کلیات
سیستم های جمع آوری اطلاعات
شروع سیستم های مدرن جمع آوری اطلاعات و کنترل
(Supervisory Control and Data ) که امروزه در ایران از آن با نام دیسپاچینگ یاد می شود به اواخر نیمه قرن بیستم بر می گردد. این اصطلاح بعداً تبدیل به نام کلی تر اندازه گیری مقادیر عددی،اندازه گیری وضعیت ها و کنترل از راه دور شد.
با بالا رفتن قابلیت مینی کامپیوتر ها برای استفاده در سیستم های فوق، امکان استفاده عملی از واحد پردازنده مرکزی بعنوان تصمیم گیرنده و متعاقب آن اعمال کننده کنترل بوجود آمد.
شبکه قدرت و راهبری آن
در شبکه های قدرت سیستم های جمع آوری اطلاعات و کنترل می تواند در ساده ترین فرم یعنی از کنترل کردن یک فیدر توزیع تا پیچیده ترین نوع آن یعنی کنترل تمامی تولید و انتقال و توزیع در یک محوطه وسیع جغرافیایی مورد استفاده قرار گیرد.
امروزه بیش از هر زمان نیاز به وجود سیستم های مدرن کامپیوتری مدیریت انرژی احساس میشود سیستم های مدیریت انرژی ( EMS ) امروزه در زمینه های کلی زیر مورد استفاده قرار می گیرند.
1- اعلام وضعیت شبکه قدرت به دیسپاچرها به منظور جلوگیری از شرایط بحرانی شبکه تولید ایمن انرژی، در نظر داشتن رزرو کافی برای تولید و انتقال به منظور اختصاص دادن در زمان قله یاپیک
2- تولید انرژی با حفظ پایداری فرکانس و ولتاژ لازم
3- اقتصادی ترین روش تولید برق
پروژه های دیسپاچینگ ملی و منطقه ای سازمان برق ایران
شبکه برق ایران احتیاج به وجود هفت مرکز کنترل در نواحی مختلف دارد و یک مرکز کنترل مادر با مشخصات فنی خاص خویش، به منظور کسب اطلاعات شبکه ، آگاه نمودن دیسپاچر ها از وضعیت شبکه و سپس اجرای برنامه های کاربردی در زمینه های مختلف نظیر کنترل تولید شبکه، پیش بینی بار، تولید اقتصادی و غیره در نظر گرفته شده و مرکز کنترل مادر ( دیسپاچینگ ملی ) بخشی از اطلاعات خویش را مستقیماً از طریق پایانه های متصل به مرکز مادر و بخشی دیگر را از طریق مراکز دیسپاچینگ منطقه ای مستقر در شهرهای کرمان، آذربایجان، خراسان، خوزستان، اصفهان، تهران قابلیت محدودی را تعبیه نموده تا چنانچه مرکز دیسپاچینگ ملی قادر به انجام وظایف خویش نباشد آن مرکز اورژانس بخدمت گرفته می شود و با یک حداقل توقع بتوان شبکه قدرت را حفظ نمود. مرکز دیسپاچینگ منطقه ای بدین منظور انتخاب شده است.
نیازهای بهره برداری در دیسپاچینگ ملی و منطقه ای
سیستم دیسپاچینگ ملی و منطقه ای بصورت سلسله مراتبی در دو سطح، طراحی شده است سطح اول مرکز کنترل دیسپاچینگ مادر
( SCC ) مستقر در تهران و سطح دوم سلسله مراتب 6 مرکز دیسپاچینگ منطقه ای ( AOC )
مسئولیت ها:
مسئولیت مرکز کنترل مادر بشرح زیر است:
مسئولیت ایمنی سیستم System Security
که برای انجام این مسئولیت عملیات زیر مورد نیاز است:
جمع آوری اطلاعات Contingency evaluation
ایجاد استراتژی عملیاتی
بررسی پایداری سیستم و کنترل آن
کنترل اتوماتیک تولید ( AGC ) : کنترل روی بعضی واحدهای با اهمیت تولیدی
بررسی اقتصادی که مسئولیت SCC برای اپتیمایز کردن انتقال قدرت و اپتیمم کردن کاربرد ژنراتور ها می باشد و این کنترل یا از طریق AGC برای واحدهای تحت کنترل بکار می رود یا از طریق برنامه ریزی تولید برای واحدهای کوچک اعمال می گردد.
نظارت در ولتاژی بار راکتیو
برنامه ریزی قطعی
پیش بینی برنامه های کوتاه مدت و بلند مدت بار
مرکز دیسپاچینگ ملی، کنترل از راه دور برای بار واحدها را برای بعضی از واحدهای تولیدی بزرگ بعهده خواهد داشت.
مسئولیت مراکز منطقه ای عمدتا به شرح زیر است:
قطع و وصل کلیدها
کنترل مستقیم ولتاژ دستگاههای مولد و مصرف کننده راکتیو
مسئول به مدار آوردن و خارج کردن واحدهای گازی مستقر در منطقه عملیاتی خود
مبانی طراحی
پاسخ های زمانی
پیمانکاران موظفند که با تهیه و ارائه نرم افزار وسخت افزار مناسب، پاسخ های زمانی مناسب برای جمع آوری اطلاعات از پایانه های دور دست را به مرکز کنترل برآورده نماید. جمع آوری اطلاعات و مقادیر عددی از پست ها و نیروگاهها به پایگاهها ی اطلاعاتی مراکز منطقه ای در هر دو ثانیه و برای مرکز دیسپاچینگ ملی 4 ثانیه می باشد.
اطلاعات هر 10 ثانیه از مراکز منطقه ای به دیسپاچینگ ملی منتقل می شود.
گسترش سیستم
سیستم دیسپاچینگ با توجه به پست ها و نیروگاهها ی هر منطقه و بر این اساس که در نهایت تا 50 پایانه دوردست ر ابتواند تحت کنترل در بیاورد طراحی شده است.
پیکر بندی سیستم
در هر منطقه پایانه های دوردست مستقر در آن منطقه اطلاعات را به پایگاه اطلاعاتی آن منطقه منتقل نموده و سپس توسط خطوط مخابراتی به دیسپاچینگ ملی منتقل می شوند.
دیسپاچینگ ملی فقط در نیروگاههای بزرگ شبکه برق، یک پایانه دوردست مستقیم خواهد داشت.
پیکر بندی دیسپاچینگ ملی
شامل تجهیزات اصلی واقع در مرکز و پایانه های دوردست واقع در نیروگاههای بزرگ می باشد.
پیکر بندی دیسپاچینگ های منطقه ای
پیکر بندی مراکز دیسپاچینگ منطقه ای در مورد مناطق تهران و اصفهان مشابه با دیسپاچینگ ملی بوده و مورد چهار منطقه دیگر بعلت وجود پیمانکار دیگر برای این مراکز طبیعت پیکر بندی دیگری را خواهیم داشت که ضمن مشابهت از نقطه نظر عملکردی با پیکر بندی سیستم های دیسپاچینگ های دیگر مناطق، با استانداردهای موجود پیمانکار نیز مطابقت دارد.
حال به بررسی تجهیزات دیسپاچینگ ملی و سخت افزار سیستم کنترل می پردازیم
سیستم های کامپیوتری
شامل سه زوج کامپیوتر 32 بیتی مدل vax می باشد که از یک زوج برای ارتباط با پایانه های دوردست و دیگر مراکز منطقه ای استفاده می شود.
از سومین زوج کامپیوتر برای اجرای برنامه های کاربردی شبکه قدرت استفاده می شود. تجهیز لازم برای ارتباط این زوج کامپیوتر با یکدیگر کابل Ethernet بوده که با توجه به سرعت بالای نقل و انتقالات روی آن تداخل اطلاعات مشکل چندانی ندارد.
زوج کامپیوتر اصلی
کامپیوتر های 32 بیتی با زمان خواندن و نوشتن به حافظه اصلی زیر یک مایکرو ثانیه می باشند.
هشت مگابایت حافظه اصلی در نظر گرفته شده است و یک دیسک با 456 میلیون بایت برای هر cpu در نظر گرفته شده است.
رابطه انسان و ماشین
به مجموعه دستگاههایی گفته می شود که اطلاعات شبکه برق را به دیسپاچرها نشان می دهند. این دستگاهها عمدتا بشرح زیر می باشد.
صفحه میمک و کنترل کننده آن
اطلاعات شبکه برق بطور خلاصه شده در این صفحه دیده می شود.
کنسول های دیسپاچر( صفحه کلیدی – دستگاه تلویزیونی )
کنترل های دیسپاچرکه از آن بعنوان عامل اصلی راهبری شبکه برق استفاده می شود شامل صفحات تلویزیونی به منظور نمایش عمدتا دیاگرام های تک خطی شبکه و آلارم های آن و صفحات کلیدی به منظور اعمال کنترل می باشد. صفحه میمک و کنترل دیسپاچر اصلی ترین بازوهای دیسپاچرها در نگهداری شبکه می باشند.
دستگاههای چاپگر
از دستگاههای چاپگر با سرعت کم به منظور ضبط وقایع شبکه برق نظیر آلارمها و از دستگاههای چاپگر و با سرعت زیاد به منظور چاپ اطلاعات آماری استفاده می شود.
چارت رکوردها
به دلیل اهمیت فرکانس، چارت رکوردی را به آن اختصاص داده و همیشه روی آن ضبط می شود. فرکانس از طریق یک سیستم «تله متری پیوسته » ارسال می شود.
انتقال اطلاعات با دیسپاچینگ های مناطق
انتقال اطلاعات شبکه توسط یک زوج خطوط ارتباطی افزونه با قابلیت انتقال 9600 بیت در ثانیه بین مراکز انجام می گیرد. قابلیت بسط سیستم تا 10 دیسپاچینگ منطقه با ید در دیسپاچینگ ملی در نظر گرفته شود.
پایانه های دوردست
به منظور جمع آوری و ارسال اطلاعات از ایستگاهها به مرکز کنترل از تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود که به آنها پایانه های دوردست می گویند. بطور کلی این تجهیزات شامل دو قسمت مجزای پایانه دوردست و تجهیزات واسطه High voltage Interposing = HVI بوده که در محل ایستگاهها نصب می شوند و از طریق ترمینالها ی واسطه در کابینت های مار شالینگ راک یا ترمینالهای موجود در کابینت های کنترل به تجهیزات مریوط به آن ایستگاه متصل می شوند. اطلاعات آنالوگ و دیجیتال، از طریق ترانسفورمر جریان (CT ) و ترانسفور مر ولتاژ ( PT ) و کنتاکتهای سیم کشی شده در داخل کابینت ترمینالها جمع آوری می شوند. این اطلاعات از طریق کابلهایی از مار شالینگ راک به کابینت واسطه آورده می شوند. این کابینت بطور کلی شامل یک سری رله های کنترل و تعدادی مبدل کمیات الکتریکی، از قبیل توان و ولتاژ به جریانهای متناسب، می باشد. مقادیر خروجی این مبدلها که بصورت جریان آنالوگی بوده وارد تجهیزات RTU می شود. فرمانهای آمده از مرکز نیز در خروجی ظاهر شده که این نیز به نوبه خود رله کنترلی را در کابینت HVI برقرار می کند. کنتاکتهای این رله نیز به منظور کنترل دستگاهی در ایستگاه بطور مثال باز و بسته کردن یک کلید، به کار می رود. مقادیر تغیر وضعیت و آلارمهای ایستگاه نیز که از طریق کنتاکهای بدون برق در ایستگاه ایجاد میشوند به وسیله ولتاژی که از طریق RTU برای آنها ایجاد میشود بطور مستقیم از طریق RTU دریافت میشوند.
RTU خود یک دستگاه کاملا الکترونیکی و مدولار میباشد و انواع جدید آن دارای ریز پردازنده می باشد.
کلیه اطلاعات دریافتی و یا ارسالی در حافظه RTU نگه داری شده و در مواقع پاسخ به مرکز کنترل به صورت یک سری تلگرام که شامل بیت های آدرس، سنکرونیزاسیون، چک و اطلاعات خام است ارسال میشوند. اطلاعات که همگی به صورت بیتهای سریال و صفر و یک میباشند وارد فرستنده مودم شده و به صورت مدولاسیون PSKیا FSK بر روی باند مشخصی از فرکانس مدوله میشوند. این اطلاعات از طریق کانال مخابراتی که میتواند میکرو ویو یا PLC و یا انواع دیگر ارتباطات باشد به مرکز ارسال میشوند. بر روی باند مربوط به اطلاعات میتوان مکالمات تلفنی یعنی صدا را نیز انتقال داد. یعنی از طریق ارتباط پایانه و مرکز میتوان دارای یک خط تلفنی مستقیم بین مرکز و ایستگاه شد. این نوع تلفن را DTS مینامند. تغذیه تجهیزات فوق از طریق شارژر و باطری به طور دائم تامین می شود.