مجتمع كردن اتوماسيون پستها-1

در دهه 70 ميلادي، با پيدايش ميكرو پروسسور، سازندگان تجيهزات (پستها) سعي كردند وسايل الكترومكانيكي را با وسايل نيمه هادي مجهز به ميكروپروسسور جايگزين كنند. اين وسايل در صنعت به نام وسايل الكترونيكي هوشمند (IED) شناخته شدند. IED  قابليتها و توانايي‌هاي اضافي به وسايل افزودند نظير تشخيص خطا وچك كردن خودشان، داشتن رابطهاي مخابراتي و قابليت ذخيره داده ها و وقايع سيستم. همچنين IED‌ها باعث شدند تا وسايل تكراري، حذف شوند چون قابليت چندكار را داشتند.
مجتمع كردن سيستم كنترل ايستگاهي (به هم پيوستن تمام IEDها به يك سيستم كنترل مجتمع پست (ISCS)) باعث كم شدن هزينه سيم‌كشي،‌ارتباط، نگهداري و بهره‌برداري مي‌شود و كيفيت برق و قابليت اطمينان آن را افزايش مي‌دهد.
با تمام اين مزايا ISCS در آمريكاي شمالي پيشرفت چشمگيري نداشته و يكي از دلايل عمده آن اين است كه رابطهاي سخت‌افزاري و پروتكلها براي IED ها استاندارد نشده‌اند. البته زمان زيادي براي وضع استانداردها براي IEDها صرف شده است اما عليرغم فوري بودن اين مساله هنوز توسط صنايع، استاندارد مشخصي پذيرفته نشده است. برخي استانداردها در اين زمينه عبارتند از (UCA2.0)، Profibus (از IEC) و (DNP 3.0).
به جاي استفاده از يك سخت‌افزار جانبي و يك پروتكل براي هر IED، مي‌توان از gateway استفاده كرد. gateway به عنوان يك مبدل پروتكل عمل مي‌كند. با استفاده از gateway مي‌توان IEDهاي شركتهاي مختلف را به هم مربوط كرد. مثلاً رله‌هاي حفاظتي از يك شركت، سيستم مونيتورينگ از شركت ديگري و سيستمهاي PLC از شركت ديگري باشد.
موضوع مهمي كه در مجتمع كردن IED در يك سيستم كنترل دستگاهي بايد مورد توجه قرار گيرد اين است كه بسياري از IEDها تنها داراي يك پورت ارتباطي هستند و موقع ارسال فرمان توسط كاربر يا عامل به IED، داده‌هاي ديگر براي IED قابل دسترس نيستند. اين وضعيت براي حالتي كه اين داده‌ها براي عمليات زمان حاضر لازم باشند، يك وضعيت بحراني است. سيستم بايد بتواند اين شرايط را تشخيص داده و به ديگر عاملان سيستم اعلام كند. درحال حاضر بسياري از سازندگان IED محصولات خود را با دو پورت (ورودي – خروجي) توليد مي‌كنند تا ازاين مشكل جلوگيري شود.
در ISCS نياز به يك شبكه ارتباطي داريم و شبكه محلي (LAN) توپولوژي مناسبي است. در يك شبكه محلي سرعت مسير ارتباطي بايد بالا باشد. براي حفاظت ايستگاه، زمان انتقال بايد 2تا 4 ميلي‌ثانيه باشد و بايد زمان انتقال بدترين حالت، محدود و قابل پيش‌بيني باشد. (دقت در حد ميلي ثانيه بندرت در پروتكلهاي LAN سطح بالا رعايت مي‌شود). LAN بايد قابليت سنكرون كردن را داشته باشد. اين يك قابليت حياتي براي سيستمهاي امروزي است تا بتوانند حوادث گذشته را تحليل كنند و ترتيب اتفاقات (متوالي) در يك سيستم را مشخص كنند.
رابطه انسان و ماشين شايد مهمترين قسمت در كل ISCS باشد. اطلاعات بايد به صورت واضح و با يك روش مناسب، بدون هيچ خطا و ابهامي براي كاربر بيان شود. در حال حاضر PC براي اين كار انتخاب شده است.
آنچه سرمايه‌گذاري براي ISCS را توجيه مي‌كند اين است كه بتواند از نرم‌افزارهاي نگهداري و بهره‌برداري به خوبي استفاده كند. نرم‌افزارهاي در دسترس يا در حال توسعه تحت اين عناوين طبقه‌بندي مي‌شوند:
- براي افزايش بازدهي نظير كاهش VAR متعادل كردن بار فيدر و بار انتقالي
- براي قابليت اطمينان نظير تشخيص خطا، مديريت بار و كليد‌زني خازنها و بار انتقالي
- براي كاهش نگهداري سيستم نظير ثبت ديجيتالي خطاها و ضبط ترتيب حوادث و وقايع
- پيش‌بيني قانونمند نگهداري سيستم كه اين مورد هنوز يك فن‌آوري نوظهور است.
- در ISCS به دليل قابليت اطمينان بايد سيستم تغذيه مجهز به UPS باشد و وسايل و تجهيزات حياتي از پشتيبان همزمان و موازي برخوردار باشند. (Redundancy)
سيستمهاي كامپيوتري اتوماسيون پستها حداقل ازپنج سال پيش، نصب شده‌اند. براي پاسخگويي به برخي مسائل نظير ايمني كاركنان كه باطيف وسيعي از تجهيزات برقي سروكار دارند. افزايش بازده كاري و صرفه‌جويي در سرمايه باعث شده تا بسياري از شركتها به سيستمهايي با رابط تصويري (CRT) براي كاربران رو بياورند.
(Person Machine Interface) PMI براي كاربران به عنوان يك جايگاه عملياتي است تا هم شرايط پستها را نظارت كنند و هم از طريق آن عمليات معمول يا اضطراري مربوط به كليدها را انجام دهند.
در حقيقت PMI تنها قسمتي از يك سيستم كنترل مجتمع اتوماسيون يك پست برق است و ساير قسمتها عبارتند از:
وسايل الكترونيكي هوشمند IED، شبكه‌هاي ارتباطي، سايتهاي كامپيوتر و سيستمهاي عامل.
در اين مقاله مزايا و معايب واقعي و پيشنهادي PMI بررسي و چگونگي به كارگيري ومجتمع‌ كردن تكنولوژي‌هاي قسمتهاي مختلف و روش رفع موانع آن در يك سيستم كنترل پست برق تحليل مي‌شود.

حركت به سمت استفاده بدون خطر از تجهيزات
به خاطر اينكه هر وسيله، مشخصات فني خاص خود را دراد و صنعت‌برق در بسياري از جاها با طيف وسيعي از تجهيزات برقي مربوط به سالهاي مختلف روبروست و به لحاظ ايمني كاركنان عملياتي سيستم، به خصوص در محدوده پستها، اين كاركنان تنها روي چند وسيله محدود كار مي‌كنند (تا خوب به آن مسلط باشند). اين مساله باعث مي‌شود كه قابليت انعطاف سيستم اداري كاركنان كم شود، يعني شرايط استخدام مشكلو هزينه آموزش و تربيت نيروي ماهر زياد مي‌شود. پيش‌بيني مي‌شودكه پيشرفت شغلي آن دسته از كاركناني كه آموزشهاي اضافي (و به روز) مي‌بينند، محدود شده و اين باعث افزايش خطرپذيري آنها در كارهاي عملياتي شود.
برخي شركتهاي برق براي انجام عمليات در محوطه پست ها، يك PMI در اختيار كاركنان قرار مي دهند تا كاركنان بتوانند از طريق آن به قطع‌كننده‌ها، ترانسفورماتورها و ساير تجهيزات فرمان قطع و وصل بدند. PMI اپراتور را از حركت در اطراف پست بي‌نياز مي‌كند و در نتيجه خطراتي كه متوجه افراد است ر ا كاهش مي‌دهد.

مزاياي واقعي
به خاطر هزينه زياد تجهيزات و (معمولاً) رشد كم تقاضاي (مصرف) سيستم، كمتر اتفاق مي‌افتد كه تجهيزات دو پست كاملاً يكسان باشد. بنابراين اگرتجهزات از سازندگان مختلفي تهيه شوند كه تكنولوژي، رابطها و پيكربندي وسايل آنها با يكديگر اختلاف داشته باشد، امري عادي است. حتي براي تجهيزات يكسان، تنظيم‌هاي عملياتي (مانند محدودكننده‌هاي بار و تنظيم‌هاي حفاظت) براي هر وسيله به صورت اختصاصي تنظيم مي شود. در نتيجه به خاطر ايمني كاركنان عملياتي سيستم، به خصوص در محدوده پستها، آنها تنها روي جند وسيله محدود كار مي‌كنند (تا خوب به آن مسلط باشند). PMI اپراتور را از حركت در اطراف تجهيزات بي‌نياز مي‌كند و در نتيجه خطرات را كاهش مي‌دهد اين بحث در سالهاي آينده يكي از مباحث مهم ايمني و سلامت شغلي است. به خصوص در پستهاي قديمي كه قطع‌كننده‌هاي مدار براي فرونشاندن قوس ناشي از قطع‌كننده‌ها،‌ امكانات كافي ندارند.
با بالا رفتن سرعت و صحت عمل كاركنان، شركتها مي‌توانند از كاركنان خبره در قسمتهاي ديگر سيستم نيز استفاده كنند و بازده كاري افراد بالا مي‌رود.
تابلوهاي mimic كه فن‌آوري قبلي مورد استفاده در پستها بود، دو اشكال اساسي دارند. يكي اينكه آنها از تعداد زيادي اجزاي جداگانه تشكيل شده است كه نياز به نگهداري زيادي دارد. ديگر اينكه اضافه كردن يك نمايشگر يا كنترل‌كننده به سيستم خيلي پرهزينه است.
PMI اين معايب را ندارد، ميزان خرابي نرم‌افزار و سخت‌افزار مربوط به آن (پس از نصب و آزمايش) خيلي كم است. تنها قسمتي كه احتمال بيشترين خرابي را دارد صفحه نمايش است. اما چون در مواقعي كه استفاده نمي‌شود معمولاً خاموش است. در مقايسه با صفحات نمايش با كاربردهاي معمول، عمر بيشتري دارد. همچنين در مقايسه با روش تابلو mimic از نظر فضا صرفه‌جويي زيادي دارد و اگر براي اتوماسيون يك پست جديد از اين روش استفاده كنيم. از نظر كار ساختماني نيز صرفه‌جويي اساسي مي‌شود. با واگذاري عملياتهايي نظير تنظيم ولتاژ ترانسفورماتور و مديريت بار به نرم‌افزار، كاهش بيشتري در تعداد تجهيزات امكان‌پذير مي‌شود. كمتر شدن تجهيزات نظارت و كنترل به معني كاهش هزينه‌هاي نگهداري است.
اتوماسيون پستهاي مبتني بر نرم‌افزار، مي‌تواند فرصت خود چك كردن و تشخيص خطاي قابل ملاحظه‌اي را فراهم كند. مثلاً اشكالات ولتاژ را تشخيص دهد و به ساير اپراتورهاي محلي يا دورتر اعلام كند. از ديگر امكانات PMI بيان راحت و ساده امكانات تصويري مانند طرح و صفحه تصوير رنگها، قلمها، نشانه‌هاي تجهيزات و متحرك‌سازي (برخي فرايندهاي سيستم) است.
اپراتورهاي پستهاي امروزي، ممكن است فردا اپراتورهاي مركز كنترل باشند، لذا كار روزمره با PMI حداقل فايده‌اي كه براي شركت و خود او دارد، آمادگي بيشتر براي آموزشهاي آينده است. اپراتورهاي پستهاي امروزي، ممكن است فردا اپراتورهاي مركز كنترل باشند. لذا كار روزمره با PMI حداقل فايده اي كه براي شركت و خود او دارد. آمادگي بيشتر براي آموزشهاي آينده است. اپراتورهاي پست هاي امروزي، ممكن است فردا اپراتورهاي مركز كنترل باشند. لذا كار روزمره با PMI حداقل فايده اي كه براي شركت و خود او دارد آمادگي بيشتر براي آموزشهاي آينده است.
در بعضي از سيستمها، مي‌توان در يك زمان اطلاعات سيستم را هم به سيستم محلي و هم به ايستگاه مركزي ارسال كرد. در اين حالت ايمني ذاتي سيستم به خاطر اينكه دو اپراتور به اطلاعات يكساني از سيستم دسترسي دارند بيشتر مي‌شود. البته دو اپراتوري بودن سيستم همه‌جا مناسب نيست. پارامترهايي مانند مباحث كاري، ظرفيت و انعطاف‌پذيري ايستگاه اصلي و نرم‌افزار ايستگاه فرعي، پروتكل ارتباط و محدوديتهاي باند فركانسي مهمترين مباحثي هستند كه در هر وضعيت و حالتي بايد موردتوجه قرار گيرد.

معايب
با گسترش ايستگاههاي كامپيوتري، شركت‌ها مجبورند افرادي را كه توانايي نگهداري و ايجاد سيستم (يا حداقل توانايي تغيير پيكربندي سيستم) PMI را دارند به كار گيرند. افرادي با اين مهارت‌ها طبيعتاً خيلي ماندگار نيستند و اين در درازمدت ممكن است به يك مشكل تبديل شود و شركت‌ها مجبور شوند از افراد يكديگر به صورت نوبت كار استفاده كنند.
PMI برخي هزينه‌هاي كوچك به سيستم تحميل مي‌كند نظير هزينه‌هاي سخت‌افزار PC، هزينه طراحي اوليه و هزينه نگهداري بعدي از سيستم PMI، اما اين هزينه‌ها با مزاياي آن جبران مي‌شود. ضمن اينكه افزايش سرعت عملياتي، ايمني و قابليت اطمينان كه به خاطر استفاده از PMI حاصل مي‌شود، ممكن است فوايد پنهان ديگري نيز در برداشته باشد، مانند: كاهش اضطراب كاركنان عملياتي و افزايش رضايت مشتري.