مجتمع كردن اتوماسیون پستها

در دهه ۷۰ میلادی, با پیدایش میكرو پروسسور, سازندگان تجیهزات پستها سعی كردند وسایل الكترومكانیكی را با وسایل نیمه هادی مجهز به میكروپروسسور جایگزین كنند این وسایل در صنعت به نام وسایل الكترونیكی هوشمند IED شناخته شدند

در دهه ۷۰ میلادی، با پیدایش میكرو پروسسور، سازندگان تجیهزات (پستها) سعی كردند وسایل الكترومكانیكی را با وسایل نیمه هادی مجهز به میكروپروسسور جایگزین كنند. این وسایل درصنعت به نام وسایل الكترونیكی هوشمند (IED) شناخته شدند. IED قابلیتها و توانایی‌های اضافی به وسایل افزودند نظیر تشخیص خطا وچك كردن خودشان، داشتن رابطهای مخابراتی و قابلیت ذخیره داده ها و وقایع سیستم. همچنین IED‌ها باعث شدند تا وسایل تكراری، حذف شوند چون قابلیت چندكار را داشتند.

مجتمع كردن سیستم كنترل ایستگاهی (به هم پیوستن تمام IEDها به یك سیستم كنترل مجتمع پست (ISCS)) باعث كم شدن هزینه سیم‌كشی،‌ارتباط، نگهداری و بهره‌برداری می‌شود و كیفیت برق و قابلیت اطمینان آن را افزایش می‌دهد.

با تمام این مزایا ISCS در آمریكای شمالی پیشرفت چشمگیری نداشته و یكی از دلایل عمده آن این است كه رابطهای سخت‌افزاری و پروتكلها برای IED ها استاندارد نشده‌اند. البته زمان زیادی برای وضع استانداردها برای IEDها صرف شده است اما علیرغم فوری بودن این مساله هنوز توسط صنایع، استاندارد مشخصی پذیرفته نشده است. برخی استانداردها در این زمینه عبارتند از (UCA۲.۰)، Profibus (از IEC) و (DNP ۳.۰).

به جای استفاده از یك سخت‌افزار جانبی و یك پروتكل برای هر IED، می‌توان از gatewayاستفاده كرد. gateway به عنوان یك مبدل پروتكل عمل می‌كند. با استفاده از gateway می‌توان IEDهای شركتهای مختلف را به هم مربوط كرد. مثلاً رله‌های حفاظتی از یك شركت، سیستم مونیتورینگ از شركت دیگری و سیستمهای PLC از شركت دیگری باشد.

موضوع مهمی كه در مجتمع كردن IED در یك سیستم كنترل دستگاهی باید مورد توجه قرار گیرد این است كه بسیاری از IEDها تنها دارای یك پورت ارتباطی هستند و موقع ارسال فرمان توسط كاربر یا عامل به IED، داده‌های دیگر برای IED قابل دسترس نیستند. این وضعیت برای حالتی كه این داده‌ها برای عملیات زمان حاضر لازم باشند، یك وضعیت بحرانی است. سیستم باید بتواند این شرایط را تشخیص داده و به دیگر عاملان سیستم اعلام كند. درحال حاضر بسیاری از سازندگان IED محصولات خود را با دو پورت (ورودی – خروجی) تولید می‌كنند تا ازاین مشكل جلوگیری شود.

در ISCS نیاز به یك شبكه ارتباطی داریم و شبكه محلی (LAN) توپولوژی مناسبی است. در یك شبكه محلی سرعت مسیر ارتباطی باید بالا باشد. برای حفاظت ایستگاه، زمان انتقال باید ۲تا ۴ میلی‌ثانیه باشد و باید زمان انتقال بدترین حالت، محدود و قابل پیش‌بینی باشد. (دقت در حد میلی ثانیه بندرت در پروتكلهای LAN سطح بالا رعایت می‌شود). LAN باید قابلیت سنكرون كردن را داشته باشد. این یك قابلیت حیاتی برای سیستمهای امروزی است تا بتوانند حوادث گذشته را تحلیل كنند و ترتیب اتفاقات (متوالی) در یك سیستم را مشخص كنند.

رابطه انسان و ماشین شاید مهمترین قسمت در كل ISCS باشد. اطلاعات باید به صورت واضح و با یك روش مناسب، بدون هیچ خطا و ابهامی برای كاربر بیان شود. در حال حاضر PC برای این كار انتخاب شده است.

آنچه سرمایه‌گذاری برای ISCS را توجیه می‌كند این است كه بتواند از نرم‌افزارهای نگهداری و بهره‌برداری به خوبی استفاده كند. نرم‌افزارهای در دسترس یا در حال توسعه تحت این عناوین طبقه‌بندی می‌شوند:

▪برای افزایش بازدهی نظیر كاهش VAR متعادل كردن بار فیدر و بار انتقالی

▪برای قابلیت اطمینان نظیر تشخیص خطا، مدیریت بار و كلید‌زنی خازنها و بار انتقالی

▪ برای كاهش نگهداری سیستم نظیر ثبت دیجیتالی خطاها و ضبط ترتیب حوادث و وقایع

▪پیش‌بینی قانونمند نگهداری سیستم كه این مورد هنوز یك فن‌آوری نوظهور اس

▪ در ISCS به دلیل قابلیت اطمینان باید سیستم تغذیه مجهز به UPS باشد و وسایل و تجهیزات حیاتی از پشتیبان همزمان و موازی برخوردار باشند. (Redundancy)

سیستمهای كامپیوتری اتوماسیون پستها حداقل ازپنج سال پیش، نصب شده‌اند. برای پاسخگویی به برخی مسائل نظیر ایمنی كاركنان كه باطیف وسیعی از تجهیزات برقی سروكار دارند. افزایش بازده كاری و صرفه‌جویی در سرمایه باعث شده تا بسیاری از شركتها به سیستمهایی با رابط تصویری (CRT) برای كاربران رو بیاورند.

(Person Machine Interface) PMI برای كاربران به عنوان یك جایگاه عملیاتی است تا هم شرایط پستها را نظارت كنند و هم از طریق آن عملیات معمول یا اضطراری مربوط به كلیدها را انجام دهند.

در حقیقت PMI تنها قسمتی از یك سیستم كنترل مجتمع اتوماسیون یك پست برق است و سایر قسمتها عبارتند از:

وسایل الكترونیكی هوشمند IED، شبكه‌های ارتباطی، سایتهای كامپیوتر و سیستمهای عامل.

در این مقاله مزایا و معایب واقعی و پیشنهادی PMI بررسی و چگونگی به كارگیری ومجتمع‌ كردن تكنولوژی‌های قسمتهای مختلف و روش رفع موانع آن در یك سیستم كنترل پست برق تحلیل می‌شود.

●حركت به سمت استفاده بدون خطر از تجهیزات

به خاطر اینكه هر وسیله، مشخصات فنی خاص خود را دراد و صنعت‌برق در بسیاری از جاها با طیف وسیعی از تجهیزات برقی مربوط به سالهای مختلف روبروست و به لحاظ ایمنی كاركنان عملیاتی سیستم، به خصوص در محدوده پستها، این كاركنان تنها روی چند وسیله محدود كار می‌كنند (تا خوب به آن مسلط باشند). این مساله باعث می‌شود كه قابلیت انعطاف سیستم اداری كاركنان كم شود، یعنی شرایط استخدام مشكلو هزینه آموزش و تربیت نیروی ماهر زیاد می‌شود. پیش‌بینی می‌شودكه پیشرفت شغلی آن دسته از كاركنانی كه آموزشهای اضافی (و به روز) می‌بینند، محدود شده و این باعث افزایش خطرپذیری آنها در كارهای عملیاتی شود.

برخی شركتهای برق برای انجام عملیات در محوطه پست ها، یك PMI در اختیار كاركنان قرار می دهند تا كاركنان بتوانند از طریق آن به قطع‌كننده‌ها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات فرمان قطع و وصل بدند. PMI اپراتور را از حركت در اطراف پست بی‌نیاز می‌كند و در نتیجه خطراتی كه متوجه افراد است ر ا كاهش می‌دهد.

●مزایای واقعی

به خاطر هزینه زیاد تجهیزات و (معمولاً) رشد كم تقاضای (مصرف) سیستم، كمتر اتفاق می‌افتد كه تجهیزات دو پست كاملاً یكسان باشد. بنابراین اگرتجهزات از سازندگان مختلفی تهیه شوند كه تكنولوژی، رابطها و پیكربندی وسایل آنها با یكدیگر اختلاف داشته باشد، امری عادی است. حتی برای تجهیزات یكسان، تنظیم‌های عملیاتی (مانند محدودكننده‌های بار و تنظیم‌های حفاظت) برای هر وسیله به صورت اختصاصی تنظیم می شود. در نتیجه به خاطر ایمنی كاركنان عملیاتی سیستم، به خصوص در محدوده پستها، آنها تنها روی جند وسیله محدود كار می‌كنند (تا خوب به آن مسلط باشند). PMI اپراتور را از حركت در اطراف تجهیزات بی‌نیاز می‌كند و در نتیجه خطرات را كاهش می‌دهد این بحث در سالهای آینده یكی از مباحث مهم ایمنی و سلامت شغلی است. به خصوص در پستهای قدیمی كه قطع‌كننده‌های مدار برای فرونشاندن قوس ناشی از قطع‌كننده‌ها،‌ امكانات كافی ندارند.

با بالا رفتن سرعت و صحت عمل كاركنان، شركتها می‌توانند از كاركنان خبره در قسمتهای دیگر سیستم نیز استفاده كنند و بازده كاری افراد بالا می‌رود.

تابلوهای mimic كه فن‌آوری قبلی مورد استفاده در پستها بود، دو اشكال اساسی دارند. یكی اینكه آنها از تعداد زیادی اجزای جداگانه تشكیل شده است كه نیاز به نگهداری زیادی دارد. دیگر اینكه اضافه كردن یك نمایشگر یا كنترل‌كننده به سیستم خیلی پرهزینه است.

PMI این معایب را ندارد، میزان خرابی نرم‌افزار و سخت‌افزار مربوط به آن (پس از نصب و آزمایش) خیلی كم است. تنها قسمتی كه احتمال بیشترین خرابی را دارد صفحه نمایش است. اما چون در مواقعی كه استفاده نمی‌شود معمولاً خاموش است. در مقایسه با صفحات نمایش با كاربردهای معمول، عمر بیشتری دارد. همچنین در مقایسه با روش تابلو mimic از نظر فضا صرفه‌جویی زیادی دارد و اگر برای اتوماسیون یك پست جدید از این روش استفاده كنیم. از نظر كار ساختمانی نیز صرفه‌جویی اساسی می‌شود. با واگذاری عملیاتهایی نظیر تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور و مدیریت بار به نرم‌افزار، كاهش بیشتری در تعداد تجهیزات امكان‌پذیر می‌شود. كمتر شدن تجهیزات نظارت و كنترل به معنی كاهش هزینه‌های نگهداری است.

اتوماسیون پستهای مبتنی بر نرم‌افزار، می‌تواند فرصت خود چك كردن و تشخیص خطای قابل ملاحظه‌ای را فراهم كند. مثلاً اشكالات ولتاژ را تشخیص دهد و به سایر اپراتورهای محلی یا دورتر اعلام كند. از دیگر امكانات PMI بیان راحت و ساده امكانات تصویری مانند طرح و صفحه تصویر رنگها، قلمها، نشانه‌های تجهیزات و متحرك‌سازی (برخی فرایندهای سیستم) است.

اپراتورهای پستهای امروزی، ممكن است فردا اپراتورهای مركز كنترل باشند، لذا كار روزمره با PMI حداقل فایده‌ای كه برای شركت و خود او دارد، آمادگی بیشتر برای آموزشهای آینده است. اپراتورهای پستهای امروزی، ممكن است فردا اپراتورهای مركز كنترل باشند. لذا كار روزمره با PMI حداقل فایده ای كه برای شركت و خود او دارد. آمادگی بیشتر برای آموزشهای آینده است. اپراتورهای پست های امروزی، ممكن است فردا اپراتورهای مركز كنترل باشند. لذا كار روزمره با PMI حداقل فایده ای كه برای شركت و خود او دارد آمادگی بیشتر برای آموزشهای آینده است.

در بعضی از سیستمها، می‌توان در یك زمان اطلاعات سیستم را هم به سیستم محلی و هم به ایستگاه مركزی ارسال كرد. در این حالت ایمنی ذاتی سیستم به خاطر اینكه دو اپراتور به اطلاعات یكسانی از سیستم دسترسی دارند بیشتر می‌شود. البته دو اپراتوری بودن سیستم همه‌جا مناسب نیست. پارامترهایی مانند مباحث كاری، ظرفیت و انعطاف‌پذیری ایستگاه اصلی و نرم‌افزار ایستگاه فرعی، پروتكل ارتباط و محدودیتهای باند فركانسی مهمترین مباحثی هستند كه در هر وضعیت و حالتی باید موردتوجه قرار گیرد.

برگردان و تلخیص: مهندس یدا... ذاكری- مهندس عباس جانی‌قربان

---