نظام قدرة كهربائية مكونات أنظمة الطاقة
تحتوي أنظمة الطاقة على أجهزة وقائية لمنع الإصابة أو الضرر أثناء الفشل. الجهاز المثالي الواقي هو الفتيل أو الصمام الكهربائي (الفيوز). عندما يتجاوز التيار خلال الفتيل عتبة معينة، ينصهر عنصر الصمام الكهربائي، وتنتج قوس عبر الفجوة الناتجة التي انطفأت بعد ذلك، مما يؤدي لقطع الدائرة. يمكن أيضا اعتبار بناء الصمامات علي أنه نقطة ضعف النظام، الصمامات مثالية لحماية الدوائر من التلف. ولكن على الرغم من ذلك هناك مشكلتين في الصمامات: الأولى، بعد أن تكون قد عملت، لا بد من استبدالها لأنها لا يمكن إعادة تعيينها. وهذا قد يكون غير مريح إذا كان الفتيل هو في موقع بعيد أو قطع غيار الصمامات ليست في متناول اليد. والثانية أنها عادة ما تكون غير كافية كجهاز السلامة الوحيدة في معظم أنظمة التحكم، لكونها تسمح بتدفق جيد للتيار يتجاوز بكثير ذلك الذي من شأنه أن يقتل الإنسان أو الحيوان.
تم حل المشكلة الأولى عن طريق استخدام القواطع - الأجهزة التي يمكن إعادة تعيينها بعد أن يتم قطع تدفق التيار. في النظم الحديثة التي تستخدم أقل من نحو 10 كيلوواط، عادة ما تستخدم قواطع مصغرة. هذه الأجهزة تجمع بين الآلية التي تبدأ رحلة (بواسطة الاستشعار عن فائض في التيار)، وكذلك الآلية التي تكسر تدفق التيار في وحدة واحدة. بعض القواطع مصغرة تعمل فقط على أساس الكهرومغناطيسية. في هذه القواطع المصغرة، يتم تشغيل التيار من خلال ملف لولبي، وفي حال حدوث تدفق التيار الزائد، يسحب الملف اللولبي المغناطيسي قوة كافية لفتح اتصالات الموجة في الدائرة (بشكل غير مباشر في كثير من الأحيان من خلال آلية التعثر). وأفضل تصميم ينشأ عن طريق إدراج شريحة ثنائية المعدن قبل الملف اللولبي—وهذا يعني أنه بدلا من الإنتاج الدائم للقوة المغناطيسية، فإن الملفا الولبي لا تنتج سوى قوة مغناطيسية عندما يكون التيار قوي بما يكفي لتشويه الشريحة الثنائية المعدن وإكمال الدائرة الكهربائية للملف اللولبي.
في تطبيقات أعلى للطاقة، هناك المرحلات الواقية التي تكشف عن الخلل والشروع في رحلة منفصلة عن دائرة القاطع. المرحلات المبكرة عملت على أساس مبادئ الكهرومغناطيسية المماثلة لتلك المذكورة في الفقرة السابقة، المرحلات الحديثة هي تطبيق أجهزة الكمبيوتر التي تحدد ما إذا كانت الرحلة بناء على قراءات من نظام الطاقة. وسوف تبدأ رحلات المرحلات المختلفة تبعا لبرامج الحماية المختلفة. على سبيل المثال، ترحيل التيار الزائد قد بدء رحلة إذا كان التيار في أي مرحلة يتجاوز عتبة معينة ،و حيث أنها مجموعة من المرحلات فإن الفرق قد بدء رحلة إذا كان مجموع التيارات بينهما يشير إلي أن هناك تسريب التيار إلى الأرض. قواطع الدائرة في تطبيقات مختلفة تعمل بالطاقة العالية جدا. الهواء عادة لم يعد كافيا لإخماد القوس الذي يتكون عندما تجبر التوصيلات علي أن تكون مفتوحة حتى يتم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات. الأسلوب الأكثر شعبية في الوقت الراهن هو جعل الغرفة التي تحتوي التوصيلات تكون مغمورة بسادس فلوريد الكبريت (SF6) -- وهو غاز غير سام لديه خصائص إخماد القوس عالية.
المشكلة الثانية، وهي عدم كفاية الصمامات لتكون بمثابة وسيلة الأمان الوحيدة في معظم أنظمة الطاقة، الحل الأفضل من خلال استخدام أجهزة التيار المتبقي (RCDs). في الأجهزة الكهربائية التي تعمل بشكل صحيح ،التيار المتدفق في الأجهزة النشطة على خط تساوي التيار التي تتدفق من الأجهزة على خط الحياد. جهاز التيار المتبقي يعمل عن طريق رصد خطوط نشطة ومحايدة تتعثر الخطوط النشطة إذا استشعرت فرقا.أجهزة التيار المتبقي تتطلب سطر منفصل لكل مرحلة محايدة وتكون قادرة على رحلة ضمن برنامج زمني قبل حدوث الضرر. هذه عادة ليست مشكلة في معظم التطبيقات السكنية حيث أن الأسلاك القياسية توفر خط نشط ومحايد لكل الأجهزة (و هذا هو سبب وجود لاقطين على الأقل في مقابس الطاقة التي لديك) وذو جهد منخفض نسبيا ولكن هذه القضايا لا تحد من فعالية أجهزة التيار المتبقي في تطبيقات أخرى مثل الصناعة. حتى مع تركيب التجمع، يمكن التعرض للكهرباء القاتلة حتما.
في نظم الطاقة الكهربائية الكبيرة، يتم استخدام التحكم الرقابي واكتساب البيانات (SCADA) لمهام مثل تشغيل مولدات الكهرباء، والسيطرة على خرج المولد وتشغيل أو ايقاف عناصر النظام للصيانة. وتألفت أول أنظمة التحكم الإشرافي من مصابيح ومفاتيح وحدة التحكم المركزية في المصنع بالقرب من محطة الرقابة. قدمت المصابيح ملاحظات في حالة المحطة (وظيفة الحصول على البيانات) وسمحت المفاتيح باجراء تعديلات على المحطة(وظيفة الرقابة الإشرافية). أما اليوم ،فنظم SCADA أصبحت أكثر تعقيدا بكثير، ونظرا للتقدم في أنظمة الاتصالات، فإن لوحات مفاتيح السيطرة على المحطة لم تعد بحاجة إلى أن تكون بالقرب من المحطة نفسها. وبدلا أنظمة الطاقة الموجودة اليوم، فإنه من الشائع على نحو متزايد أن تكون الرقابة للمحطة من موقع مركزي بعيد بواسطة معدات مماثلة ل(إن لم تكن مطابقة ل) جهاز كمبيوتر سطح المكتب. وزودت القدرة على السيطرة على هذه المحطة من خلال أجهزة الكمبيوتر الحاجة إلى الأمن، وبالفعل كانت هناك تقارير عن الهجمات الإلكترونية على مثل هذه الأنظمة التي تسبب تعطيلات كبيرة لنظم الطاقة