سیستم ثبت خطای پست
۱) مقدمه :
استفاده از ميتر های هوشمند روشی جديد در پردازش اطلاعات و بهره برداری از پستهای برق و سايت های صنعتی را معرفی مي نمايد.اين تجهيزات ابزاری پيشرفته و چند منظوره ميباشند که علاوه بر اينکه قابليت های متنوعی را در بهره برداری ايجاد ميکنند امکاناتی قدرتمندی را به منظور تحليل پارمترهای شبکه در اختيار قرار ميدهند.
۲) بيان مسئله :
در پست های موجود MCها (Measuring Centers) صرفا به عنوان ابزار اندازه گيری مقادير لحظه ای مورد استفاده قرار گرفته اند که با توجه به کلاس پايين , حساسيت غير قابل قبول , استفاده از پروتکل های سريال مانند Modbus و DNP3 و … , عدم ثبت حوادث , عدم سنکرون زمانی , تجهيزات جانبی متعدد برای تطابق پروتکلی و … هيچگاه به عنوان ابزاری با قابلیت اطمينان بالا مورد استفاده قرار نگرفته اند.
از اين رو گروه های بهره بردار و مديريت شبکه در طول ساليان گذشته تاکنون ناگزير به استفاده از تجهيزات مکمل مانند ثبات حوادث و وقايع کنتورهای بازار برق تجهيزاتی مانند مبدل های پروتکلی ترانسديوسرها دستگاههای اندازه گيری پارامترهای تشخیص کیفیت توان مانندPower Analyzerها و همچنین اعتماد به ثبت دستی زمان حوادث و پارامترهای خطا توسط اپراتورها و … گرديده اند.
يکی از نقاطی که در طول ساليان گذشته مغفول مانده است استفاده از پروتکل IEC-61850 درتجهيزات اندازه گيری مانند MC ها مي باشد. امروزه در کشور ما با توجه به بزرگ شدن شبکه های برق نياز به ابزارهايي با قابليت های چند منظوره و با دقت و اطمينان بالا اجتناب ناپذير مينمايد . بر کسی پوشيده نيست که شبکه ما شبکه ای بزرگ و دارای المان های فرسوده بوده و جايگزينی اين تجهيزات با تجهيزات مدرن مشمول صرف هزينه و زمان بسيار است از اين رو چنانچه بتوان با صرف هزينه اندک از ابزاری قدرتمندی بهره جست که بتواند در دوران گذار فعلی ما را در بهره برداری از شبکه موجود ياری نمايد ميتوانیم شاهد روند رو به رشد و سریع اصلاح و خدمات رسانی باشیم.
از مباحث ديگری که در طول ساليان اخير متناوبا” به آن پرداخته شده مباحثی مانند : بازار برق ,تحليل پارامترهای خطا , سنکرون زمانی تجهيزات ثبت و آرشيو حوادث بررسی شرايط گذرا در تأثیر عملکرد سایر فيدر ها تبادل اطلاعات با مراکز ديسپاچيگ به صورت سريع و با قابليت اطمينان بالا بالا بردن حساسيت دستگاه های اندازه گيری حذف تجهيزات اضافی نمايش پذيری اطلاعات در پست Load shedding و … ميباشد که برای توفیق بر موارد فوق نياز به صرف منابع مالی و خدمات مهندسی با تکنولوژی پیشرفته ميباشد.
۳) ارائه راه حل:
پروتکل IEC-61850 پروتکل اختصاصی سيستم اتوماسيون پست های برق میباشد که علاوه بر سرعت و قابليت اطمينان بالا موجب حذف تجهيزات جانبی اضافی در سيستم میگردد. اين پروتکل بر پايه پروتکل TCP/IP بوده که به منظور برطرف نمودن محدوديتهای سيستم اتوماسيون طراحی گرديده که يکی از مهمترين محدوديتهای سيستم اتوماسيون اين است که تجهيزات ساخته شده توسط سازندههای مختلف نمیتوانند به درستی و با قابلیت اطمینان با يکديگر ارتباط برقرار کنند زيرا هريک دارای پروتکلی با ساختارهای متفاوت میباشند و در واقع بين دو تجهيز از دو سازنده مختلف امکان ارتباط پذيری وجود ندارد. بنابراين هدف از تدوين استاندارد و پروتکل IEC-61850 تعريف يک چهارچوب برای ايجاد ارتباط پذيری بين تجهيزات سازندگان مختلف می باشد. همچنین اين پروتکل بر اساس تکنولوژی GOOSE طراحی شدهاست. يکی از قابليتهای مهم تکنولوژی GOOSE امکان برقراری ارتباط مستقيم بين دو تجهيز (Peer to Peer) می باشد به نحوی که دو تجهيز متصل به شبکه میتوانند فارغ از سيستم اتوماسيون قادر به تبادل اطلاعات با یکدیگر باشند که موجب میگردد اين پروتکل به يک زبان ارتباطی اختصاصی با قابليت اطمينان بالا ميان تجهيزات پست تبديل گردد.
اين پروتکل را میتوان در تمامی سطوح به منظور ارتباط ميان کليه تجهيزات بکار گرفت و حتی ميتوان سوييچگير را نيز ديجيتالی نمود . بوسيله ميترهای هوشمند ميتوان فارغ از اينکه پست DCS يا Conventional باشد به تبادل اطلاعات ميان اجزای سيستم و مراکز ديسپاچينگ پرداخت.
بهترين گزينه برای توفیق يافتن بر کاستی های ذکر شده بالا استفاده از “دستگاههای اندازه گیری هوشمند” با پروتکل IEC-61850 به جای MC يا کنتورها ويا به صورت تجهيز مکمل ميباشد که علاوه بر دقت قابل قبول قابليت ثبت حوادث تحليل پارامترهای های خطا ، سنکرون زمانی ، قرائت از طريق مراکز ، دارا بودن HMI پياده سازی منطق های کنترلی مانند اينترلاک و منطق های حفاظتی مانند Load Shedding و … دارای مزيت های اقتصادی متعددی ميباشد که از جمله ميتوان به هزينه پايين ، نصب سريع و آسان ، حذف تابلو های ثبات ، ترانسديوسرها ، حذف مدارات Load Shedding، استفاده به عنوان کنتورهای بازار برق و هزينه تعمير و نگهداری پايين , قابليت قرائت توسط نرم افزار و … اشاره نمود. امروزه استفاده از اين ابزار در کشورهای توسعه یافته به عنوان راه حلی برای حذف تجهيزات اضافه در صنعت برق بطور انبوه مورد استفاده قرار گرفته است .
اين تجهيزات با وجود اينکه در پست های Conventional مورد استفاده قرار ميگرند قابليت تبديل پست های Conventional به SMS و DCS را همچنین برای کاربران فراهم ميسازند.
بطور خلاصه ميتر های هوشمند ابزاری چند منظوره ميباشند که ميتوانند تمامی موارد فوق را با صرف کمترين هزينه عملياتی نمايند.
شرکت ARCTEQ فنلاند با بهره گیری از تکنولوژی تراز اول دنیا اقدام به تولید میترهای هوشمند کرده است که دارای کلیه ویژگی های ذکر شده بصورت یکجا و در قالب یک محصول میباشد.
۴) دستگاه های پاور مانیتورینگ مدل AQ-P215 و مدیریت انرژی مدل AQ-E215 شرکت ARCTEQ فنلاند
AQ-P215 و AQ-E215 تجهیزاتی پیشرفته با قابلیت اطمینان بالا به منظور اندازه گیری، نمایش، حفاظت، کنترل، ثبات حوادث و وقایع ، پردازش و آرشیو اطلاعات، پیاده سازی منطق عملکرد و اینترلاک با استفاده از پروتکل های استاندارد میباشد. لذا این تجهیزات میتوانند به منظور ابزار پردازش و تحلیل اطلاعات در فیدرهای انتقال توان نصب و بکار گرفته شوند.
۵) چرا از AQ-P215 و AQ-E215 استفاده ميکنيم ؟
۱- کلاس دقت بالا :
Accuracy class 0.2S according to IEC 6205322
۲- توانايي اندازه گيری با الگوريتم پيشرفته در نقاط کار غير از فرکانس نامی :
Frequency independent measurement
۳- دقت اندازه گيری بالا در فرکانس های مختلف تا فرکانس 6Hz الی 75Hz :
Frequency tracking algorithm guarantees measurement accuracy at 6…75Hz
۴- دستگاه اندازه گيری کيفت توان و ثبات فرکانس و نوسانات هارمونيکی
Power quality analysis – harmonics, THD and disturbance recording
۵- ثبات خطا با دقت نمونه برداری 64 samples در هر سیکل
Powerful disturbance recorder with up to 64 samples per cycle sampling rate
۶- قابليت اندازه گيری حالت گذرا تا 250A ثانويه – قابل استفاده بر روی کور حفاظت ترانس های جريان
Dynamic measuring range up to 250A secondary – effective disturbance recording when coupled to protection
CT
۷- قابليت تغيير زمان در حالت تغيير زمان فصلی
Calendar feature with automatic daylight saving and leap year adjustment
۸- قابليت پياده سازی لاجيک و اينترلاک و استفاده به عنوان BCU
Programmable logic functions
۹- قابليت اضافه نمودن ورودی های مختلف DI , DO , Mili Amp از طريق کارتهای داخلی و از طريق تجهيزات خارجی
Extensive data logging capability
Digital inputs: 3 (standard)
Output relays: 5+1 (standard)
Options (3 slots)
Digital inputs optional: +8/16/24 up to 112
Digital outputs optional: +5/10/15 up to25
2 x mA input + 68 x RTD input
۱۰- قابلييت اندازه گيری فرکانس تا فرکانس ۳۱ام.
Voltage and current harmonics up to 31st
۱۱- قابلييت ذخيره اطلاعات بر روی حافظه خارجی
Freely configurable data logging in flash memory
۱۲- دارای ۵ ورودی جريان و کور مجزا برای اندازه گيری جريان نوترال
Phase and residual currents (IL1, IL2, IL3, I01, I02)
۱۳- دارای ۴ ورودی ولتاژ با قابليت اندازه گيری ولتاژهای فاز و خط
Voltage measurements (UL1UL3, U12U31, U0, SS)
۱۴- قابليت اندازه گيری جريان و ولتاژ تا هارمونيک ۳۱ام
Current and voltage THD and harmonics (up to 31st)
۱۵- قابليت اندازه پارامترهای توان و انرژی
Power (P, Q, S, pf) – Power (P, Q, S, pf) and Energy (E+, E, Eq+, Eq)
۱۶- قالبيت محاسبه جريان اشباع ترانس جريان
Current transformer supervision (CTS)
۱۷- قالبيت محاسبه اشکال در مدار ولتاژ
Fuse failure (VTS)
۱۸- استفاده به عنوان ثبات خطا و حوادث
Event recording- Non-volatile event records: 15000
۱۹- ثبات اغتشاشات
Non-volatile disturbance records: 100
۲۰- دارا بودن پروتکل های ارتباطی مختلف به صورت پيش فرض
IEC 61850
IEC 608705103/101/104
Modbus RTU, Modbus TCP/IP
DNP 3.0, DNP 3.0 over TCP/IP
SPA
SNTP, FTP
۲۱- دارا بودن مديا های ارتباطی مختلف به صورت پيش فرض و قابل اضافه شدن بر روی کارت های داخلی
RJ 45 Ethernet 100Mb (front standard)
RJ 45 Ethernet 100Mb and RS 485 (rear standard)
Double LC Ethernet 100Mb (option)
RS232 + serial fibre PP/PG/GP/GG (option)
۲۲- قابليت پشتيبانی از زبانهای مختلف
۲۳- قابليت سنکرون زمانی
NTP Protocol , …
۲۴- دارا بودن LED باقابيت برنامه ريزی
User programmable LEDs.
4 default LEDs for free configuration: Power, Error, Start and Trip.
16 freely configurable LEDs with programmable legend texts.
۲۵- دارا بودن صفحه کليد جهت اجرای فرامين
3 object control buttons: Choose the controllable object with Ctrl –button, control breaker with 0- and I push buttons.
۲۶- دارا بودن کليد Local/Remote
L/R push button for local remote control
۲۷- قابليت تنظيم رمز ورود
Password activation.
۲۸- قابليت برنامه ريزی آسان از طريق پورت RJ45 در نمای روبروی تجهيز
RJ45 port for IED Configuration
۲۹- دارا بودن ابعاد مناسب
156 x 115 x 174(H*W*D)
۳۰- قابليت استفاده از Goose Message
GOOSE publisher and subscriber are supported by the Arcteq implementation.
۳۱- نرم افزار قدرتمند جهت تحليل پارامترها
۳۲- قابليت استفاده در سيستم های اتوماسيون مختلف با توجه به تنوع پروتکل های ارتباطی
۳۳- استفاده از نرم افزار اتوماسيون پست شرکت ARCTEQ جهت پياده سازی سيستم اتوماسيون
۳۴- امکان پياده سازی سيستم اتوماسيون در پست های Conventional
۳۵- قابليت پياده سازی منطق Load Shedding
۳۶- دارا بودن HMI
۳۷- توجيه اقتصادی با توجه به ورودی های و خروجی های زيادی در مقايسه با رله های BCU سازندگان ديگر
۳۸- قابليت نصب آسان
۳۹- قابليت افزايش DIها تا ۱۲۸ عدد
۴۰- نصب به عنوان کنتور بازار برق
۴۱- تعمير و نگهداری آسان بوسيله کارت های قابل تعويض
Modular construction – expandable I/O configurations
۴۲- دارا بودن حفاظت O/C و E/F به صورت پيش فرض
Total immunity – EMC tested according to IEC 60255 protection relay standards
۴3- دارا بودن حفاظت Sensetitive Earth Fault در AQ-E215
Sensitive earth-fault (50N)
۴4- دارا بودن حفاظت Directional ensetitive Earth Fault در AQ-E215
Sensitive directional earth-fault (67N)
۴5- دارا بودن حفاظت Directional ensetitive Earth Fault در حالت کذرا در AQ-E215
– Transient earth-fault (67NT)
۴6- دارا بودن حفاظت Over Current در حالت کذرا در AQ-E215
– Non-directional overcurrent detection (50)
۴7- دارا بودن حفاظت Over Current در AQ-E215
– Directional overcurrent detection (67)
۴8- دارا بودن حفاظت راکتانس محدود در AQ-E215
– Impedance calculation for short-circuit reactance (21FL)
۴9- حفاظت U/V و O/V در AQ-E215
– Undervoltage / voltage presence detection (27)
50- تشخِص مسافت خطا در AQ-E215
– Fault Location Indication
۶) مزايای استفاده از AQ-P215 :
- دسترس بودن اطلاعات
- تجزيه و تحليل آسان اطلاعات
- ثبت و ذخيره اتوماتيک داده ها
- استفاده از LED برای ثبت حوادث
- آرشيو خودکار اطلاعات
- سنکرون زمانی حوادث
- کلاس دقت بالا
- قابليت اعتماد بالا
- هزينه پايين سرمايه گذاری
- کاهش کابل کشی در صورت استفاده به عنوان ثبات حوادث و وقايع
- قابليت پياده سازی لاجيک و اينترلاک
- استفاده از نرم افزار برای تحليل حوادث
- قابليت استفاده در اتوماسيون
- کاهش در فضا و تعداد پانل ها
- امکان پياده سازی سيستم اتوماسيون برای پست های Conventional
- قابليت پياده سازی منطق های حافظتی و Load shedding با استفاده از يک رله
- سيستم کنترل و مانيتورينگ يکپارچه (SMS)
- استفاده از پروتکل IEC61850 برای ميترها
- قابليت برقراری ارتباط و انتقال حجم بزرگی از داده ها از طريق مديا ها و پروتکل های مختلف
- استفاده به عنوان تجهيز کنترل توان
- استفاده از HMI برای فرمان
- استفاده از ورودی mili Amp برای مانيتوريگ داده های آنالوگ مانند دمای سيم پيچ و روغن ترانس و …
- امکان برداشت نرم افزار حوادث .
- قيمت مناسب و قابل رقابت
- ابعاد مناسب
- … .
7) با استفاده از AQ-P215 در پست چه چيزهايي حذف ميگردد :
- دستگاه های ثبات حوادث و وقايع
- ترانسديوسرها
- تجهيزات حذف بار
- ميتر های آنالوگ
- آرشيو کاغذی ثبت حوادث
- استفاده از تجهيزت اندازه گيری با دقت پايين
- پنجره آلارم هر بی روی هر فيدر
- استفاده از Matching CT در صورت استفاده از کور حفاظتی CT
- استفاده از پروتکل های سريال برای ميترهای اندازه گيری
- استفاده از مبدل ها و مديا کانورترها
- … .
۸) مزيت استفاده از قابليت پروتکلی IEC61850 در تجهيز AQ-P215 :
- امکان راه اندازی سيستم SMS در پست های Conventional
- امکان راه اندازی سيستم DCS در پست های Conventional
- حذف مديای سيم و استفاده از مدياس شبکه
- حذف پروتکل کانورترها
- امکان سنکرون نمودن رله های Convetional و ثبت عمکرد حوادث
- راه اندازی آسان تجهيزات اندازه گيری در سيستم های اتوماسيون
- قابليت استفاده در سيستم های اتوماسيون مختلف
- انتقال سريع اطلاعات
- رفع عيب و تعمير نگهداری آسان تجهيزات اندازه گيری
- کاهش تاثير نويز در مديای اندازه گيری
- سنکرون زمانی تجهيزات اندازه گيری با پروتکل NTP
- امکان استفاده از Goose Message
- … .
۹) روشهای پيشنهادی استفاده از ميترهای AQ-P215 :
- تعويض AQ-P215 با يکی از آمپرمترها يا ولتمرها و يا MC در تابلوهای کنترل
- نصب AQ-P215 بر روی تابلوی کنترل و به عنوان يک MC يا کنتور با دقت بالاو با استفاده از جريان ها و ولتاژ کليه ميترها
- نصب AQ-P215 بر روی تابلوی حفاظت و استفاده جريان و ولتاژ رله های موجود رله های حفاظتی
§ نصب AQ-P215 بر روی تابلوها AC و DC و آلارم و استفاده از mili Amp
- پياده ساز سازی سيستم DCS برای پستهای Convetional بوسيله AQ-P215
- پياده ساز سازی سيستم SMS برای پستهای Convetional بوسيله AQ-P215
۱۰) استفاده از سيستم DCS شرکت ARCTEQ
- سيستم DCS
Aqtivate DCS of ARCTEQ from Filand and other DCS suppliers
۱۱) پياده سازی سيستم SMS و Monitoring با استفاده از تجهيزات شرکت ARCTEQ
با استفاده از تجهيزات شرکت ARCTEQ و نصب آنها در تابلوهای حفاظت و کنترل ميتوان بدون نياز به تعويض تجهيزات کنترلی و حفاظتی موجود در تابلو و تنها با اضافه نمودن يکی از تجهيزات اين شرکت پست های قديمی و Conventional را به پستهای SMS و DCS تبديل نمود که دارای قابليت های زير ميباشد.
- سيستم SMS و DCS (Monitoring , Command)
- ابعاد کوچک و مناسب : تجهيزات به علت کوچکی ابعاد به راحتی در تابلوهای برق قابل نصب مإيباشند.
- قابليت نصب بر روی کورهای حفاظتی و اندازه گيری ترانس های جريان.
- دارای بودن نمامی پروتکل های استاندارد به صورت پيش فرض بر روی تجهيزات شرکت ARCTEQ.
- دارا بودن HMI.
- قابليت اتصال به تمامی سیستمهای DCS و SMS و دارا بودن نرم افزار اتوماسيون مربوط به خود
- قيمت قابل رقابت.
- امکان خريد قانونی تجهيزات به نام کارفرما و پشتيبانی از خدمات Garanty و Warranty توسط سازنده
- پشتيبانی از خدمات R&D شرکت ARCTEQ.
- رزومه نصب در داخل و خارج از کشور.
- دارا بدون Sensetiveftunction بر روی تمامی تجهيزات.
- قابليت پردازش ۳۱ هارمونيک.
- عملکرد در بازه فرکانسی ۶ تا ۷۵ هرتز
- دارا بودن فانکشن های Over design نسبت به ساير MC و رله ها مانند ( Fault Locator , TCS , VTS , CTS , … .
- پشتيبانی از مديای سيم و فيبر نوری و بی سيم.
- قابليت سنکرون زمانی بت GPS از طريق پروتکل NTP .
- قابليت پياده سازی لاجيک و اينترلاک.
- پياده سازی Fault recorder و Event recorder .