مقاله اتوماسیون سیستم های توزیع

دانلود مقاله اتوماسیون سیستم های توزیع

مقدمه:
با گذشت بیش از یک قرن از طراحی و راه‌اندازی اولین شبکه انرژی الکتریکی با یک نیروگاه متمرکز و بار توزیع‌شده در سال ۱۸۸۲ توسط توماس ادیسون، که تعداد ۵۹ مشترک را با ولتاژ ۱۱۰ ولت مستقیم تغذیه می‌کرد و مقایسه آن با وضعیت کنونی شبکه‌های عظیم تأمین انرژی الکتریکی می‌توان علاوه بر مشاهده‌ی پیشرفت سریع این صنعت به افزایش باور نکردنی تقاضای مصرف‌کنندگان برای این انرژی پی برد. با افزایش این نیاز شبکه‌های برق نیز دچار تغییر و گستردگی و پیچیدگی شدند و این گستردگی تا به حدی افزایش پیدا کرد که هم‌اکنون شبکه‌های برق‌رسانی، در سطح تولید، انتقال و توزیع به عنوان عظیم‌ترین ساخته دست بشر محسوب می‌شوند. مهم‌ترین ویژگی‌ این شبکه، به هم‌پیوستگی آن است، به طوری که ناپایداری در نقطه‌ای کوچک از شبکه قادر خواهد بود تمام نقاط شبکه را تحت تأثیر قرار دهد و این امر لزوم کنترل و نظارت دقیق را بر قسمت‌های مختلف شبکه روشن می‌سازد.
از طرف دیگر انرژی الکتریکی نیز مانند سایر انرژی‌های دیگر پیرو نظام اقتصادی عرضه و تقاضا می‌باشد و لذا بالا بردن سود و کاهش هزینه از اصلی‌ترین ارکان حفظ بقاء آن است. انرژی الکتریکی همواره از سه سطح تولید، انتقال و توزیع مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای افزایش بهره‌ باید برق را با حداقل تلفات از نیروگاه‌ها به دست مصرف‌کننده رساند. که در این بین با خصوصی‌سازی و واگذاری مدیریت بخش‌های مختلف، هر کدام از سه بخش تولید، انتقال و توزیع باید حداقل تلفات را برای بالا بردن بهره اقتصادی خود ایجاد کنند. داده‌های آماری بیان‌گر این مطلب است که بخش عظیمی از تلفات انرژی الکتریکی در سطح توزیع صورت می‌گیرد، یعنی بخش کم‌تری از انرژی رسیده به سطح ۲۰KV به مصرف‌کننده می‌رسد. این امر سبب شده تا بخش توزیع مورد توجه قرار گرفته و راه‌هایی برای بالا بردن کارایی آن ایجاد شود.
اتوماسیون یکی از راه‌هایی است که می‌تواند با نظارت و مانیتورینگ شبکه توزیع، امکان کنترل‌پذیری این شبکه را بیش‌تر کند.
طرح‌های اتوماسیون در سطوح تولید و انتقال از مدت‌ها پیش مورد توجه قرار گرفته و انجام شده‌اند. روند کلی اتوماسیون در سطح جهانی برای سیستم‌های توزیع از اواسط دهه‌ی ۷۰ میلادی آغاز شد و تاکنون ادامه دارد.
پایان‌نامه‌ی حاضر با عنوان «اتوماسیون سیستم‌های توزیع» سعی دارد تا در سطحی مشخص به معرفی این سیستم و بررسی ویژگی‌های آن بپردازد. لازم به ذکر است که اتوماسیون زمینه‌ای گسترده داشته و پرداختن به همه جوانب آن در یک پایان‌نامه‌ی سطح کارشناسی ممکن نمی‌باشد. این مقاله شامل بیان کلیاتی در مورد اتوماسیون بوده و بیش‌تر جنبه تئوری دارد ولی در عین حال، هر کجا لازم بوده اشاره‌ای به پژوهش‌ها و مقاله‌های کاربردی و عملیاتی در این زمینه شده است.
بنابر توصیه استاد راهنما در برخی از بخش‌ها وارد جزئیات مطالب شده و بیش‌تر به آن‌ها پرداخته شده است، که از جمله آن می‌توان به بخش مخابرات اشاره کرد.
مقاله حاضر به دلیل گستردگی مطلب، شامل گرایش‌های مختلفی ازجمله گرایش‌های مخابرات، الکترونیک و کنترل می‌باشد. البته زمینه‌ی اصلی اتوماسیون توزیع، بنابر کاربرد آن مربوط به گرایش قدرت است لذا آشنایی و تسلط بر مفاهیم مختلف هر گرایش در کنار درک عمیق از سیستم‌های قدرت زمینه را برای درک مفاهیم آماده می‌سازد. در طی انجام این مقاله از مساعدت و هم‌کاری شرکت‌ها و ارگان‌های مختلف بهره‌مند بودیم که از تمامی آن‌ها خصوصاً بخش «مهندسی توزیع توانیر» و هم‌چنین «پژوهش‌‌کده کنترل و مدیریت شبکه پژوهشگاه نیرو» کمال تشکر را داریم.

کلیاتی در مورد اتوماسیون

در ابتدا برای آشنایی با مفهوم اتوماسیون و وارد شدن به بحث اتوماسیون توزیع لازم است تا توضیحات و چشم‌اندازی کلی از اتوماسیون مطرح شود.

مفهوم اتوماسیون، مفهوم جدیدی نیست. بحث اتوماسیون در جنبه‌های مختلف زندگی بشر وارد شده و ریشه آن به ابتدای دوران انقلاب صنعتی بر می‌گردد. در واقع با اختراع ماشین بخار، ورود سیستم‌های اتوماتیک که بتوانند وظایف مختلفی را در سطوح گوناگون زندگی بر عهده گیرند، آغاز شد.

سیستم‌های مختلف ماشینی در زمینه‌های اداری و صنعتین نمونه هایی از اتوماتکی شدن محسوب می‌شوند، اما با گذشت زمان و افزایش و گستردگی این شبکه‌های مختلف ماشینی با سطوح تکنولوژیکی متفاوت سبب شد تا توجه بهره برداران، به سوی سیستم‌هایی برای کنترل و بهره‌برداری از این شبکه‌های ماشینی معطوف شود. این سیستم‌های کنترلی و نظارتی در واقع با هدف کاهش خطای انسانی و بالابردن سرعت کنترل سیستم‌های مختلف بوجود آمده و روز به روز پیشرفت کردند. با گذشت زمان و آشکارشدن قابلیت این سیستم‌های کنترلی در ارتباط بین سیستم‌های مجزا و بعضاً ناهمگون، عرصه برای ورود سیستم‌های اتوماسیون به سطوح غیرماشینی نیز می‌باشد. از آن جمله می‌توان به سیستم‌های اتوماسیون اداری و بایگانی اشاره کرد. در اینجا همین نکته مهم را یادآور می‌شویم که با ورود اتوماسیون خواه ناخواه سیستم‌های ماشینی نیز به عرصه وارد می‌شوند. یعنی برای اجرای اتوماسیون برای سیستم بایگانی و ارتباط آن با دیگر مراکز، ابتدا باید این مراکز به تجهیزات مربوطه مجهز شوند که به این مجهز کردن در اصطلاح. مکانیزاسیون گفته می‌شود. پس اجرای هر طرح اتوماسیون با شرط اجرای مکانیزاسیون میسر خواهد بود.

شبکه‌های برق نیز با گستردگی و پیچیدگی خود شاید بیش از سایر سیستم‌ها به اجرای اتوماسیون محتاج باشند. در این راستا موضوع اتوماسیون در این زمینه مطرح شد. البته این نیاز در سطح توزیع، به خاطر پیچیدگی زیاد شبکه بیشتر احساس می‌شود.

هر طرح اتوماسیون بدون انجام مکانیزاسیون عملاً بازدهی نخواهد داشت. از همین رو مقدمه اجرای طرح، تغییر در وضعیت وسایل و تجهیزات موجود در سیستم توزیع خواهد بود. در این بخش به بررسی سطوح مختلف اتوماسیون توزیع می‌پردازیم.

فهرست

مقدمه ۷
-فصل اول: کلیاتی در مورد اتوماسیون ۱۰
انواع روشها و سیستمهای اتوماسیون شبکه توزیع ۱۲
اجزاء سیستم اتوماسیون ۱۵
انتخاب وظایف اتوماسیون ۱۶
سطوح اتوماسیون ۱۹
اتوماسیون و اقتصاد ۳۳
– فصل دوم : سیستم جمع آوری، پردازش وانتقال اطلاعات ۵۱
نیازهای پست ۵۲
نیازهای کابینت telecontrol 53
RTU و اجزاء آن ۵۳
RTUCAN (نمونه داخلی) ۶۷
Sectionalizer 70
Recloser 74
Capacitor control 94
– فصل سوم : مخابرات اتوماسیون ۹۸
مخابرات دیجیتال ۱۰۱
اجزاء سیستم مخابراتی دیجیتال ۱۰۲
مدولاسیون ۱۰۶
ضرورت مدولاسیون ۱۰۷
انواع مدولاسیون ۱۰۸
ISI و BER 120
همزمانی(synchronization) 124
QPSK 128
OQPSK 131
MSK 132
GMSK 134
کدکننده ها ۱۴۳
کنترل خطا ۱۴۵
فرمت داده ۱۴۷
نمونه عملی ۱۴۹
مودم رادیویی UHF ، NRM-400 151
سیستمهای مخابراتی ۱۵۶
سیستمهای رادیویی ۱۵۶
مایکروویو ۱۵۸
TDMA 159
سیستم رادیو بسته ای ۱۶۰
سیستم رادیویی سلولی ۱۶۱
مودم رادیویی ۱۶۲
تکنولوژی spread spectrum 163
VSAT 167
DLC 173
امکانات شرکت مخابرات ایران ۱۷۸
شبکه تلفن عمومی ۱۷۸
شبکه داده X. ۱۸۰
کابل مخابراتی ۱۸۰
مخابرات فیبر نوری ۱۸۱
مزایا و معایب روشهای مختلف مخابراتی ۱۸۷
نمونه هایی از شبکه های مخابراتی ۱۹۲
– فصل چهارم : بررسی اتوماسیون در دیگر کشورها۱۹۶
هندوستان ۱۹۷
سنگاپور ۲۰۰
کره جنوبی ۲۰۷
مقاله اتوماسیون مقیاس بزرگ امریکا ۲۱۲
سیستم اتوماسیون ژاپن ۲۲۱
اتوماسیون توزیع در کانادا ۲۲۵
– منابع و مآخذ ۲۳۷