ทุกฝ่ายจะเห็นข้อมูลเดียวกัน ทำให้การแก้ไขปัญหาและการวิเคราะห์ข้อมูลต่าง ๆ ทำได้ง่ายและสะดวกขึ้น
เพราะฉะนั้นสรุปส่วนที่แตกต่างกันคือ การจัดข้อมูลแบบเดิมจะถูกจำกัดการเข้าถึงเฉพาะโรงไฟฟ้านั้น ๆ แต่ว่าระบบใหม่ ข้อมูลจะไปถึงผู้ที่มีส่วนได้ส่วนเสียทุกคนที่มาช่วยสนับสนุนได้รวดเร็วและสามารถวิเคราะห์ได้แม่นยำมากยิ่งขึ้น ทั้งยังสามารถนำเทคโนโลยี Machine Learning หรือ AI มาใช้ในการพัฒนาระบบสนับสนุนงานบำรุงรักษาได้อย่างไม่จำกัดในอนาคต
ควบคุมรายละเอียดทุกขั้นตอน
โดยปกติการควบคุมโรงไฟฟ้า พนักงานเดินเครื่องจะปฏิบัติไปตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้และคอยตรวจสอบการทำงาน แต่สำหรับในห้องควบคุมใหม่จะมีกระบวนการควบคุมได้ทั้งแบบเดิม หรือควบคุมแบบภาพรวมสั่งการเดินเครื่องไปที่เป้าหมาย โดยมีระบบช่วยติดตามตรวจสอบขั้นตอนต่าง ๆ ว่าเป็นไปตามเวลาที่ควรจะเป็น หากใช้เวลามากเกินไปก็จะมีการเตือนให้เข้าไปตรวจสอบสิ่งที่ขัดข้อง ระบบยังสามารถพัฒนาระบบจำลองขั้นตอนการเดินเครื่อง จำลองการแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ที่ผู้ใช้สามารถกำหนดเองได้ จะเห็นได้ว่าระบบที่พัฒนาขึ้นทั้งการเดินเครื่องและบำรุงรักษาไม่ได้มุ่งเน้นที่การลดกำลังคน แต่เป็นการนำเทคโนโลยีขึ้นมาเพื่อทดแทนกำลังคนที่กำลังจะลดลงในอนาคต และช่วยสนับสนุนการทำงานให้ประสิทธิภาพสูงขึ้น
แต่ในขณะเดียวกัน ก็ยังมีปัญหาสำคัญของการใช้งานระบบ ส่วนแรกคือเรื่องของความเสถียรของโรงไฟฟ้า เนื่องจากปัจจุบันโรงไฟฟ้าที่ติดตั้งมาโดยเฉพาะโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็ก ในช่วงแรกของการใช้งานยังไม่มีความเสถียรเพียงพอเนื่องจากคุณภาพของอุปกรณ์ซึ่งต้องมีการปรับปรุงในส่วนของอุปกรณ์สำคัญและอุปกรณ์ประกอบต่าง ๆ ให้มีคุณภาพและมีความน่าเชื่อถือให้มากยิ่งขึ้น ส่วนที่ 2 คือ โรงไฟฟ้าเดิมไม่ได้ถูกออกแบบมาตั้งแต่ต้นให้สามารถควบคุมระยะไกล เพราะฉะนั้นสัญญาณสำคัญต่าง ๆ ที่จะนำมาใช้ในการควบคุมและการวิเคราะห์เพื่อติดตามก็ยังมีไม่ครบถ้วน และอีกส่วนที่สำคัญก็คือเรื่องของระบบสื่อสาร เพราะว่าบางพื้นที่โรงไฟฟ้าที่อยู่ในพื้นที่ที่สัญญาณสื่อสารไม่ดีอาจจะมีการติดขัดอยู่บ้างในเรื่องของการสั่งการหรือการแสดงผล แต่ก็ได้มีการพัฒนาระบบติดตามคำสั่งการยืนยันกลับมาให้ต้นทางทราบ ถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่งที่จะปรับปรุงทุกส่วนจนสามารถใช้งานระบบได้อย่างเต็มที่ตามวัตถุประสงค์
การพัฒนาโรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมไปสู่โรงไฟฟ้าแบบดิจิทัล
การพัฒนาไปสู่โรงไฟฟ้าแบบดิจิทัลมีความจำเป็นอย่างยิ่ง โดยเทคโนโลยีเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นผู้ช่วยในการดำเนินการรักษาสมรรถนะให้ยังคงอยู่และรักษาความพร้อมในการเดินเครื่อง ลดความเสียหายใหญ่ที่จะเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ จึงได้กำหนดเส้นทางเพื่อปรับไปสู่ Digital Power Plant ไว้ 4 ระยะ ได้แก่
ระยะแรก ปี 2019 เริ่มจากการทยอยเชี่อมต่อแหล่งผลิตพลังงานทั้งหมดที่มีอยู่ทั้ง 3 กลุ่ม คือ กลุ่มโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ 6 ฝ่าย กลุ่มโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดกลาง ขนาดเล็กและโรงไฟฟ้าท้ายเขื่อนชลประทานทั้งโซนภาคกลาง ภาคเหนือ ภาคตะวันออกเฉียงเหนือและภาคใต้และกลุ่มโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนทั้งหมด เพื่อที่จะเชื่อมโยงโรงไฟฟ้าทั้งหมดเข้ามาแสดงผลข้อมูลของโรงไฟฟ้าต่าง ๆ ได้แบบเรียลไทม์
ระยะที่สอง ปี 2020 เป็นปีที่ กฟผ. เริ่มรวมศูนย์ข้อมูลต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อกันมาแสดงผลและควบคุมระยะไกล (RE Centralized Monitoring and Control) โดยเริ่มนำร่องรวมศูนย์การควบคุมและบำรุงรักษาระยะไกลเข้ามาใช้งาน (Remote Control System/Maintenance Support System) และพัฒนาระบบติดตามสมรรถนะของโรงไฟฟ้า (Performance Monitoring)
ระยะที่สาม ปี 2021 เป็นปีที่เริ่มเข้าสู่โรงไฟฟ้าดิจิทัล คือการนำเข้ามูลมาใช้ประโยชน์ ทั้งการนำ Machine Learning และการนำ AI เบื้องต้นมาช่วยประมวลผลและวิเคราะห์ ช่วยคาดการณ์ความเสียหายล่วงหน้า ช่วยติดตามเมื่อข้อมูลเริ่มเบี่ยงเบนไปจากค่าปกติก่อนจะเสียหาย รวมทั้งเริ่มนำเทคโนโลยีประมวลผลภาพและเสียงมาช่วยวิเคราะห์ความผิดปกติ จะได้รู้ว่าจะต้องเข้าไปบำรุงรักษาเมื่อไหร่ เพื่อจะได้เตรียมในส่วนของอะไหล่ หรือกำลังคนได้เหมาะสมและทันเวลา
ระยะสุดท้าย ปี 2022 เป็นปีที่คาดหวังในการนำ AI มาช่วยในการปรับเข้าสู่จุดที่เหมาะสมหรือสภาวะปกติได้อัตโนมัติ (Self-Optimizing) รวมถึงการนำเทคโนโลยี Digital Twin, 3D Plant, AR/VR, Image/Sound Processing และระบบ Analytics ต่าง ๆ มาช่วยในการทำงานได้
กลยุทธ์ในการเดินทางไปสู่ RE Digital Power Plant Roadmap คือ ให้ทุกหน่วยงานที่เกี่ยวข้องของ กฟผ. รับผิดชอบในการเป็น Pilot เพื่อศึกษา ทดลอง พัฒนา และหาแนวทางให้ฝ่ายอื่น ๆ ดำเนินการในทิศทางเดียวกัน และพัฒนาเป็น Platform เดียวกัน โดยเขื่อนรัชชประภารับผิดชอบในการพัฒนาระบบ Performance Monitoring เขื่อนศรีนครินทร์รับผิดชอบในการพัฒนาระบบรวมศูนย์การเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกล เขื่อนวชิราลงกรณรับผิดชอบในการพัฒนาระบบ Predictive Maintenance เขื่อนสิริกิติ์รับผิดชอบในการพัฒนา AI เขื่อนภูมิพลรับผิดชอบในการพัฒนา Robotics กองจัดการทรัพยากรน้ำรับผิดชอบการพัฒนาระบบบริหารจัดการน้ำ และโรงไฟฟ้าพลังน้ำภาคตะวันออกเฉียงเหนือรับผิดชอบการพัฒนา RE Management Platform
ฝึกพัฒนาทักษะด้านดิจิทัลอย่างไม่หยุดยั้ง
นอกจากแต่ละฝ่ายพัฒนาต้นแบบระบบต่าง ๆ แล้ว เขื่อนท่าทุ่งนาถูกกำหนดให้พัฒนาเป็นต้นแบบของโรงไฟฟ้าดิจิทัลควบคู่กันไปด้วย คำว่า โรงไฟฟ้าดิจิทัล ยังไม่มีคำนิยามที่ชัดเจนว่าต้องมีหรือต้องซื้อผลิตภัณฑ์อะไรมาใช้งานบ้าง หรือมีมากแค่ไหนจึงจะเป็นโรงไฟฟ้าดิจิทัล
เมื่อไม่มีจึงกำหนด แนวทางสำหรับดำเนินการ คือ การนำเทคโนโลยีมาใช้ประโยชน์จากข้อมูลเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน แนวทางในการพัฒนาจึงไม่ได้จะมุ่งไปที่การซื้อผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ มาใช้ แต่มุ่งที่จะพัฒนาทักษะของบุคลากรทางด้านดิจิทัลควบคู่ไปด้วย องค์ความรู้ด้านดิจิทัลต่าง ๆ ยังต้องอาศัยสถาบันการศึกษาในการพัฒนาบุคลากรในการร่วมเรียนรู้ผ่านงานวิจัยโดยวางโรงไฟฟ้าเขื่อนท่าทุ่งนา เป็นแหล่งเรียนรู้ เป็นกระบะทราย (RE Digital Plant Sandbox) ที่มีเครื่องมือ ด้านดิจิทัลต่าง ๆ มาให้ผู้ปฏิบัติงานทดลองใช้ มีผู้รู้เป็นที่ปรึกษาในการพัฒนาเป็นโรงไฟฟ้าคู่แฝดดิจิทัล มีการนำ AR/VR มาใช้งานในโลกเสมือน มีเครื่องมือใช้สำหรับวิเคราะห์หาสาเหตุจากการจัดเก็บองค์ความรู้ใส่เข้าไปในระบบ หรือมีหุ่นยนต์ตรวจการณ์ที่ใช้เครื่องมือต่าง ๆ ในการประมวลผลตรวจสอบความผิดปกติ เพื่อให้เกิดการการเรียนรู้และพัฒนาต่อยอดนวัตกรรมการผลิตใหม่ ๆ ขึ้นมาโดยอัตโนมัติ โดยคาดหวังไว้ว่า จะสามารถพัฒนาจนเป็นผลิตภัณฑ์ที่สร้างมูลค่าเชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต
ระบบเดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะไกล ไม่เพียงแต่จะทำให้โรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมก้าวเข้าสู่โรงไฟฟ้าดิจิทัลอย่างเต็มตัว แต่ยังช่วยปรับเปลี่ยนกระบวนการทำงานที่มีอยู่เดิมให้สามารถทำงานได้สะดวก รวดเร็ว ลดระยะเวลาและต้นทุน รวมไปถึงยังเป็นการผลิต สร้างศักยภาพและความมั่นคงด้านพลังงานของไทยในอนาคตให้ยั่งยืนต่อไป
ที่มา : EGAT BIZNEWS Vol.9 Issue4