چكيده

به علت ساختار شبكه هاي توزيع، گستردگي و در معرض عوامل محيطي بودن آنها بسياري از خاموشيهاي اعمال شده به مشتركين ناشي از حوادث اين شبكه هامي باشد.

روش عيب يابي فعلي در شبكه هاي توزيع به علت عدم وجود تجهيزات حفاظتي و مانيتورينگ مناسب و نيز نبودن امكان كنترل از راه دور زمانبر بوده و بصورت سعي و خطا مي باشد.اين مسئله باعث برخي آسيبهاي احتمالي به تجهيزات شبكه و مشتركين نيز مي گردد.

افزايش اطلاعات از وقايع سيستم اتوماسيون شبكه هاي توزيع در سالهاي اخير مورد توجه قرار گرفته است كه با اجراي آن اطلاعاتي نظير عملكرد تجهيزات حفاظتي، وضعيت كليدها و مقادير ولتاژ و جريان در مركز قابل مشاهده بوده و امكان ارسال فرمان براي تجهيزات وجود دارد.

در اين پروژه سعي شده است معرفي جامعي از سيستمهاي اتوماسيون ومانيتورينگ پست ارائه گردد.

در فصل دوم از پروژه به شرح كلي سيستمهاي اتوماسيون پست(SAS) پرداخته شده است و همچنين انواع سيستمهاي پست همراه با مزاياي آنها نيز بيان شده است.

در فصل سوم، پيشرفته ترين سيستم اتوماسيون پست(SAS570) بطور كامل شرح داده شده است و به توزيع مواردي از قبيل خصوصيات، طراحي تجهيزات و وظايف اين سيستم پرداخته شده است.

اجزاي سيستم اتوماسيون پست بسيار زياد وگسترده است و صحبت در مورد تمامي آنها نياز به تاليف چندين كتاب دارد ولي بطور خلاصه چند جزء مهم سيستم اتوماسيون پست در فصل چهارم آورده شده است.

در فصل پنجم به شرح كاملي از سيستم مانيتورينگ پست(530SMS) پرداخته شده است.

اميد است اين پروژه بتواند ديد جديدي نسبت به تكنولوژي پيشرفته اتوماسيون و مانيتورينگ به شما ارائه كند.

 

 

مقدمه

پيشروي با تكنولوژي روز در كليه منابع به خصوص در صنعت برق جزء لاينفك و راز بقاء در اين صنعت مي باشد. گسترش سريع شبكه برق و همچنين سير صعودي تعداد پستها در سطوح مختلف ولتاژ و تقاضاي بسيار در بخش هاي صنعتي و غير صنعتي امري اجتناب ناپذير مي باشد. با توجه به پيوستگي شبكه برق تحويل به موقع ان با كيفيت مطلوب و با حداقل وقفه به مصرف كننده يكي از وظايف مهم در امر بهره برداري به شمار مي آيد.

و اين جزء با توزيع بهينه برق در شبكه ميسر نمي گردد. با توجه به اينكه پستها در هر سطحي از ولتاژ كه باشند جزئي از اجزاي اصلي تشكيل دهنده شبكه سراسري مي باشند پس كنترل و نظارت دقيق و مستمر به معني جلوگيري از اتلاف انرژي و ارتقاء بازدهي در بهره برداري از شبكه است و اين جزء اركان اساسي طراحي، توسعه و بهينه سازي پست ها مي باشد. به همين منظور با بررسي از نحوه بهره برداري از پست هاي ايران خيلي سريع به اصول پايه اي آن يعني نياز به يك سيستم مديريت قابل اطمينان در جهت كنترل پست ها مي رسيم كه در بيشتر نقاط دنيا به مرحله اجرا در امده است.

با توجه به اينكه تصميم گيرنده نهايي در پست ها اپراتور مي باشد لذا دانستن اطلاعات لازم و كافي و به صورت لحظه اي و همچنين داشتن ابزارهاي دقيق جهت تجزيه و تحليل وقايع مي تواند منجر به تصميم گيري صحيح و عملا برآورد نياز هاي فوق باشد.

با توجه به اينكه تكنولوژي پست ها به خصوص در قسمت تجهيزات فشار قوي (Primary equipment) در سالهاي گذشته چندان تغيير نكرده است و علي رغم كمابيش يكسان ماندن وظايف حفاظت و كنترل، تكنولوژي برق در اين بخش كاملا دگرگون شده است و لزوم استفاده از اين پيشرفت ها در يك مديريت انرژي صحيح جهت بالا بردن بازدهي و تقليل در هزينه ها و به صفر رساندن ضريب خطا در سيستم كنترل امري است الزامي و اين جز با مانيتورينگ و اتوماسيون پست ها به تحقق نخواهد پيوست.

امروزه واقعيتهاي دنياي موجود در مورد كاهش شاخص انرژي توزيع شده و لزوم استفاده بهينه از ظرفيتهاي نصب شده امر پياده سازي اتوماسيون در نقاط كليدي و حساس شبكه توزيع و انتقال يك الزام اجتناب ناپذير به حساب مي آيد.

از طرف ديگر وجود سطوح مختلف اتوماسيون توزيع تكنولوژي كارآمد و به روزي را جهت كنترل و مانيتورينگ كل شبكه مي طلبد.

با توجه به گستردگي شبكه توزيع در سيستمهاي قدرت و نقش آنها در تغذيه انرژي مصرف كننده، امر ديده باني و كنترل (اتوماسيون) بهينه اين گونه شبكه ها از مراكز ديسپاچينگ توزيع، نقش بسيار مهم را در بهبود كيفيت تغذيه و كاهش هزينه هاي بهره وري، ايفا مي كنند.

اين پروژه در مورد سيستم هاي مانيتورينگ و اتوماسيون پست ها مي باشد. با توجه به اين كه ميزان توليد برق به نوبه خود مهم مي باشد، ولي از آن مهم تر انتقال دادن آن و پايداري سيستم قدرت مي باشد. به همين منظور بايد از يك تكنولوژي كه بتواند برق را با كمترين هزينه و به كار گرفت. سيستم مانيتورينگ و اتوماسيون پست ها تمام خواسته هاي ما را تا حدود زيادي برآورده مي كند.

 

پس از بررسي و گزارشات حوادثي كه به دست آمده به سه عامل:

نداشتن اطلاعات به موقع، استفاده نكردن از تمام اطلاعات و خطاي انساني مي رسيم، از اين رو وجود يك سيستم جديد كه بتواند اين سه نقص را به خوبي بر طرف كند كاملا در سيستمهاي قدرت خطي احساس مي شود. سيستم هاي اتوماسيون و مانيتورينگ كه مورد بررسي قرار مي گيرد به خوبي با كاراييهايي كه دارند نه تنها اين سه نقص را بر طرف مي كنند بلكه ما را از فوايد جديدي كه تا به حال از آن محروم بوديم برخوردار مي كنند و قابليت سيستم ها جاي كمتري را اشغال مي كنند.

 

يك پست فشار قوي شامل پنج قسمت است:

قسمت اول تجهيزات primary يا out door كه در محوطه خارجي پست نصب مي شود و كار اصلي پست در اين قسمت انجام مي شود. داراي مجموعه اي از كليدهاي فشار قوي، ترانس هاي جريان و ولتاژ و ترانسفورماتورهاي قدرت مي باشند.

قسمت دوم اتاق فرمان كه كار كنترل و نظارت پست را بر عهده وارد و قسمت سوم اتاق protection (حفاظت) است و چهارم باطريخانه است و پنجم كه تمام پستها شامل آن مي باشند فيدر‌kv‌20 است. (جهت مصارف داخلي)

ما مي خواهيم ارتباط قسمت سوم را با ساير قسمتها در سيستم جديد بازنگري كنيم. در سيستم هاي مانيتورينگ و اتوماسيون به جاي پانل هاي protection از پانل هاي كوچكتر با مجموعه اي از كارت هاي الكترونيكي هوشمند جايگزين شده است كه در نزديك Bay در خارج اتاق فرمان به صورت كانتينرهايي كه مجهز به سيستم تهويه مطلوب مي باشدبه صورت تك Bay يا چند Bay در يك جا نصب مي شود. از اين solution ها مي توان نظارت و كنترل را بر كل تجهيزات خروجي پست داشت. يعني ارتباط بين solutionها و اتاق كنترل و قسمت هاي مورد نياز ديگر به صورت فيبر نوري مي باشد. در اين سيستم پانلهاي حفاظتي جاي خودشان را به پانلهاي كوچكتر الكترونيكي مي دهند.

Get way به جاي پانلهاي RTU و Scada استفاده مي شود كه به دو صورت نرم افزار در درون كامپيوتر و يا به صورت يك قطعه سخت افزاري جداگانه (به اندازه يك رله) وجود دارد و نيز به جاي تابلوهاي فراوان در سيستم هاي اتوماسيون از كامپيوتر Work station استفاده مي شود.

 

مزاياي استفاده از اين سيستم :

- داشتن اطلاعات به موقع (براي مركز كنترل)

- دادن اطلاعات به اپراتور به صورت online.

- بازدهي بالا

- كم كردن خطاي انساني به خاطر سه مرحله اي بودن فرمان

- قابليت توسعه پست

- تمام وسايل استفاده شده در اين سيستم (solutions) (از نظر سخت افزاري و نرم افزاري) تقريباً به يك صورت است و تعويض راحتي دارد.

- به علت استفاده از كابل نوري، عيب يابي كابل راحت است و ظرفيت انتقال اطلاعات را بالا برده است.

- قابل توجه است كه شركت ABB رهبري تكنولوژي برق اتوماسيون پست ها و همچنين اتوماسيون شبكه را در دنيا برعهده دارد.

 

 

 

 

فصل دوم

طراحي و كارايي سيستم SAS

 

 

 

 

 

 

1-2- طراحي وكارايي سيستم SAS

سيستم SAS (Substation Automation System) اتوماسيون پستهاي فشار قوي براي كنترل و نظارت بر تجهيزات پست طراحي شده است كه تركيبي از حفاظت، مانيتورينگ، كنترل و ارتباطات مخابراتي است. در اين سيستم سرعت رفع معايب بالا رفته است. زماني كه براي آناليز معايب و مشكلات سيستم قدرت تلاش مي شود اين سيستم با توجه به ابزار‌الكترونيكي هوشمند‌(IED-Intelligent Electronic Device) كه در آن وجود دارد قادر است تمام رويدادها و خطاها را ثبت كند و نيز قادر است اطلاعات و داده ها را جمع آوري و پردازش كند و انتقال دهد. در اتوماسيون پست ها عملكرد اطلاعات و داده ها بهبود يافته است كه اين امر باعث افزايش قابليت اطمينان و انعطاف منابع قدرت و دسترسي بهتر به آنها مي شود.

 

2-2- مزاياي كارايي عملي اين سيستم:

1- تجديد سريع تر برق

2- كاهش ساعات قطعي برق

3- بهبود كيفيت برق

4- كاهش تلفات برق تحويلي

5- بالا بردن رضايت مشتريان.

6- افزايش درآمد

در سطح پست، سيستم هاي اتوماسيون پست (SAS) و سيستم هاي مانيتورينگ پست (SMS) بكار گرفته مي شود. در سطح جانبي پست شامل يك رنج كاربرد ويژه براي كنترل (Bay Automation Solution- BAS) ، حفاظت (Bay protection solution -BPS) و مانيتورينگ (Bay monitoring solution - BMS) خطوط، ترانسفورماتورها، تغذيه كننده هاي خطوط كوپل كننده مي باشد.

 

3-2- سيستم هاي مانيتورينگ و اتوماسيون:

1- سيستم مانيتورينگ پست(530SMS) براي تحصيل اطلاعات،‌پردازش و برآورد آنها.

2- سيستم هاي ابتدايي اتوماسيون پست (SAS 500/510) براي كنترل ابتدايي از راه دور پست و مانيتورينگ.

3- سيستم‌اتوماسيون‌پست‌(SAS 530/550)‌همراه‌با‌HMI رزرو‌(ايستگاه پشتيبان اضافي).

4- سيستم‌پيشرفته‌اتوماسيون‌پست‌(SAS570)‌با‌HMI (HumanMachineInterface) رزرو و ورودي زياد (Redundant Get way) .

 

كارآيي و قسمتهاي اصلي هر سيستم:

SAS معمولي (SAS 500/510)

براي نظارت و كنترل محلي يا از راه دور بكار گرفته مي شود و براي پست هاي كوچك و متوسط توزيع و انتقال و نيروگاه ها و كارخانه هاي صنعتي طراحي شده و داراي امتيازات اصلي زير است:

- درگاه ورودي باي پست

- كامپيوتر HMI

- طراحي باس جانبي

- اجزاي جديد و قابليت دسترسي بالا

- كنترل پيشرفته كه به صورت اختياري است.

SAS بهينه (SAS 530/550)

اين نوع سيستم اتوماسيون پست براي كنترل از نزديك و يا از راه دور براي پست هاي انتقال و ولتاژ سيستم بالا استفاده مي شود. قسمتهاي اصلي آن عبارتند از:

- كامپيوتر HMI

- HMI اضافي

- ساختار ارتباطي چند سطحي

- باس جانبي

- نظارت مانيتورينگ و كنترل پيشرفته كه به صورت اختياري است.

- مسير درگاه ورودي با قابليت دسترسي بالا به طور جداگانه و اختياري

SAS پيشرفته (570SAS)

براي استفاده و نظارت مانيتورينگ و كنترل از نزديك و از راه دور پست هاي انتقال با ولتاژ بسيار بالا و فشار بالا و فشار قوي (Extra High Voltage-EHV ) كه داراي قسمتهاي اصلي زير است:

- HMI اضافي پست

- مسيرهاي اضافي (رزرو)

- ساختار سيستم ايستگاه

- باس اضافه ايستگاه

- باس جانبي اضافي به طور اختياري

توجه: سيستم پيشرفته اتوماسيون پست همچنين امكان دارد در پست هاي توزيع با اهميت بالا و نيروگاه ها و كارخانه هاي صنعتي مهم استفاده شود.

سيستم مانيتورينگ (530SMS) در فصل پنجم مورد بررسي قرار مي گيرد.

 

4-2- خصوصيات عمومي سيستم هاي SAS5XX

- شرايط مناسب براي كاربر

- راهبرد سيستم باز

- توزيع كاربردها

- يكپارچگي در بين IED هاي حفاظت و كنترل

- امنيت بالا

- سهولت افزايش سيستم

- سازگار با محيط الكترومغناطيسي(EMC )

- سنكرون سازي زمان

- امكان نمايش وضعيت ها و اتفاقات

- اندازه گيري ها

- فرمان دوبل و تك

- استفاده از كابل هاي فيبر نوري

- تنظيم آنالوگ

- امكان انتخاب پيش از اجرا

- وجود سيستم اعلام خطر و فهرست اتفاقات

- نظرات بر سيستم و وسيله

- نمايش تك خطي

- ساير امكانات (در صورت تمايل و سفارش)

- كنترل از طريق ارتباطات راه دور

- گزارش اندازه گيري ها

- تنظيم و بازخواني پارامترهاي IED از راه دور

- آناليز سابقه توزيع

- رنگ اميزي دو خطي اتصال

- بازآوري فايل ثبت توزيع

- تنظيم ترتيب هاي سوئيچينگ به صورت خودكار

در فصل سوم به تشريح سيستم اتوماسيون پيشرفته (570SAS ) مي پردازيم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل سوم

سيستم پيشرفته اتوماسيون پست SAS 570

 

 

1-3- سيستم پيشرفته اتوماسيون پست SAS 570

در اين فصل به بررسي مدرن ترين سيستم اتوماسيون پست مي پردازيم.

براي رسيدن به مزاياي مديريت سيستم قدرت، جمع كردن و براورد داده ها و ارتقاء وضعيت دستگاه ها به سطوح بالاتر، نيازمند يك سيستم اتوماسيون هستيم.

سيستم اتوماسيون SAS 570 براي كنترل بر تجهيزات اوليه و ثانويه پست و مانيتورينگ عملكرد پست براي انتقال ولتاژهاي فشار قوي طراحي شده است.

اين سيستم بالاترين ويرايش از خانواده سيستم هاي اتوماسيون پست است. ابزارهاي الكترونيكي هوشمند (IED) براي حفاظت و كنترل يك قسمت سيستم اتوماسيون پست هستند. سيستم اتوماسيون پست و ابزارهاي الكترونيكي هوشمند اساس كنترل از راه دور در سطوح بالا هستند، از جمله مي توان به مديريت پيشرفته سيستم قدرت و مانيتورينگ وضعيت تجهيزات تا زمانيكه در حال كار هستند اشاره كرد. سيستم SAS 570 بخشي از راهكار شركت ABB براي اتوماسيون پست است كه كنترل و حفاظت
(Bay protection solution – BPS , Bay control solution –BCS ) و كليه اعمال مربوط به پست را در قالب پيوند ارتباطي و يكپارچه با مركز كنترل تامين مي كند. شكل 2-3 طراحي سيستم SAS 570 همراه با رايانه هاي مخصوص HMI را نشان مي دهد.