عیوب و درمان‌های رایج سیستم‌های اتوماسیون زیرстанسیون
1. ساختاری سیستم‌های خودکارسازی زیرстанسیون
1.1 ساختار سیستم توزیع شده
ساختار سیستم توزیع شده یک معماری فنی است که با همکاری دستگاه‌ها و واحدهای کنترلی چندگانه و غیرمرکزی، جمع‌آوری داده و کنترل را انجام می‌دهد. این سیستم از چندین ماژول عملکردی تشکیل شده است که شامل واحدهای نظارت و ذخیره‌سازی داده است. این ماژول‌ها از طریق یک شبکه ارتباطی قابل اعتماد به هم متصل شده و عملیات خودکارسازی زیرستانسیون را بر اساس منطق و استراتژی‌های کنترل پیش‌فرض انجام می‌دهند.
در یک ساختار توزیع شده، هر واحد دارای قدرت پردازش و تصمیم‌گیری مستقل است که به کنترل خودکار و تشخیص خطا در یک منطقه محلی می‌پردازد.
در عین حال، این واحدها می‌توانند داده‌ها را به طور بلادرنگ به یک سیستم کنترل مرکزی منتقل کنند و زیرستانسیون را از طریق یک پلتفرم نظارت دوردست می‌توان به طور مرکزی مدیریت کرد. در مقایسه با سیستم‌های کنترل مرکزی سنتی، سیستم‌های توزیع شده انعطاف‌پذیری و افزونگی بیشتری دارند که می‌تواند تأثیر خرابی‌های نقطه‌ای را مؤثرانه جلوگیری کند و پایداری و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهد. ساختار سیستم توزیع شده می‌تواند توابع خودکارسازی پیچیده‌تری را پشتیبانی کند و به زیرستانسیون‌ها اجازه می‌دهد تا در مواجهه با محیط‌های شبکه برق پیچیده واکنش‌های انعطاف‌پذیری داشته باشند و امنیت و پایداری تأمین برق را تضمین کنند.
1.2 ساختار سیستم مرکزی
ساختار سیستم مرکزی یک واحد کنترل مرکزی را به عنوان هسته در نظر می‌گیرد و عملکرد دستگاه‌های مختلف در زیرستانسیون را از طریق توابع پردازش و کنترل داده‌های مرکزی مدیریت و هماهنگ می‌کند. این ساختار شامل یک سیستم کنترل مرکزی و دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند است. سیستم کنترل مرکزی مسئول دریافت و پردازش داده‌های از دستگاه‌های مختلف و صدور دستورالعمل‌ها بر اساس استراتژی‌های کنترل برای رسیدن به کنترل و مدیریت یکپارچه دستگاه‌های مختلف زیرستانسیون است.
در یک سیستم مرکزی، تمام توابع نظارت و کنترل در واحد کنترل مرکزی متمرکز شده‌اند و دستگاه‌های مختلف در زیرستانسیون از طریق یک شبکه ارتباطی با سرعت بالا به هم متصل شده‌اند. اگرچه این ساختار یکپارچگی و راحتی بالایی در مدیریت و نگهداری سیستم دارد، اما چون تمام فرآیندهای کنترل و تصمیم‌گیری به یک سیستم کنترل مرکزی تکی متکی است، در صورت خرابی سیستم مرکزی، ممکن است منجر به از دست دادن کنترل یا قطع عملیات کل زیرستانسیون شود و بنابراین امنیت و قابلیت اطمینان سیستم برق را تحت تأثیر قرار دهد.
1.3 ساختار سیستم سلسله مراتبی
ساختار سیستم سلسله مراتبی یک معماری است که توابع سیستم را به چندین لایه تقسیم می‌کند و هر لایه به طور مستقل مسئولیت وظایف خاصی را بر عهده دارد. این ساختار معمولاً شامل چهار لایه اصلی است: لایه میدان، لایه کنترل، لایه نظارت و لایه مدیریت. تبادل داده و هماهنگی کنترل بین هر لایه از طریق یک شبکه ارتباطی با سرعت بالا انجام می‌شود.لایه میدان در پایین‌ترین بخش سیستم قرار دارد و عمدتاً از دستگاه‌های هوشمند و دستگاه‌های حفاظتی رله‌ای در زیرستانسیون تشکیل شده است. لایه میدان مسئول انجام عملیات پایه‌ای مانند جمع‌آوری پارامترهای برقی، نظارت بر وضعیت دستگاه‌ها و انجام کنترل خودکار محلی است.
لایه کنترل بین لایه میدان و لایه نظارت قرار دارد و عمدتاً از واحدهای پایانه دور (RTU) و کنترل‌کننده‌های منطق برنامه‌پذیر (PLC) تشکیل شده است. لایه کنترل مسئول دریافت داده‌ها از لایه میدان و کنترل دستگاه‌های میدانی بر اساس منطق کنترل و استراتژی‌های عملیاتی است و بدین ترتیب برنامه‌ریزی خودکار دستگاه‌های زیرستانسیون را انجام می‌دهد.لایه نظارت در بخش میانی بالای سیستم قرار دارد و معمولاً از یک سیستم کنترل و جمع‌آوری داده‌های نظارتی (SCADA) تشکیل شده است. لایه نظارت مسئول پردازش و ذخیره‌سازی متمرکز داده‌های از لایه کنترل و میدان، نظارت بر وضعیت عملیات زیرستانسیون به طور بلادرنگ و ارائه توابعی مانند هشدار و مدیریت دستگاه‌ها است.
لایه مدیریت در بالاترین بخش سیستم قرار دارد و عمدتاً مسئول مدیریت و حمایت تصمیم‌گیری کلی زیرستانسیون است. لایه مدیریت توابعی مانند نظارت کلی و مدیریت نگهداری سیستم برق را ارائه می‌دهد تا عملیات هماهنگ زیرستانسیون در کل شبکه برق تضمین شود.
2. خطاهای معمول در سیستم‌های خودکارسازی زیرستانسیون
2.1 خطاهای شبکه ارتباطی
شبکه ارتباطی سیستم خودکارسازی زیرستانسیون نقش مهمی در سیستم‌های برق مدرن ایفا می‌کند و مسئول تحقق انتقال داده‌های بلادرنگ و به اشتراک گذاری اطلاعات بین دستگاه‌های مختلف است. اما خطاهای شبکه ارتباطی می‌توانند به طور جدی عملیات کنترل خودکار و نظارت دوردست زیرستانسیون را تحت تأثیر قرار دهند و منجر به عدم پایداری عملیات سیستم برق شوند.
تجهیزات ارتباطی ممکن است به دلیل پیری یا مشکلات کیفیتی خراب شوند. آسیب‌های سخت‌افزاری به سوئیچ‌ها یا روترها ممکن است از ارسال عادی داده‌ها جلوگیری کند و قطع شدن خطوط انتقال می‌تواند منجر به قطع ارتباط شود. مشکلات تغذیه برق نیز یکی از علل مهم خرابی‌های سخت‌افزاری هستند. تغذیه برق ناپایدار ممکن است از عملکرد صحیح تجهیزات ارتباطی جلوگیری کند.
در شبکه ارتباطی زیرستانسیون، تداخل الکترومغناطیسی که در طول عملکرد دستگاه‌ها ایجاد می‌شود ممکن است کیفیت سیگنال‌های ارتباطی را تحت تأثیر قرار دهد، به ویژه برای سیگنال‌های کم‌فراکانس یا ارتباطات بی‌سیم. میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی قوی که توسط تجهیزات فشار بالا در سیستم برق تولید می‌شوند نیز می‌توانند منجر به ضعیف شدن یا تحریف سیگنال‌ها شوند و قابلیت اطمینان انتقال داده‌ها را تحت تأثیر قرار دهند. ضعیف شدن سیگنال در خطوط انتقال طولانی نیز یک مشکل رایج است، به ویژه در استفاده از ارتباطات کابلی. سیگنال در طول انتقال تدریجاً ضعیف می‌شود که ممکن است از دریافت دقیق داده‌ها در سمت گیرنده جلوگیری کند.
2.2 خطاهای جمع‌آوری داده
جمع‌آوری داده در سیستم خودکارسازی زیرستانسیون پایه‌ای برای تحقق نظارت دوردست و مدیریت تنظیم است. سیستم جمع‌آوری داده مسئول دریافت داده‌های بلادرنگ از دستگاه‌های مختلف در زیرستانسیون و ارسال آنها به سیستم کنترل مرکزی یا سیستم SCADA است. اگر جمع‌آوری داده خراب شود، ممکن است عملیات عادی زیرستانسیون را تحت تأثیر قرار دهد و حتی امنیت سیستم برق را به خطر بیاندازد.
سیستم جمع‌آوری داده به تعداد زیادی دستگاه سخت‌افزاری متکی است. اگر این دستگاه‌ها خراب شوند، جمع‌آوری داده به طور عادی انجام نخواهد شد. آسیب یا پیری سنسورها ممکن است منجر به اندازه‌گیری نادرست پارامترهای کلیدی مانند جریان یا دما شود. قطع برق واحدهای پایانه دور (RTU) یا دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند (IED) ممکن است از روشن شدن یا کارکردن دستگاه‌ها جلوگیری کند و در نتیجه جمع‌آوری و انتقال داده‌ها را تحت تأثیر قرار دهد.
جمع‌آوری داده به یک شبکه ارتباطی پایدار برای انتقال داده‌ها از دستگاه‌های میدانی به سیستم کنترل مرکزی متکی است. اگر شبکه ارتباطی خراب شود، مانند از دست دادن سیگنال یا تأخیر در انتقال داده، منجر به خرابی جمع‌آوری داده خواهد شد. مشکلاتی مانند آسیب خطوط ارتباطی، خرابی تجهیزات شبکه‌ای مبدل یا ناسازگاری پروتکل‌ها به طور مستقیم قابلیت اطمینان و واقعیت زمانی انتقال داده‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهند.
اگر دستگاه‌های سیستم جمع‌آوری داده به درستی تنظیم یا کالیبره نشوند، داده‌های جمع‌آوری شده ممکن است نادرست یا از دست برود. اگر دستگاه‌ها در زمان نصب با پارامترهای مطابق با مشخصات تنظیم نشوند یا در آینده به طور منظم کالیبره نشوند، احتمال خطا در جمع‌آوری داده افزایش می‌یابد. عملکرد عادی سیستم جمع‌آوری داده به حمایت پلتفرم یا برنامه‌های نرم‌افزاری مربوطه متکی است. اگر در نرم‌افزار نقص یا ناسازگاری نسخه وجود داشته باشد، جمع‌آوری داده ممکن است به طور عادی انجام نشود.
2.3 خطاهای هشدار غلط
در عملیات روزمره سیستم خودکارسازی زیرستانسیون، می‌توان وضعیت تجهیزات برق را به طور بلادرنگ نظارت کرد و سیگنال‌های هشدار را صادر کرد تا تدابیر متناسب به طور به موقع اتخاذ شود. اما هشدارهای غلط یکی از انواع رایج خطاهای خودکارسازی هستند. هشدارهای غلط ممکن است نه تنها عملکرد عادی کارکنان را تحت تأثیر قرار دهند بلکه منجر به هدر رفتن منابع و تداخلات غیرضروری شوند. در شرایط وخیم، ممکن است حتی منجر به پاسخ‌های اضطراری نامناسب شوند.
توابع هشدار سیستم خودکارسازی زیرستانسیون معمولاً به آستانه‌های تنظیم شده متکی هستند. اگر این آستانه‌ها خیلی حساس تنظیم شوند یا با شرایط عملیاتی واقعی مطابقت نداشته باشند، ممکن است هشدارهای غلط مکرری رخ دهد. نوسانات ولتاژ بزرگ یا تغییرات گذرا در تجهیزات در شرایط عملیاتی خاص ممکن است به عنوان خرابی اشتباه شوند و هشدار را فعال کنند. بنابراین، تنظیم آستانه‌های مناسب برای جلوگیری از هشدارهای غلط بسیار حیاتی است.
خطاهای عملیاتی اپراتورها نیز یکی از علل رایج هشدارهای غلط هستند. در طول تنظیم سیستم یا تست تجهیزات، خطاهای اپراتورها ممکن است منجر به شرایط هشدار نامناسب یا فعال شدن هشدارهای غلط شود. اگر اپراتورها سیستم را بر اساس دستورالعمل‌های استاندارد عملیاتی تنظیم نکنند یا پارامترهای هشدار را در زمان تعویض تجهیزات دوباره کالیبره نکنند، وضعیت تجهیزات ممکن است با شرایط هشدار مطابقت نداشته باشد و منجر به هشدارهای غلط شود.
3. اقدامات برای رسیدگی به خطاهای معمول در سیستم‌های خودکارسازی زیرستانسیون
3.1 بهبود سیستم مدیریت تجهیزات سخت‌افزاری
ایجاد یک سیستم مدیریت تجهیزات کامل شرط اولیه جلوگیری از خرابی‌های سخت‌افزاری است. زیرستانسیون‌ها باید مشخصات مدیریتی دقیق برای چرخه عمر کامل تجهیزات، از جمله خرید و نگهداری، تدوین کنند تا هر تجهیز قبل از نصب تحت بازرسی کیفیت دقیق و پذیرش قرار گیرد و وقتی به کار گرفته می‌شود، الزامات فنی را برآورده کند. همچنین، برای انواع مختلف تجهیزات، چرخه‌های نگهداری و معیارهای بازرسی خاص باید تنظیم شود، با بازرسی‌ها و به‌روزرسانی‌های منظم تا عمر مفید تجهیزات تمدید شود و خرابی‌های ناشی از پیری یا آسیب تجهیزات کاهش یابد.
ثانیاً، زیرستانسیون‌ها باید نظارت و ثبت عملیات تجهیزات را در طول عملیات تقویت کنند. با نظارت بلادرنگ بر تجهیزات، می‌توان خطرات خرابی بالقوه را به طور به موقع شناسایی کرد. از یک سیستم نظارت آنلاین برای نظارت مداوم بر وضعیت عملیاتی و پارامترهای کلیدی مانند جریان تجهیزات خودکارسازی زیرستانسیون استفاده کنید و داده‌ها را به سیستم نظارت مرکزی ارسال کنید. بر این اساس، با تشخیص خرابی‌های منظم، داده‌های دقیق عملیاتی تجهیزات را ثبت کنید، پرونده‌های تاریخی را تشکیل دهید تا تحلیل و پیش‌بینی خرابی‌ها انجام شود، تغییرات ناهماهنگ تجهیزات را به طور موثر شناسایی کنید و از اقدامات پیشگیرانه برای جلوگیری از خرابی‌ها استفاده کنید.
3.2 انجام کارهای نگهداری و خدمات منظم
کارهای نگهداری منظم باید شامل نگهداری سیستم نرم‌افزاری سیستم خودکارسازی باشد. بخش اصلی سیستم خودکارسازی سیستم نظارت کامپیوتری و نرم‌افزار کنترل است. پایداری عملکرد آنها به طور مستقیم سطح خودکارسازی و توانایی تشخیص خرابی زیرستانسیون را تحت تأثیر قرار می‌دهد. سیستم نرم‌افزاری را به طور منظم نگهداری کنید، از جمله به‌روزرسانی و بهینه‌سازی سیستم عامل و الگوریتم‌های کنترلی، تا اطمینان حاصل کنید که نرم‌افزار در مواجهه با عملیات پیچیده "خراب" یا "کش" نشود.کارهای پشتیبان‌گیری منظم نیز بسیار مهم است، زیرا می‌تواند از توقف سیستم به دلیل خرابی برنامه یا از دست دادن داده‌ها جلوگیری کند. بنابراین، پشتیبان‌گیری منظم سیستم و تمرین‌های بازیابی داده بخشی از کارهای نگهداری است.
3.3 اجرای روش حذف
اجرای روش حذف نیازمند تعریف واضح علائم خرابی و ثبت دقیق آنها است. اپراتورها باید بر اساس هشدارهای سیستم و عملکرد تجهیزات، ظاهر خرابی را به طور سریع شناسایی کنند و وضعیت اولیه خرابی را درک کنند. اگر سیستم دچار از دست دادن داده یا تأخیر در انتقال داده شود، اپراتورها باید ابتدا ارتباطات ارتباطی بخش‌های مختلف سیستم را بررسی کنند تا اطمینان حاصل کنند که کانال انتقال داده قطع نشده است. با مشاهده دقیق، برخی از علل خرابی واضح را می‌توان حذف کرد و اطمینان حاصل کرد که رسیدگی بعدی به خرابی به طور موجه‌تری انجام شود.
اجرای روش حذف باید به ترتیبی خاص انجام شود. به عنوان مثال، در مورد خرابی‌های جمع‌آوری داده در سیستم خودکارسازی زیرستانسیون، ابتدا تجهیزات جمع‌آوری خود را مانند سنسورها و ترانسفورماتورها بررسی کنید تا وضعیت عملکرد این دستگاه‌ها را تأیید کنید. اگر تجهیزات جمع‌آوری در وضعیت خوبی باشند، سپس ارتباطات ارتباطی و پروتکل‌های انتقال داده بین دستگاه‌ها را بررسی کنید. اگر تجهیزات ارتباطی و ارتباطات شبکه نرمال باشند، سپس بررسی کنید که آیا تنظیمات نرم‌افزاری سیستم خودکارسازی صحیح هستند و آیا تنظیمات ناهماهنگ یا خطاها در برنامه وجود دارد. در نهایت، با حذف گام به گام، منبع خرابی را تعیین کنید. این روش به طور موثر محدوده رسیدگی به خرابی را کاهش می‌دهد و از بازرسی‌های نابجا و هدر رفتن منابع جلوگیری می‌کند.
4. نتیجه‌گیری
به طور خلاصه، سیستم خودکارسازی زیرستانسیون شامل تعداد زیادی تجهیزات و تکنولوژی‌ها است، با انواع گوناگونی از خرابی‌های سیستم و پیچیدگی بالا در مکان‌یابی و رسیدگی به خرابی‌ها. همچنین، در طول عملیات سیستم خودکارسازی زیرستانسیون، برخی از تجهیزات ممکن است به دلیل عواملی مانند پیری و تغییرات محیطی خارجی خراب شوند. اگر این خرابی‌ها به طور به موقع رسیدگی نشوند، ممکن است منجر به خرابی تجهیزات و کاهش کارایی عملیات سیستم شود و بنابراین هزینه‌های نگهداری و تعمیرات افزایش یابد. بنابراین، نیاز به اقداماتی مانند بهبود سیستم مدیریت تجهیزات سخت‌افزاری، انجام کارهای نگهداری منظم و اجرای روش حذف برای بهبود توانایی تشخیص و پیشگیری از خرابی‌ها وجود دارد.
