زمان کنونی: 10-23-2018, 04:11 AM درود مهمان گرامی! (ورودثبت نام)



ساختار سیستم DCS کاربردی در پست های فشار قوی


ارسال موضوع  ارسال پاسخ 
  • 0 رأی - میانگین امیتازات : 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
امتیاز موضوع:
 
ساختار سیستم DCS کاربردی در پست های فشار قوی
نویسنده پیام
D C S آفلاین
کاربر خیلی فعال
****

ارسال ها: 31
تاریخ عضویت: Jul 2014
اعتبار: 1
ارسال: #1
ساختار سیستم DCS کاربردی در پست های فشار قوی
4-1 مقدمه
با توجه به گران بودن تجهیزات در پست های فشار قوی ، وجود سیستم های کمکی مانند کنترل ، نظارت و حفاظت در این پست ها ضروری می باشد. علاوه براین با توجه به این که پست های فشار قوی گره های شبکه قدرت هستند، عملکرد صحیح تجهیزات هر پست فشار قوی تاثیر عمده ای بر عملکرد کل شبکه دارد. لذا انجام حفاظت یا نظارت و کنترل دقیق تجهیزات در پست ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
به مجموعه ای از تجهیزات که عملکردهای حفاظت ، کنترل و نظارت را در پست ها انجام
می دهند، تجهیزات ثانویه اطلاق می شود. از نظر سیستم ثانویه ( سیستم کنترل ) می توان پست های فشار قوی را به دو دسته با کنترل مرسوم و با کنترل اتوماسیون تقسیم کرد.
در نوع اول ، تجهیزات فشار قوی که در محوطه پست قرار دارند را بوسیله کابل از محوطه به اتاق کنترل متصل می کنند. در اتاق کنترل تجهیزات حفاظت ، نظارت وکنترل در تابلوهایی نصب شده اند و اطلاعات پس از ورود به اتاق کنترل ، وارد این تابلوها می شوند. شمای کلی پست و تجهیزات بصورت دیاگرام تک خطی بر روی تابلوهای کنترل پیاده سازی می شوند. در این سیستم بسیاری از تجهیزات ( مانند رله های کمکی ) از نوع الکترومکانیکی و یا الکترونیکی هستند. عملکردهای حفاظت و کنترل تقریباً به صورت مستقل و مجزا پیاده سازی شده وارتباط آنها با
سیم کشی برقرار می شود.
در سیستم های نوع دوم ، از تجهیزات دیجیتال برای پردازش و از شبکه های مخابراتی دیجیتال برای انتقال اطلاعات استفاده می شود. اطلاعات تجهیزات کنترل ، حفاظت و نظارت از نوع دیجیتال هستند. ارتباط اپراتور با سیستم به جای تابلوهای کنترل بوسیله یک یا چند کامپیوتر برقرار شده و برای پیاده سازی اینترلاک بین تجهزات به جای رله های کمکی از نرم افزار استفاده می شود.
در این فصل قصد داریم که ابتدا به معرفی سیستم های مقیاس وسیع ، که پست هم نوعی از آن می باشد ، پرداخته و پس از آن ساختار اتوماسیون پست را شرح دهیم.
4-2 سیستم های مقیاس وسیع
در تکنولوژی پیشرفته امروز ، اغلب سیستم ها از ترکیب و ارتباط ماشین ها ، واکنش ها و فرایندها متعدد تشکیل شده اند. این ارتباط از طریق جریان مواد ، شبکه اطلاعات ، شبکه انتقال نیرو و انرژی اتصالات مکانیکی و ... ایجاد می شود. تحلیل ، طراحی و اعمال سیستم کنترل به صورت یکپارچه برای چنین سیستم های که سیستم های ابعاد وسیع خوانده می شوند ، کاری پیچیده و گاهی غیر عملی وغیر ممکن به نظر می رسد. استفاده از کامپیوترهای سریع تر یا با حافظه بیشتر به تنهایی راهگشای این مسائل نمی باشند. بلکه توسعه روش هایی جهت تبدیل مسأله به زیر مسأله های مرتبط به هم و حل مرحله به مرحله ، معقولانه تر به نظر می رسد.
تعریف واحدی برای سیستم های ابعاد وسیع وجود ندارد. ویژگی پیچیده بودن کلی سیستم و قابلیت تجزیه به زیر مسأله های مرتبط ، در تعاریف مشترک است. عبارت « ابعاد وسیع » به معنی بزرگ بودن ابعاد فیزیکی سیستم نیست. برای مثال یک تراشه الکترونیک به ابعاد 1×4 سانتی متر ، از آنجایی که از تعداد زیادی عنصر مرتبط تشکیل شده است ، سیستم ابعاد وسیع خوانده می شود. این سوء تعبیر ممکن است از عبارت « ابعاد وسیع » ناشی باشد. به همین دلیل بعضی از نویسندگان عبارت
« مقیاس بزرگ » را برای این مفهوم انتخاب کرده اند.
مسأله عمده ای که تئوری سیستم های ابعاد وسیع با آنها مواجه است عبارتند از :
الف ) تعداد زیر سیستم ها که به بزرگی ابعاد دینامیکی کل سیستم می انجامد.
ب ) نامعین بودن مدل
ج ) محدودیت در ساختار کنترل کننده ها
ساختارهای خاص سیستم های ابعاد وسیع ، اغلب اجازه جمع آوری کلیه اطلاعات سیستم در یک نقطه و صدور فرمان های کنترلی به صورت متمرکز و ارسال آنها را نمی دهد. برای مثال در یک شبکه قدرت که زیر سیستم ها فاصله جغرافیایی زیادی دارند ، امکان ارسال بلادرنگ اطلاعات به یک کنترل کننده مرکزی وجود ندارد. در این گونه سیستم ها اغلب از کنترل غیر متمرکز که در آن هر زیر سیستم سیگنال های کنترل را از خروجی های همان زیر سیستم بدست می آورد ، استفاده
می شود. در سیستم هایی مانند سیستم های ترافیک که اثرات زیر سیستم های مجاور بسیار بیشتر از زیر سیستم های دور از هم است و نیز به علت تعداد زیر سیستم ها، اعمال کنترل متمرکز عملی
نمی باشد وتبادل اطلاعات بین کنترل کننده های مجاور باعث بهبود نسبی عملکرد سیستم خواهد شد.
در فرایندهای شیمیایی که جریان مواد اغلب به صورت زنجیره ای است ، اگر جریان اطلاعات بین کنترل کننده های محلی نیز به همان صورت باشد ، پاسخ بهتری از سیستم انتظار می رود.
سیستم های ابعاد وسیع با مسائل خاصی از قبیل پیچیدگی و بزرگ بودن مدل سیستم ، نامعینی و عدم وجود اطلاعات کامل جهت مدل سازی و محدودیت های ساختاری انتقال اطلاعات مواجه هستند. بررسی ، تحلیل و طراحی کنترل کننده ها و هماهنگ سازها در این سیستم ها نیاز به تئوری و استراتژی های خاص دارد. تئوری این روش ها از اوایل دهه 1970 شروع و گسترش پیدا نمود. آئوکی از اولین کسانی بود که به کنترل غیر متمرکز توجه نمود. این موضوع تا اواخر دهه هفتاد گسترش زیادی پیدا نمود. ونگ و دیویسون مقادیر ویژه تغییر ناپذیر تحت کنترل غیر متمرکز را معرفی نمودند. مزارویچ و همکارانش استراتژی چند سطحی را برای حل مسائل سیستم های ابعاد وسیع گسترش دادند. سپس روش های سیستماتیک در مساله کنترل چند لایه توسط رستوریک بوجود آمد. به دنبال این تحقیقات تئوری ، کاربردهای عملی این روش ها مورد بررسی قرار گرفت. کاربرد روش های کنترل سیستم های ابعاد وسیع در کنترل کیفیت رودخانه ، مدیریت تولید ،
سیستم های تولید و انتقال نیروی الکتریکی ، مسیریابی دینامیکی سیستم های مخابراتی ، کنترل سازه های فضایی انعطاف پذیر بزرگ ، کنترل کوره های رشد کریستال چند ناحیه ای ، پایدار سازی و کنترل فضاپیماهایی با ساختار متغیر وبسیاری کاربردهای دیگر در مقالات آمده است.
4-3 ساختار سیستم اتوماسیون پست
در یک سیستم اتوماسیون پست، توابع حفاظت ، کنترل و نظارت با بهره گیری از تکنولوژی ریز پردازنده ها ونیز شبکه های مخابراتی برای انتقال اطلاعات دیجیتال ، اجرا می شوند.
پیش از توصیف ساختار یک سیستم اتوماسیون پست ، ابتدا به بررسی اجمالی عملکرد سیستم کنترل مرسوم که در نحوه شکل گیری ساختار سیستم اتوماسیون پست نقش اساسی دارد، می پردازیم. در خصوص ورود تکنولوژی کنترل دیجیتال به پست های فشار قوی لازم است دو مسئله مهم زیر مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. مساله اول ، نیازمندیهای اساسی و اولیه سیستم مرسوم کنترل در پست های فشار قوی و شبکه های قدرت ، و مساله دوم قابلیت ها وامکانات سیستم های دیجیتال
می باشد.
در سیستم های مرسوم کنترل ، برای انتقال اطلاعات از خروجی های دو وضعیتی و رله های کمکی استفاده می شود به همین دلیل اطلاعات از سوئیچگیر تا بالادست ( اتاق کنترل ) بسختی منتقل می گردد. همچنین نمایش اطلاعات برای اپراتور به فضا و تجهیزات نسبتاً زیادی نیاز دارد که بطور نمونه می توان به اطلاعات مربوط به آلارم ها ( هشدار ها ) ومقادیر اندازه گیری روی تابلوهای کنترل اشاره کرد. از سوی دیگر این روش انتقال اطلاعات نیازمند حجم بالایی از مصرف کابل می باشد. در این سیستم ها برای هر عملکرد کنترلی یا نظارتی یک واحد مستقل مورد نیاز است که بطور نمونه می توان به واحدهای ثبات خطا و وقایع ، واحد آلارم یا واحدهای اندازه گیری اشاره کرد. کثرت تجهیزات استفاده شده و بالابردن حجم کابل کشی و سیم رله کمکی مشکلات زیادی را بدنبال دارد.
در سیستم های با کنترل دیجیتال به جای استفاده از تجهیزات الکترونیکی و الکترومکانیکی و تابلوهای مختلف ، از نرم افزار پیاده سازی شده استفاده می شود و به همین دلیل استفاده از نرم افزار ، پایه و اساس یک سیستم اتوماسیون جهت انتقال و پردازش اطلاعات می باشد.
برای بررسی صحیح ساختار کلی اتوماسیون بهتر است که بر مبنای مسیر انتقال و پردازش اطلاعات و سطوح کنترلی شکل گرفته در این سیستم و چگونگی پیاده سازی عملکردهای مختلف یک سیستم مرسوم را مورد بررسی قرار داد. بطور کلی با توجه به مسیر انتقال اطلاعات و پیاده سازی تجهیزات پردازشگر ، یک سیستم کنترل دیجیتال پست به چهار سطح کلی تقسیم می شود :
سطح عملکرد Process level
سطح بی Bay level
سطح ایستگاه Station level
سطح شبکه Network Level
با توجه به سطوح بیان شده فوق الذکر در ادامه به بررسی نحوه پیاده سازی عملکردهای اساسی وتشریح سیستم اتوماسیون پست می پردازیم. ( این سطوح بصورت شماتیک در شکل (4-1) نشان داده شده است )












شکل(4-1)ساختار سیستم اتوماسیون پست
4-3-1 سطح عملکرد
سطح عملکرد یا سطح فیلد ، تجهیزات زیر را شامل می شود :
1- کابل کشی برای ارتباط تجهیزات اولیه
2- کلیدهای کمکی برای نشان دادن وضعیت های سوییچگیر
3- رله های الکترومکانیکی یا الکترونیکی
4- ترانسفورماتورهای اندازه گیری ( به شکل مرسوم یا ترانسفورماتور های ولتاژ وجریان نوری)
5- سنسورهایی برای اندازه گیری پارامترهای غیر الکتریکی مانند فشار گاز ، حجم روغن و دما
6- اتصالات مخابراتی
پس بطور کلی می توان مجموعه تجهیزات فشار قوی مستقر در سوئیچگیر را سطح عملکرد یا سطح فیلد دانست . در این سطح ، اطلاعات خام شامل مقادیر جریان و ولتاژ و نیز وضعیت تجهیزاتی نظیر کلید یا *****یرنر تهیه می گردد. همچنین فرامین کنترلی دریافت شده و به تجهیزات این سطح اعمال می شود.
در پست های مرسوم و سیستم های اولیه اتوماسیون ، اطلاعات تجهیزات سوئیچگیر با استفاده از کابل به ادوات حفاظتی مربوطه که در اتاق فرمان نصب شده اند منتقل می گردد. همچنین در سیستم های معمولی ، این اطلاعات بصورت بلعکس نیز از اتاق فرمان با کابل به تجهیزات سطح بی وارد می شود.
با گسترش صنعت ریزپردازنده و پیشرفت تکنولوژی کارتهای الکترونیکی و تجهیزات الکترونیکی هوشمند( LED) ساختار و معماری سیستم کنترل اتوماسیون پست روز به روز در حال تغییر و تحول می باشد. در سیستم های نوین حافظت و کنترل دیجیتال برای دریافت اطلاعات عملیاتی یا موقعیتی ونیز اعمال فرامین به سوئیچگیر و تجهیزات مربوطه ، یک واحد الکترونیکی مخصوص
( بنام BCU ) طراحی و در نزدیک تجهیزات محوطه در کابینت مربوطه نصب میشود.
این واحدهای الکترونیکی ، اطلاعاتی مانند وضعیت تجهیزات فشار قوی ( مانند باز یا بسته بودن کلید ) و مقادیر آنالوگ خروجی ترانسهای جریان و ولتاژ و سایر کمیتهای مختلف را دریافت کرده و به اطلاعات دیجیتال تبدیل می کنند و سپس این اطلاعات دیجیتال از طریق کانالهای ارتباطی به سطح بالاتر منتقل می شوند. در برخی موارد اطلاعات دریافتی پیش پردازش شده ودر صورت لزوم برخی هشدارها و یا فرامین کنترلی صادر می شود. سپس اطلاعات فوق از طریق یک ارتباط سریال در اختیار تجهیزات سطح کنترلی بالاتر قرار می گیرد.
نحوه طراحی و نصب کلیدها و چگونگی پردازش این اطلاعات بایستی براساس تجارب ودانش موجود در زمینه چگونگی بهره برداری از تجهیزات فشار قوی وشناسایی مکانهای آسیب پذیر سیستم و انواع آسیب های ممکن انجام گیرد.
بطور مثال استفاده از سنسورهای نوری به همراه دیسک های متحرک به جای کنترل های کمکی در کلیدهای فشار قوی ، علاوه بر امکان ارسال اطلاعات موقعیت کلید ( باز و بسته ) , امکان بررسی کیفیت عملکرد و بدست آوردن منحنی های عملکرد مختلف کلید را در شرایط گوناگون فراهم می کند. توسط سنسورهای نوری میزان حرکت دیسک و زمان آن اخذ شده و مورد تحلیل قرار می گیرد.
مقادیر و منحنی های بدست آمده را می توان با شاخص های استاندارد مقایسه نموده و قبل از وقوع هر گونه خرابی در سیستم ، آنرا پیش بینی کرده و از ایجاد خسارت وخاموشی بی مورد جلوگیری بعمل آورد. سنسورهای اندازه گیری فشار گاز از جمله سنسورهای مناسب برای نظارت بر تجهیزات دارای عایق گاز SF6 هستند.
بطور کلی عمل پردازش و مقایسه داده ها با محدودیت های استاندارد در تجهیزات الکترونیکی هوشمند و در سطح عملکرد انجام می شود.
برای ارتباط سطح عملکرد با سطح بالاتر( سطح بی ) عموماً یکی از دو روش زیربکار می رود :
1- ارتباط نقطه به نقطه : در این روش هر واحد سطح عملکرد تنها به یکی از واحدهای سطح بی متصل می شود.
2- ارتباط شبکه ای : در این روش چند واحد سطح عملکرد از طریق یک شبکه کامپیوتری LAN به سطح بی منتقل می شوند.
با توجه به مسافت انتقال نسبتاً زیاد برای سیگنالهای اطلاعاتی و وجود میدانهای مغناطیسی قوی در پستهای فشار قوی و در نتیجه به منظور جلوگیری از ایجاد هر گونه نویز و اغتشاش در سیگنال اطلاعات ارسالی ، نوع وسیله ارتباطی ( رسانه انتقال ) از نوع فیبر نوری انتخاب می گردد. بطور خلاصه می توان گفت که بکارگیری تجهیزات هوشمند در سطح عملکرد باعث افزایش قابلیت ودسترس پذیری سیستم و کاهش حجم کابل کشی وافزایش میزان اطلاعات سیستم در مورد تجهیزات فشار قوی می گردد. عمده ترین مکانهای نصب تجهیزات هوشمند در سطح عملکرد را
می توان به شرح زیر بیان کرد :
1- کلیدهای فشار قوی
2- ایزولاتورها
3- سوییچگیرهای GIS
4- ترانسفورماتور های قدرت
5- ترانسفورماتورهای ولتاژ نوری وترانسفورماتورهای جریان نوری
بدلیل تازگی واستاندارد نبودن ساختار این سطح از ساختار کنترل ( سطح عملکرد ) وتنوع محصولات آن ، استفاده از این تجهیزات بایستی با درنظر گرفتن مسائل مختلفی مانند امکان توسعه پست و تجهیزات سازندگان متفاوت انجام شود.
4-3-2 سطح بی
سطح بی از نظر موقعیت مکانی بسیار نزدیک به تجهیزات محوطه پست ( سطح فیلد ) می باشد. به عبارت دیگر :
- برای تجهیزاتی در سطح ولتاژ فشار متوسط (MV) ، اتاقک های مخصوص به این سطح ولتاژ تعبیه می شود. تجهیزات الکترونیکی هوشمند جهت انجام حفاظت و کنترل ، مستقیماً در داخل این اتاقک ها قرار داده می شوند و به این ترتیب حجم کابل کشی نیز کاهش پیدا می کند.
- برای سوییچگیرهای فشارقوی ، باید میان پست های با عایق هوا (AIS) و پست های با عایق گاز (GIS ) SF6 تمایز قائل شد. معمولاً پست های GIS در داخل یک ساختمان جا داده می شوند تا در مقابل باران ، تغییرات دما ، باد و آلودگی محافظت شوند. در این پست ها ، اتاقک های کنترل و حفاظت در داخل ساختمان و در کنار سوییچگیر واقع می شوند تا حجم کابل کشی کاهش یابد. در پست های AIS ، نزدیک بی کیوسک ها یا اتاقک های مخصوص سطح بی ساخته می شود. با وجود آنکه ارتباطات مخابراتی میان سطح ایستگاه وسطح بی ، باعث کاهش حجم کابل کشی می گردد ولی مقدار قابل توجهی از کابل میان کیوسک های بی و تجهیزات اولیه باقی می ماند.
داده های مربوط به تجهیزات فشار قوی یا از طریق سطح فیلد و یا بطور مستقیم به سطح بی وارد می شود. این داده ها شامل اطلاعات پیش پردازش شده ( توسط پردازش گره های اولیه ) ، خروجی مبدلهای جریان وولتاژ و برخی اطلاعات موقعیتی و عملکردی کلیدها و *****یونرها می باشد. در سیستم های اتوماسیون اولیه ، با توجه به عدم استفاده از تجهیزات دیجیتال در سطح عملکرد، کلیه این اطلاعات بوسیله کابل منتقل می گردید.
همانگونه که پیش از این نیز اشاره شد ، یکی از اهداف پیاده سازی سیستم اتوماسیون در پست های فشار قوی کاهش هزینه های مربوط به سیستم کابل کشی است. مساله فوق همراه با لزوم استقلال کنترل و نظارت بر فیدرهای مختلف از یکدیگر ، موجب شکل گیری ساختار توزیع شده در سیستم کنترل دیجیتال شده است.
همانطور که گفته شد ، در پست های معمولی کلیه تجهیزات حفاظتی پست به همراه تابلوهای کنترل و تجهیزات جانبی ، در اتاق کنترل قرار دارند و اطلاعات سطح عملکرد با استفاده از کابل و از طریق کانال های کابل به اتاق کنترل وتابلوهای مربوطه منتقل می شود.
در پست های مرسوم ، تابلوهای کنترل علاوه بر اینکه محل نصب برخی از تجهیزات جهت کنترل عملکرد فیدرهای مختلف می باشند، عملیات دیگری مانند اینترلاک وسنکرونایزینگ را نیز به عهده داشته و از طریق تجیهزات نصب شده درونی وظیفه ارتباط با اپراتور وارائه اطلاعات مربوط به سیستم نظارت را نیز انجام می دهد.
در حالیکه در سیستم های اتوماسیون عملیات کنترلی مربوط به فیدرها و عملکردهای نظارتی آنها از یکدیگر تفکیک می شوند که این جداسازی عمدتاً به صورت زیر انجام می گیرد :
به هر فیدر، یک واحد پردازش گر دیجیتال به نام واحد کنترل بی ( با بطور اختصار BCU ) اختصاص داده میشود. در این واحد علاوه بر اینکه وظیفه دریافت ، جمع آوری و پردازش اطلاعات مربوط به فیدرانجام می شود. همه عملیات کنترلی مربوطه نظیر اینترلاک بین کلید و ایزولاتورها نیز بصورت نرم افزاری در این واحد پیاده سازی می گردد. هر واحد کنترل بی بر اساس نیازمندیهای طرح و تجارب فنی سازندگان آن، اطلاعات مورد نیاز سیستم نظارت وکنترل بی مربوط به خود را از طریق ارتباط موجود که عموماً یک شبکه کامپیوتری محلی ( LAN) می باشد ، به کامپیوتر مرکزی بالا دست (سطح ایستگاه ) ارسال می نماید. شبکه کامپیوتری مورد بحث فوق , در دو سطح متفاوت شامل شبکه اتاق کنترل و شبکه کنترل بی پیاده سازی می شود. کامپیوتر مرکزی وظیفه جمع آوری ، هماهنگ کردن و نمایش مناسب اطلاعات نظارتی و برقراری منطق سراسری کنترل پست مانند اینترلاک بین فیدرهای مختلف را برعهده دارد. علاوه بر این ، اپراتور پست از طریق این کامپیوتر فرامین لازم را صارد کرده و اطلاعات مورد نیاز را ذخیره یا منتقل می سازد و همچنین می تواند با تجهیزات سطح بی ارتباط برقرار کند.
با توجه به مطلب فوق در نظر گرفتن این مطلب که در همه پست ها ( معمولی یا اتوماسیون ) سیستم حفاظتی فیدرها معمولاً بصورت مستقل از یکدیگر اجرا می شود ( البته در برخی طرحهای کوچک این استقلال وجود ندارد) ، ساختار توزیع شده سیستم ثانویه ( سطح بی ) بصورت زیر اجرا می شود :
تابلوهای واحد کنترل بی و تجهیزات حفاظتی و اندازه گیری مربوط به هر فیدر فشار قوی در کیوسک یا اتاقکی در محوطه ودر کنار فیدر مربوطه نصب شده و اطلاعات سطح فیلد از فیدر وارد سطح بی در اتاقک کنترل مذکور ( BCR ) می شود و بدین ترتیب سیگنال ارسالی در این حالت نسبت به سیستم اتوماسیون متمرکز فاصله کوتاهی را طی می کند.
مهمترین فعالیت های سطح کنترلی بی را می توان بصورت زیر بیان کرد:
1- حفاظت فیدر و ثبت اطلاعات مربوط به خطا
2- دریافت و پردازش اطلاعات وضعیتی وعملکرد فیدر مربوطه
3- دریافت ومحاسبه پارامترهای الکتریکی فیدر مانند ولتاژ ، جریان ، توان و انرژی
4- برقراری اینترلاک درونی فیدر
5- فراهم کردن امکان کنترل تجهیزات فیدر از اتاقک کنترل بی بصورت محلی
6- ثبت وقایع و حوادث و زماندار کردن آنها با دقت مناسب ( برچسب زمانی )
7- ارسال اطلاعات لازم فیدر به سطح کنترلی بالاتر ( سطح ایستگاه ) شامل :
- مقادیر پارامترهای الکتریکی
- اطلاعات موقعیتی وعملکردی فیدر
- اطلاعات ثبت شده وقایع و حوادث
- اطلاعات مربوط به خطا
- هشدار لازم
- اطلاعات عملکردی وموقعیتی سیستم حفاظت
8- دریافت اطلاعات مربوط به فیدر از سطح کنترل بالاتر ( سطح ایستگاه ) شامل :
- فرامین کنترلی
- سیگنال همزمانی ( سنکرونیزاسیون )
- تنظیم تجهیزات حفاظتی و کنترلی
- درخواست های مختلف برای اطلاعات نظارتی و آماری
- انجام رویه های کنترل اتوماتیک
- کنترل ولتاژ
9- انجام وظایف مخابراتی برای تبادل اطلاعات چ
همانگونه که می دانید در پست های معمولی ثبت مقادیر مربوط به خطا بصورت متمرکز و در دستگاهی بنام ثبات خطا ( Fault Recorder ) انجام می شود. در حالیکه در پست های با سیستم اتوماسیون ، رله های دیجیتال امکان استفاده از پردازنده های قدرتمند و داشتن حافظه ، قابلیت ثبت و ذخیره اطلاعات خطا را دارا می باشند. لذا عمل ثبت وذخیره اطلاعات خطای مربوط به هر فیدر بوسیله رله های حفاظتی فیدر آن انجام شده وسپس این اطلاعات از طریق LAN بین سطح بی و سطح ایستگاه ( اتاق کنترل ) در اختیار کامپیوتر مرکزی قرار میگیرد.
دریافت و پردازش اطلاعات موقعیت و عملیات فیدر ( مانند وضعیت باز یا بسته بودن کلیدها ) بوسیله واحد کنترل بی انجام شده واین اطلاعات برای برقراری منطق اینترلاک داخلی فیدر مورد استفاده قرار می گیرد، برای نمایش وضعیت فیدر در سطح بی ، از سطح ایستگاه ( کامپیوتر مرکزی ) نیز استفاده می شوند.
در صنعت اتوماسیون پست برای دریافت و محاسبه پارامترهای الکتریکی شبکه مانند ولتاژ ، جریان ، مگاوات ومگاوار ، سیستم های متنوعی بوسیله سازندگان مختلف ارائه شده است.
در برخی از این محصولات واحد کنترل بی ، وظیفه دریافت و محاسبه پارامترهای الکتریکی شبکه را بر عهده داشته و سپس این اطلاعات را به سطح کنترل بالاتر ( سطح ایستگاه ) منتقل می کند. نحوه ارتباط این واحد با خروجی مبدلهای الکتریکی 0 نظیر ترانس جریان CT ) می تواند بصورت اتصال مستقیم و یا از طریق ترانسدیوسر انجام شود.
برخی از سازندگان دیگر برای محاسبه پارامترهای فوق به ارائه واحدهای اندازه گیری مرکزی جداگانه روی آورده اند. این واحدها مقادیر خروجی مبدلهای الکتریکی جریان و ولتاژ را دریافتکرده وبا استفاده از تکولوژی ریزپردازنده وانجام الگوریتم های پزدازش دیجیتال ، مقادیر پارامترها را محاسبه کرده و از طریق یک ارتباط نقطه به نقطه یایک شبکه LAN در اختیار واحد کنترل بی قرار می دهند. همانگونه که قبلاً نیز ذکر گردید برقراری اینترلاک داخلی فیدر یا استفاده از اطلاعات و ضعیتی فیدر و طراحی منطق اینترلاک عموماً از طریق نرم افزار در واحد کنترل بی انجام می شود.
در سیستم های کنترل دیجیتال فرامین صادره از سطح ایستگاه ( مانند فرامین اپراتور ) از طریق باس Inter Bay و سیستم مرکزی بالادست به سطح بی وارد و از آنجا به تجیهزات فشار قوی ( سرح فیلد ) اعمال می شوند. از طرف دیگر با توجه به اینکه برخی اوقات به خصوص در زمان تست و راه اندازی نیاز به انجام کنترل تجهیزات فشار قوی از سطح بی نیز باید فراهم شود. به این منظور برخی واحدهای کنترل بی دارای امکاناتی برای دریافت دستورات بصورت مستقیم از اپراتور هستند. امکاناتی مانند کلیدهای فشاری و گردان برروی واحد کنترل وصفحه نمایش بزرگ LCD که موقعیت تجهیزات فیدر را روی BCU نمایش دهد. از این گروه اند . در مورد برخی دیگر از واحدهای کنترل بی که دارای واحدنمایش وامکان دریافت دستورات از اپراتور بطور مستقیم نیستند ، معمولاً یک صفحه کنترل که امکانات لازم جهت کنترل دستی و مکانیکی بی روی آن تعبیه شده در اتاقک کنترل محوطه قرار می گیرد واز طریق ورودیهای دیجیتال به واحد کنترل بی متصل می گردند. به این صفحه میمیک مینیا توری نیز می گویند.
یکی دیگر از مهمترین عملیات نظارتی در پست های فشار قوی ثبت وقایع و حوادث و زمان وقوع آنها می باشد که در پست های معمولی این عمل بصورت متمرکز و بوسیله یک واحد ثبات وقایع ، بطورمجزا و مستقل انجام میشود. در حالیکه در پست های مجهز به سیستم کنترل دیجیتال ، مشابه با واحد ثبات مقادیر خطا که در مورد آن صحبت شده این عمل بصورت مجزا برای هر فیدر و بوسیله واحد کنترل بی مربوطه انجام میشود. با توجه به توزیع عملیات ثبت وقایع بین بی کنترلرها و نیاز به زماندار بودن عمل ثبت وقایع ، یک سیگنال همزمان با دقت بالا ( بین Ims تا 10ms ) بوسیله کامپیوتر مرکزی ( بخشی که وظیفه کنترل شبکه LAN را برعهده دارد ) از طریق LAN بین سطح بی و ایستگاه واحدهای کنترل بی و رله های حفاظتی توزیع می شود.
از دیگر وظایف مهم سطح بی ، جمع آوری و پردازش کلیه اطلاعات وضعیتی و عملکردی فیدر مربوطه و ارسال این اطلاعات به سطح بالاتر یعنی سطح ایستگاه و کامپیوتر مرکزی است که این عمل نیز بوسیله واحد کنترل بی انجام می شود. مهمترین اطلاعاتی که از فیدر مورد نظر بایستی دریافت، پردازش و ارسال شوند عبارتند از :
1- مقادیر پارامترهای الکتریکی ( نظیر ولتاژ ، جریان مگاوات ، مگاوار ، ضریب قدرت و... )
2- اطلاعات موقعیتی و عملکرد تجیهزات فیدر
3- اطلاعات ثبت شده وقایع و حوادث
4- اطلاعات مربوط به خطا
5- اطلاعات مربوط به هشدارها
6- اطلاعات مربوط به وضعیت عملکرد سیستم حفاظت
ارتباط رله های حفاظتی با سطح کنترل ایستگاه می تواند بصورت مستقیم و از طریق باس Inter Bay ورله های حفاظتی انجام گیرد. در برخی سیستم های حفاظتی از طریق یک شبکه LAN ثانویه، اطلاعات را به واحد کنترل مربوط به هر فیدر منتقل کرده و اطلاعات از آنجا به سطح ایستگاه منتقل می گردد. فرامین یا تنظیمات سطح ایستگاه نیز از همین طریق می تواند به رله های حفاظتی منتقل گردد.
سطح بی بایستی قابلیت دریافت اطلاعات ارسالی از سطح کنترلی ایستگاه را داشته باشد ، این اطلاعات از طریق باس Inter Bay دریافت می شود که شامل موارد زیراست :
1- فرامین کنترلی
2- سیگنال همزمانی ( سنکرونیزاسیون )
3- درخواست برای اطلاعات نظارت و آماری
برقراری ارتباط با سطح کنترل ایستگاه و سطح فیلد ( در صورت استفاده از تجهیزات پردازنده در سطح فیلد ) ازوظایف مهم سطح بی است.
جهت ارتباط با سطح ایستگاه ، یک شبکه LAN با قابلیت وسرعت بالا مورد نیاز است . با توجه به لزوم عبور مسیرهای این شبکه از محوطه و وجود القای مغناطیسی و مشکل اختلالات الکترومغناطیسی در محوطه ، مسیر انتقال اطلاعات بایستی فیبر نوری انتخاب شود.
در برخی سیستم ها مسیرهای این شبکه را بصورت دوبل اجرا می کنند تا قابلیت اطمینان سیستم افزایش یابد.
برخی عملیات و مانورهای پیچیده کنترلی مانند انتقال بار بی در ساختارهای باس اصلی و انتقالی نیازمند انجام چند عمل کنترلی بصورت متوالی مانند بستن و بازکردن برخی کلیدها و *****یونرها می باشد. در پست های مرسوم این عملیات بوسیله اپراتور پست به نوبت و بصورت یکی یکی انجام می شود. در حالیکه در سیستم های کنترل دیجیتال می توان این گونه عملیات کنترل پیچیده را بصورت توابع اتوماتیک در واحدهای کنترل بی و بصورت برنامه نرم افزاری برنامه ریزی نموده و با یک انتخاب در موقع لزوم بصورت دستی یا اتوماتیک آنرا اجرا نمود.
برخی از این عملکردها ، نظیر حذف بار و عملیات بازیابی برای فیدرهای توزیع و فوق توزیع کاربرد بسیاری دارد.
بخشی از تجهیزات سطح بی که وظیفه کنترل و نظارت فیدرهای مانند فیدر ترانسفورماتور قدرت ، فیدر راکتور و با فیدر بانک های خازنی را برعهده دارند ، بایستی قابلیت اندازه گیری ، محاسبه و تنظیم ولتاژ را داشته باشد. این عملکرد یا در واحد کنترل بی مربوطه ویا بوسیله دستگاههای مجزایی بعنوان AVR انجام می شود و اطلاعات آن در اختیار واحد کنترل بی قرار می گیرد.
برخی از واحدهای کنترل بی بصورت یک واحد کامل و مستقل از بقیه سیستم ارائه می شوند. در این واحدها یک یا چند کارت الکترونیکی وظیفه دریافت ، پردازش ، انتقال و نمایش اطلاعات را انجام می دهند. برخی از انواع این واحدها بصورت یک ردیف قابل توسعه از کارتهای الکترونیکی پیاده سازی می شوند. در این نوع واحدها، هر کارت یک وظیفه خاص مانند دریافت اطلاعات دیجیتال ، پردازش و یا انجام وظایف مخابراتی یا اندازه گیری را برعهده دارد. عموماً بر حسب نیاز پروژه می توان کارت هایی را به سیستم افزود و یا حذف کرد ( شکل 4-2 )


شکل(4-2) کنترل و حفاظت بی بوسیله تجهیزات هوشمند اولیه
4-3-3 سطح ایستگاه
بطور کلی برقراری ارتباط با اپراتور ، برقراری ارتباط با مراکز کنترل راه دور ( دیسپاچینگ ) مدیریت LAN بین سطح بی و سطح ایستگاه و دریافت و توزیع سیگنال همزمان از جمله مهمترین عملکردها و وظایف سطح ایستگاه است.
تجهیزات این سطح کنترلی در اتاق کنترل مرکزی نصب می شوند. یک کامپیوتر مرکزی وظیفه ذخیره اطلاعات ارسالی از سطح بی و اطلاعات پردازش شده را برعهده دارد. اطلاعات مربوط به عملکردهای نظارتی مانند تصویر فیدرهای پست ، مقادیر اندازه گیری ، جداول ثبت شده و غیره بر روی یک یا دو مانیتور بزرگ نمایش داده می شود.
یک کامپیوتر وظیفه مدیریت سیستم مخابراتی LAN بین بی و سطح ایستگاه را برعهده دارد. این کامپیوتر همچنین سیگنال همزمانی را دریافت و توزیع می کند. یک دریافت کننده

سیگنال GPS این سیگنال را برای اهداف همزمانی در اختیار سیستم کنترل قرار می دهد.
برخی تجهیزات جانبی مانند پرینتر ووسایل ذخیره اطلاعات نیز در این بخش تعبیه می شوند. به کامپیوتری که وظیفه ارتباط با اپراتور را برعهده دارد واحد HMI گفته می شود. این واحد امکانات زیر را در اختیار اپراتور قرار می دهد:
1- کنترل تجهیزات فشار قوی
2- نظارت بر وضعیت تجهیزات پست بصورت گرافیکی
3- نمایش پارامترهای الکتریکی شبکه
4- نمایش وضعیت خطاها در سیستم
5- امکان برنامه ریزی برای انجام رویه های کنترل اتوماتیک
6- خواندن پارامترها و برنامه ریزی تجهیزات سطح بی مانند رله های حفاظتی
7- ارائه جداول جهت پردازش های آماری
8- اعلام هشدارها
9- نمایش وقایع و مقادی خطا
همانگونه که بخاطر دارید در پست های معمولی ارتباط با سطح کنترل راه دور ( دیسپاچینگ ) بوسیله نصب پایانه های دوردست ( RTU ) و تبدیل اطلاعات پست به سیگنال مخابراتی انجام می شود. در حالیکه در سیستم اتوماسیون با توجه به اینکه اطلاعات پست در اتاق کنترل بصورت سیگنال مخابراتی موجود می باشد ، دیگر نیاز به پایانه های دوردست از بین می رود . در این میان ، با توجه به تفاوت پروتکل مخابراتی بین مرکز کنترل راه دور و پروتکل سیستم کنترل پست ، نیاز به یک مبدل برای این دو پروتکل وجود دارد. به این مبدل واحد Gatewauy گفته می شود. در شبکه های جدید معمولاً از پروتکل استاندارد IEC 60870-5-101 برای ارتباط با پست ها استفاده می شود. این پروتکل بیشتردر سیستم ، های مبتنی بر کنترل از راه دور RTU کاربرد دارد. در اتاق کنترل و بین تجهیزات مختلف سطح کنترلی ایستگاه معمولاً از شبکه ENTERNET با پروتکل TCP/IP استفاده می شود.


4-3-4 سطح شبکه
سطح کنترلی شبکه ، به مجموعه مراکز کنترل که وظیفه و نظارت پست های یک منطقه با کل پست های شبکه یک کشور را برعهده دارند گفته می شود. ارتباط مراکز مختلف راه دور با یکدیگر و با پست ها در قالب یک سیستم به هم پیوسته WAN انجام می شود. مسیرهای انتقال WAN می تواند به صورتهای مختلفی پیاده سازی شود که مهمترین این روشها عبارتند از :
1- Power Area Network (PLC)
2- Fiber Optic Links
3- Microwave Radio
4- Private Data Circuits
برخلاف وجود محدودیت های سیستم کنترل پست های معمولی در ارائه اطلاعات ، در سیستم های کنترل جدید اتوماسیون امکان ارسال اطلاعات با حجم و کیفیت بالا، به میزان زیادی افزایش یافته است. عملکردهای زیراز مهمترین عملکردهای سطح کنترل شبکه محسوب می شود که ممکن است همگی در یک مرکز ( دیسپاچینگ مرکزی ) و یا در مراکز مختلف پیاده سازی شود :
1- کنترل بار
2- نظارت بر وضعیت عملکرد پست
3- کنترل پست های از راه دور
4- مدیریت انرژی
5- تهیه برنامه های رسیدگی و تعمیر
4-4 آرایش تجیهزات در سیستم اتوماسیون
با توجه به آنچه گفته شد ساختار و آرایش سیستم اتوماسیون پست که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد و استاندارد IEC 61850 برای آن تدوین شده است را با تفکیک سطوح آن می تواند بصورت شکل ( 4-3 ) نشان داد. این ساختار بر اساس تفکر کنترل توزیع شده ایجاد شده است که با توجه به نصب تجهیزات سطح بی در محوطه ، حجم کابل کشی و متعلقات آن و در نتیجه هزینه آن در این ساختار به حداقل می رسد. انواع مختلفی از شبکه های LAN و واحدهای دیجیتال برای پیاده سازی در حال تولید و توسعه است. این تکنولوژی برای اولین بار در اواخر دهه نود میلادی به ایران وارد شده که البته تاکنون ساختارهای مختلفی از این سیستم ها توسط سازندگان مختلف ارائه ودر برخی موارد نصب شده است.

شکل(4-3) نمونه ای از آرایش تجهیزات در سیستم اتوماسیون پست
4-5 خودآزمایی در سیستم
یکی از قابلیتهای سیستم های دیجیتال که باعث گسترش و استقبال از ارائهاین سیستم شده است ، قابلیت خود آزمایی یا قابلیت نظارت برخود است . در سیستم های کنترل دیجیتال همه تجهیزات دیجیتال به صورت مداوم نرم افزار و سخت افزار خود را چک می کنند و درصورت بروز اشکال به اپراتور اطلاع می دهند. این عمل در دوره های زمانی تعریف شده ای صورت می گیرد. در مورد نرم افزار ، استفاده از سیستم های نطارتی بر عملکرد نرم افزار ها ( Watch Dog Timer) از روش های مرسوم است.
همه مسیرهای ارتباطی به وسیله سیستم های مخابراتی داخل پست به طور مداوم نظارت
می شوند. در حالی که در سیستم های معمولی با وجود تعدد سیم و کابل چنین نظارتی وجود ندارد.
انجام خودآزمایی تأثیر عمده ای بر پارامتر دسترس پذیری و نیز قابلیت اطمینان سیستم دارد. زیرا در مورد سیستم های معمولی خرابی در زمانی مشخص می شود که اپراتور متخصصین را متوجه وجود عیب در سیستم می کند. در این موارد اطلاع از خرابی در سیستم معمولاً بعد از بروز حادثه و خسارت حاصل می شود. در مورد سیستم های کنترل دیجیتال ، نظارت دائم باعث اطمینان از سلامت سیستم می شود. در صورت بروز خرابی در یک واحد تست دوره ای ، این مساله مشخص و به اطلاع سیستم نظارتی می رسد.



4-6 نرم افزارها در سیستم اتوماسیون پست
اساس یک سیستم اتوماسیون ، نرم افزارهای مختلف سیستم است . هر چه قدر این نرم افزارها دارای قابلیت های گسترده و بالاتری باشند، توان سیستم برای برآورده کردن نیازمندی های سیستم کنترل ، حفاظت و نظارت بیشتر خواهد بود.
در یک سیستم اتوماسیون ، انواع مختلفی از نرم افزار ها وجود دارند که هریک وظایف خاصی را برعهده دارند. از نظر دسترسی و کاربرد ، این نرم افزار ها به دو دسته تقسیم می شوند :
الف ) نرم افزار سیستم : این نرم افزارها وظیفه ارائه توابع پایه سیستم را برعهده داشته و بوسیله کاربر قابل تغییر نیستند.
ب ) نرم افزار های کاربردی : این نرم افزار امکان پیاده سازی توابع مختلف کنترل و ظارت را فراهم کرده و بوسیله کاربر قابل برنامه ریزی هستند.
دسته اول یعنی نرم افزار سیستم شامل موارد زیر می باشد :
1- سیستم عامل Real Time : این بخش از نرم افزار ، وظایف مختلفی را انجام میدهد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- Task Management
- Time Management
- System Stat UP
- Error Handling
2- سیستم ورودی و خروجی :این بخش از نرم افزار ، وظیفه برقراری ارتباط واحد مربوطه را با دنیای بیرون مانند پرینتر و کی بورد را برعهده دارد.
3- سیستم Console communication : این بخش از نرم افزار ، امکانات تست و بررسی و رسیدگی به سیستم دیجیتال را فراهم می کند.
4- نرم افزار Process communication : این بخش شامل توابعی برای کنترل کارت ها متصل به شبکه و زمان دار کردن تغییرات و کنترل عملکرد شبکه است .
5- نرم افزار Process Control Environment : این بخش از نرم افزار شامل توابعی برای ایجاد و اجرای توابعی کنترلی است .
دسته دوم که نرم افزار های کاربردی نام دارند، مجموعه ای از امکانات نرم افزاری را برای هماهنگی ، تنظیم و شکل دهی سیستم کنترلی براساس نیاز هر پست و با توجه به نیاز کاربر فراهم می کنند. این نرم افزارها شامل بخش های زیر می باشند:
1- بخش اصلی ، بسته های نرم افزاری استانداردی می باشند که برای مقاصد مختلف کنترلی ، نظارتی و ذخیره اطلاعات تهیه و به خوبی تست شده اند.
2- بخش دیگر شامل عملکرد ارتباطی بین بسته های نرم افزاری استاندارد فوق الذکر و توابع ویژه کاربردی می باشد. به طور نمونه می توان عملکردهای زیر را با استفاده و برنامه ریزی بسته های نرم افزاری استاندارد ، پیاده سازی کرد :
- کنترل هر یک از تجهیزات فشار قوی
- کنترل کلی یک فیدر
- اینترلاک
- پیاده سازی و اجرای رویه های کنترل اتوماتیک
- کنترل تپ ترانسفورماتور
3- بخش دیگر ، نرم افزار های ذخیره اطلاعات و بانک اطلاعاتی هستند که بر حسب نیاز پست و اهمیت اطلاعات می توانند شکل دهی شوند.
02-14-2017 03:06 AM
یافتن تمامی ارسال های این کاربر نقل قول این ارسال در یک پاسخ
تبلیغات
MapsaControl.ir

delsanik91 آفلاین
کاربر معمولی
*

ارسال ها: 3
تاریخ عضویت: May 2017
اعتبار: 0
ارسال: #2
RE: ساختار سیستم DCS کاربردی در پست های فشار قوی
متشکرم مفید بود

مواد شیمیایی مرک آلمان موفقیت
05-22-2017 07:36 PM
یافتن تمامی ارسال های این کاربر نقل قول این ارسال در یک پاسخ
تبلیغات
MapsaControl.ir

ارسال موضوع  ارسال پاسخ 


پرش به انجمن: