اتوماسیون پست های فشار قوی چیست ؟
یک سیستم اتوماسیون پست برق مجموعهای از قطعات سختافزاری و نرمافزاری است که برای نظارت و کنترل یک سیستم برق به صورت محلی و از راه دور استفاده میشود. یک سیستم اتوماسیون پست برق همچنین برخی از فعالیتهای تکراری، خستهکننده و مستعد خطا را برای افزایش کارایی و بهرهوری کلی سیستم، خودکار میکند .
پیشینه کنترل پست های فشار قوی
پست های برق سنتی
دسترسی بالا و عملکرد مداوم یک پست برق همواره مورد توجه شرکتهای برق بوده است. افزایش خطاها به معنای افزایش وقفه در خدمات به مشتریان است و این به کاهش درآمد منجر میشود که برای هیچ شرکتی مطلوب نیست. از ابتدای ظهور سیستمهای برق، مهندسان و اپراتورها همیشه به جمعآوری اطلاعات مفید در مورد دستگاههای مختلف در یک پست برق علاقهمند بودهاند تا بتوانند سلامت سیستم خود را بهتر ارزیابی کنند، مشکلات احتمالی را پیشبینی کنند و در صورت وقوع خطا، مشکل را به سرعت تحلیل و رفع کنند تا داراییهای با ارزش خود را محافظت کرده و خدمات مداوم به مشتریان خود را بهبود بخشند.
پستهای اولیه شامل رلهها و کنتورهای مکانیکی بودند که به سختی از ضبط اطلاعات پشتیبانی میکردند و هیچگونه امکانات ارتباطی نداشتند. ضبط کنندههای خطا اطلاعات را عمدتاً به صورت نمودارهای کاغذی ثبت میکردند، بنابراین خواندن و تحلیل این اطلاعات فرآیند سادهای نبود.
عدم وجود ارتباطات باعث میشد هر گونه تعمیر و نگهداری یا رفع عیب پرهزینه و طولانی باشد زیرا پرسنل مجبور بودند به پستهایی که اغلب دور و دسترسی به آنها سخت بود اعزام شوند.
پستهای برق مدرن
با معرفی فناوری ریزپردازنده، دستگاههای حفاظت و کنترل دیجیتال هوشمندتر شدند. دستگاههای الکترونیکی هوشمند جدید (IED) ها میتوانند اطلاعات مربوط به پارامترهای مختلف یک سیستم را جمعآوری و ضبط کنند، آنها را بر اساس منطق پیچیده در کسری از ثانیه پردازش کنند و در شرایط غیرعادی تصمیمگیری کرده و دستورات کنترلی را به کلیدها و قطعکنندهها ارسال کنند تا خطا را برطرف کنند.
علاوه بر قابلیت پردازش برتر خود، دستگاههای مدرن پست برق میتوانند اطلاعات را برای مدت معینی در حافظه داخلی خود نگهداری کرده و این اطلاعات را برای مطالعه و تحلیل بیشتر به برنامههای ثالث منتقل کنند IED . ها اکنون میتوانند اطلاعات را از طریق انواع مختلف ارتباطات به کاربر محلی یا راه دور ارسال کنند. این امر به اپراتورها انعطاف بیشتری میدهد تا چگونه و کی اطلاعات را پردازش کنند تا زمان بازیابی سریعی از وقفه در پست برق داشته باشند.
با در دسترس بودن اطلاعات بیشتر به صورت راه دور، سیستمهای نظارتی جدیدی توسعه یافتند تا کار مدیر سیستم در مرکز کنترل را تسهیل کنند. سیستم نظارت و گردآوری دادهها (SCADA) میتواند اطلاعات را از IEDهای مختلف در یک سیستم برق از طریق روشهای مختلف ارتباطی جمعآوری کرده و سپس با استفاده از فناوریهای تصویری مختلف آنها را کنترل و نظارت کند و حتی کار نظارت را بر اساس پارامترها و الگوریتمهای از پیش تعریفشده خودکار کند.
یک رابط انسان و ماشین (HMI) در هر پست برق مستقر میشود تا به اپراتورها قابلیت کنترل و نظارت محلی را ارائه دهد که اغلب در طول پیکربندی، راهاندازی یا نگهداری پست برق ضروری است.
پست دیجیتال، خودپیکربندی و استانداردها
فناوری کنترل و حفاظت دیجیتال از زمان معرفی اولین دستگاههای دیجیتال در حال تکامل بوده است. هرچه دستگاهها هوشمندتر و توانمندتر شدند، مسئولیتهای بیشتری از انسان به دستگاه منتقل شد. برخلاف فناوریهای دیجیتال اولیه که در آن اپراتور باید با بیتها و بایتها روی یک رابط کاربری اولیه کار میکرد تا هر پارامتر سیستم را تعریف کرده و مطمئن شود همه عناصر سیستم به درستی پیکربندی شدهاند تا پردازش و ارتباطات به درستی کار کنند، فناوریهای جدید به کاربران اجازه میدهند بیشتر روی جنبههای سطح بالای معماری سیستم تمرکز کنند و وظایف خستهکننده تعریف جزئیات هر بخش از پیکربندی سیستم را بر عهده بگیرند.
در ابتدای دوران دیجیتال، هر تولیدکننده رویکرد خاص خود را برای تفسیر و پیادهسازی عناصر مختلف در یک سیستم هوشمند داشت. این رویکردهای مختلف منجر به عدم همخوانی و وابستگی به فروشنده شدند. استانداردهای جدیدی توسعه یافتهاند تا اطمینان حاصل کنند که دستگاههای مختلف از فروشندگان مختلف به یک روش از پیش تعریفشده عمل میکنند. این استانداردها به کاربران انعطافپذیری و آزادی بیشتری میدهند تا بتوانند عملکردهایی را که برایشان مناسبتر است انتخاب کنند بدون اینکه مجبور باشند زیاد روی تولیدکننده تمرکز کنند.
اگرچه دسترسی از راه دور به اطلاعات دید بیشتری به اپراتورها نسبت به سیستم میدهد، اما چالشها و نگرانیهای جدیدی نیز به همراه دارد. تبادل اطلاعات از راه دور و اغلب از طریق رسانههای مشترک ، امنیت سایبری را به یکی از مهمترین ملاحظات در هر سیستم تبدیل میکند.
کلان دادهها (Big data)و پردازش دادههای غیرعملیاتی
در سالهای اولیه فناوری دیجیتال، تعداد محدودی از نقاط داده روی هر دستگاه موجود بود و هزینه بالای ارتباطات به همراه نرخ تبادل کند داده ها ، جمعآوری حجم بالایی از دادهها از هر پست برق را غیرعملی میکرد. فقط دادههای ضروری عملیاتی به مراکز کنترل ارسال میشد و خطوط ارتباطی با دقت برنامهریزی میشدند تا پهنای باند و هزینه ارتباطات به حداقل برسد.
تحول سریع در فناوریهای ارتباطات و پردازش اکنون به مدیران سیستم این امکان را میدهد که نقاط داده عملیاتی و غیرعملیاتی بیشتری را از پستهای برق خود جمعآوری کنند. این اطلاعات اکنون میتوانند به روشهای مختلفی با استفاده از نرمافزارهای گوناگون پردازش شوند تا سیستم برق به طور کارآمدتری نظارت شود. این پیشرفت فناوری دید بیشتری به سلامت کلی سیستم و اطلاعات مفیدی برای کاربردهای دیگر مانند نگهداری مبتنی بر شرایط و پایش داراییها فراهم میکند.
روشهای ارتباطی فیزیکی در پستهای برق
اتصال به یک پست برق و دریافت اطلاعات حیاتی از دستگاههای دور از طراحان سیستم همیشه چالشهایی را برای آنها ایجاد کرده است. پستهای برق از نظر اندازه و اهمیت متفاوت هستند. بسیاری از پستها در مناطق دورافتاده قرار دارند که ارتباط، اغلب بزرگترین مشکل برای نظارت بر یک پست برق است.
روشهای اولیه: مودم، سریال، اترنت مسی، فیبر و رادیو
نظارت اولیه از راه دور با استفاده از مودمها در تلفنها یا خطوط اجارهای آغاز شد. در زمانی که اکثر دستگاههای میدانی قابلیتهای ارتباطی محدودی داشتند، این روشهای ارتباطی برای بیشتر مواقع کافی بودند. روشهای اولیه شامل استفاده از دستگاه گیرنده میدان بود که اطلاعات را از دستگاههای سریالی جمعآوری کرده و آنها را به یک ایستگاه اصلی بر اساس زمانبندی زمانی مشخص شده از طریق مودم ارسال میکردند. تجمیع
اطلاعات بهبود کارایی ارتباطی را افزایش داد و هزینهها را با ارسال دادهها به صورت گروهی به جای ارسال بستههای کوچک از دستگاههای مختلف در طول زمان کاهش داد.
پستهای برق مدرن
در حال حاضر، اکثر دستگاهها در پستهای برق مدرن از طریق پیوندهای اترنت(ethernet) ارتباط برقرار میکنند. اطلاعات از دستگاههای مختلف از طریق رسانههای مختلف ارتباطی به مراکز کنترل ارسال میشود. شرکتهای امدادرسانی به طور معمول زیرساخت ارتباطات داخلی خود را با استفاده از لینکهای فیبر نوری یا سیستمهای شبکهای رادیویی ایجاد میکنند، اما در برخی موارد، به ویژه در مناطق دورافتاده یا پستهای کوچکتر، استفاده از مودمهای سلولی عملیتر است.
ملاحظات
استفاده از زیرساخت عمومی مانند شبکههای سلولی میتواند هزینههای نگهداری را کاهش دهد، اما موجب نگرانیهایی درباره امنیت و در دسترس بودن میشود. اطمینان از ارائه راهحلهای ارتباطی قوی برای حفظ عملیات قابل اعتماد و امن در پستهای برق با هر اندازه و موقعیتی، امری حیاتی است.
روشهای ارتباطی فیزیکی در پستهای برق
اتصال به یک پست برق و دریافت اطلاعات حیاتی از دستگاههای دور از طراحان سیستم همیشه چالشهایی را برای آنها ایجاد کرده است. پستهای برق از نظر اندازه و اهمیت متفاوت هستند. بسیاری از پستها در مناطق دورافتاده قرار دارند که ارتباط، اغلب بزرگترین مشکل برای نظارت بر یک پست برق است.
روشهای اولیه: مودم، سریال، اترنت مسی، فیبر، رادیو، سلولی
نظارت اولیه از راه دور با استفاده از مودمها در تلفنها یا خطوط اجارهای آغاز شد. در زمانی که اکثر دستگاههای میدانی قابلیتهای ارتباطی محدودی داشتند، این روشهای ارتباطی برای بیشتر مواقع کافی بودند. روشهای اولیه شامل استفاده از دستگاه دروازه در میدان بود که اطلاعات را از دستگاههای سریالی جمعآوری کرده و آنها را به یک ایستگاه اصلی از طریق مودم ارسال میکردند بر اساس زمانبندی زمانی مشخص شده. تجمیع اطلاعات بهبود کارایی ارتباطی را افزایش داد و هزینهها را با ارسال دادهها به صورت گروهی به جای ارسال بستههای کوچک از دستگاههای مختلف در طول زمان کاهش داد.
پستهای برق مدرن
در حال حاضر، اکثر دستگاهها در پستهای برق مدرن از طریق پیوندهای اترنت ارتباط برقرار میکنند. اطلاعات از دستگاههای مختلف از طریق رسانههای مختلف ارتباطی به مراکز کنترل ارسال میشود. شرکتهای امدادرسانی به طور معمول زیرساخت ارتباطات داخلی خود را با استفاده از لینکهای فیبر نوری یا سیستمهای شبکهای رادیویی ایجاد میکنند، اما در برخی موارد، به ویژه در مناطق دورافتاده یا پستهای کوچکتر، استفاده از مودمهای سلولی عملیتر است.
ملاحظات
استفاده از زیرساخت عمومی مانند شبکههای سلولی (Cellular network)میتواند هزینههای نگهداری را کاهش دهد، اما موجب نگرانیهایی درباره امنیت و در دسترس بودن میشود. اطمینان از ارائه راهحلهای ارتباطی قوی برای حفظ عملیات قابل اعتماد و امن در پستهای برق با هر اندازه و موقعیتی، امری حیاتی است.
اجزا اتوماسیون پست های فشار قوی
در یک سیستم کنترل خودکار پست برق، از اجزای مختلفی برای جمعآوری اطلاعات در مورد پارامترهای مختلف سیستم، نظارت بر آنها و در سطح بالاتر تجزیه وتحلیل این اطلاعات و اتخاذ تصمیمات بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل استفاده میشود. اگرچه برخی دستگاهها اغلب از خط کنترل و محافظت عبور میکنند، اما بهطور کلی میتوان آنها را به پنج گروه زیر تقسیم کرد:
۱ Gateway.(پلتفرم اتوماسیون)
- تجمیع داده
- ترجمه پروتکل
- توزیع داده
- پردازش منطقی
.2ورودی/خروجی توزیعشده (Distributed IO)
3. دستگاههای الکترونیکی هوشمند (IEDs) رلههای حفاظت، کنتورهای هوشمند و غیره
4. SCADA
- تاریخچه
- مدیریت رویداد و هشدار
- اطلاع رسانی به کاربر
۴.. HMI پست برق
- مدیریت هشدار
- اطلاعات سلامت سیستم
- ابزار راهاندازی
این اجزا و ابزارها به مهندسان و اپراتورها این امکان را میدهند که اطلاعات را از دستگاههای مختلف جمعآوری کرده و آنها را برای نظارت و کنترل به مراکز مدیریت ارسال کنند، همچنین باعث میشوند که عملیات پست برق به طور کلی بهبود یابد و به سیستمهای پایدار و کارآمدتری تبدیل شود.
به طور کلی اتوماسیون در پستهای فشار قوی با استفاده از فناوریهای پیشرفته برای بهبود کارایی و اطمینان شبکههای برق انجام میشود. این سیستمها شامل اجزای مختلفی مانند دروازهها (Gate)، دستگاههای الکترونیک هوشمند (IEDs)، سیستمهای SCADA و رابطهای کاربری (HMI)هستند.
این فناوریها به جمعآوری و تحلیل سریع اطلاعات کمک کرده و امکان واکنش سریع به مشکلات را فراهم میکنند. اتوماسیون در پستهای فشار قوی منجر به افزایش بهرهوری، کاهش هزینهها، بهبود پایداری و ایمنی شبکه برق میشود.
