راهنماي عملی براي خودکارسازی زیرстанسيون هوشمند در توزيع انرژي برق
سیستم خودکار سازی زیرстанسیون (SAS)، همانطور که از نامش پیداست، با توانایی جایگزینی وظایف عملیاتی دستی با عملیات خودکار متمایز است. عملیات خودکار نقش مهمی در تضمین عملکرد ایمن و قابل اعتماد انتقال و توزیع برق دارد. وظایف آن شامل، اما محدود به، نظارت، جمعآوری دادهها، محافظت، کنترل و ارتباطات دوردست میباشد.
در گذشته، واحدهای پایانهی دوردست (RTUs) تنها به عنوان واسطهایی بین تجهیزات کلیدزنی برق در سطح فرآیند در زیرستانسیونها و سیستم مدیریت شبکه شرکتهای توزیع برای اهداف نظارت از راه دور (به شکل ۱ زیر مراجعه کنید) استفاده میشدند.
این واحدها با چندین ورودی و خروجی مجهز شدهاند و به عنوان رابطهای ارتباطی با مرکز کنترل شبکه دوردست عمل میکنند. واحدهای پایانهی دوردست (RTUs) و مرکز کنترل شبکه (NCC) با هم سیستم کنترل و جمعآوری دادههای نظارتی (SCADA) را تشکیل میدهند، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است.
چندین وظیفه خاص قابل توجه در سیستم خودکار سازی زیرستانسیون وجود دارد:
به عنوان مثال، بسیاری از وظایف در سیستم خودکار سازی زیرستانسیون (SAS) برای بازیابی خودکار از اختلالات تجهیزات یا شکستهای کوتاه مداری هماهنگ شدهاند. این وظایف شامل چندین دستگاه هستند که مسئولیتهای آنها بین تجهیزات اصلی (مانند کلیدزنها، ترانسفورماتورها، ترانسفورماتورهای اندازهگیری و غیره) و تجهیزات ثانویه (مانند رلههای محافظ، واحدهای ادغام، دستگاههای الکترونیک هوشمند) تقسیم شده است.
شکل ۱ - سیستم خودکار سازی زیرستانسیون: معماری سیستمهای SCADA کلاسیک
بنابراین، سیمکشی و اتصالات بین این دستگاهها و تجهیزات پیچیده میشود و نیاز به تلاش زیاد و زمان طولانی برای نگهداری، تعمیر، گسترش یا تغییر عملیات دارد. تلاشهایی برای کاهش مقدار سیمکشی و اتصالات انجام شده است با استفاده از شبکههای ارتباطی سریال در سطوح مختلف سلسله مراتب زیرستانسیون. این تلاشها منجر به راهحلهای اختصاصی توسعه یافته توسط تامینکنندگان تجهیزات زیرستانسیون شده است.
شرکتهای بزرگ، از جمله گروههای غیرانتفاعی مانند معماری ارتباطات خدمات عمومی (UCA) که از تامینکنندگان تجهیزات زیرستانسیون و کاربران خدمات عمومی تشکیل شده است، به طور فعال در بهبود ارتباطات زیرستانسیون کار میکنند. آنها با مشارکت در توسعه استانداردهای بینالمللی برای بهبود سازگاری عملکردی و پیشنهاد معماریهایی که پهنای باند شبکه بالاتری ارائه میدهند، این کار را انجام میدهند. هدف بهبود قابلیت اطمینان ارتباطات هم در داخل زیرستانسیونها و هم بین زیرستانسیونهای مختلف است.
معماری سلسله مراتبی خودکار سازی زیرستانسیون در SAS بر اساس پیادهسازیهای فناوری طبقهبندی میشود. سیستم خودکار سازی زیرستانسیون شامل سه سطح است: سطح ایستگاه، سطح بای و سطح فرآیند (همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است). این سطوح میتوانند برای دستیابی به عملکرد متنوع مورد استفاده قرار گیرند. از نظر مشخصات فنی، ابعاد یک سیستم خودکار سازی زیرستانسیون (SAS) در زیرستانسیونهای انتقال ولتاژ بسیار بالا بزرگتر خواهد بود نسبت به زیرستانسیونهای توزیع ولتاژ بالا.
در زیرستانسیونهای مدرن، سطح بای یک ویژگی رایج است، اگرچه در اوایل SAS، مفهوم سطح بای شناخته نشده بود.
معمولاً، حسگرهایی برای اندازهگیری مقادیر بسیار بزرگ جریان و ولتاژ استفاده میشود. ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ (CTs/VTs) برای تبدیل مقادیر زیاد جریان و ولتاژ به مقادیر استاندارد استفاده میشوند که سپس به ورودیهای رلهها تغذیه میشوند. مقادیر مقیاسبندی شده معمولاً به ۵ آمپر (۱ آمپر در اروپا) برای جریان و ۱۲۰ ولت برای ولتاژ متناسب هستند. در واقع، رلههای محافظ یا دستگاههای الکترونیک هوشمند مدرن منطق محافظ را پیادهسازی میکنند.
شکل ۲ - ساختار یک سیستم خودکار سازی زیرستانسیون که سطح ایستگاه، بای و فرآیند را نشان میدهد
این دستگاهها جریان و ولتاژ الکتریکی را تشخیص میدهند و اندازهگیری میکنند تا مقادیر خاصی را محاسبه کنند که توسط منطق محافظ نظارت میشوند، مانند جریان الکتریکی در دو طرف یک ترانسفورماتور ولتاژ بسیار بالا (EHV)/ولتاژ بالا (HV). وقتی یک پارامتر از یک مقدار مشخص (تنظیم شده) عبور میکند، منطق محافظ بر اساس یک دنباله از مراحل پیشتعیین شده یا یک الگوریتم کنترل برنامهریزی شده عمل میکند. معمولاً، وقتی یک مشکل رخ میدهد، یک سیگنال قطع به مدارکلید مربوطه ارسال میشود تا یک خط یا بوس را جدا کند.
