آموزش و پژوهش علوم صنعت برق

نیروگاه DG

قبل از پرداختن به موضوع جمع آوری دیتای اسکادا در نیروگاه DG تولید پراکنده و ارسال آن به مراکز کنترل دیسپاچینگ بهتر است نگاهی کوتاه به علت پیدایش این واحدهای تولیدی برق داشته باشیم.

هم اکنون اکثر کشورها انرژی مورد نیاز خود را از نیروگاههای متمرکز با سوختهای مختلف فسیلی تامین میکنند ، از انرژی آب بهره گرفته یا با احداث نیروگاه هسته ای توربینهای خود را به حرکت درمی‌آورند ،ولی گسترش شهرها و شهرک‌های صنعتی و پیشرفت روزافزون لوازم برقی و تکنولوژی های جدید نیاز به انرژی برق را بیش از پیش افزایش داده است و دیگر زندگی بدون آن امکان پذیر نمی‌باشد بنابراین با درخواست این کالای با ارزش در دور افتاده‌ترین نقاط کشور هزینه های انتقال افزایش پیدا کرده و تولید انرژی الکتریکی به صورت متمرکز اقتصادی نمیباشد.

تولید انرژی به صورت متمرکز و مقیاس بزرگ باعث کاهش هزینه‌های تولید میشود ولی رشد ۷ درصدی مصرف برق در سال و ایجاد مشکلات زیست محیطی و گسترش شهرها در حریم خطوط قدرت و افزایش هزینه های انتقال و توزیع، باعث تجدید ساختار در این صنعت شده است. از طرفی نیاز به شهرهای مدرن با بسترهای مخابراتی قوی، زیرساختهای مناسب، خصوصی سازی در جهت افزایش بازده، تامین انرژی الکتریکی مصارف حساس و کلیدی هنگام بروز بحران در راستای اجرای اصول پدافند غیرعامل، باعث تدوین مقرراتی در خصوص ایجاد نیروگاه های تولید پراکنده و تشویق به سرمایه گذاری در آنها گردید.

تولید انرژی در محل مصرف که به طور مستقیم به شبکه توزیع متصل میشود و نیاز به انتقال ندارد، باعث ایجاد نیروگاههای کوچک تا ۲۵ مگاواتکه به نام های تولید پراکنده، تولید نامتمرکز، نیروگاه DG یا انرژی پراکنده یا به اختصار ( DG ( Distributed Generation شناخته میشوند، گردید. از قابلیت‌های این نیروگاه ها تولید همزمان حرارت با برق است Combined Heat Power ) CHP ) که میتواند کاربردهای مسکونی و صنعتی زیادی در محل داشته باشد و باعث افزایش راندمان بهره‌برداری شود.

اسکادا در نیروگاه DG تولید پراکنده

با توجه به دستورالعمل های موجود، تمام نیروگاههای تولید پراکنده DG موظف به نصب تجهیزات مخابراتی استاندارد در محل نیروگاه به منظور انتقال اطلاعات حیاتی و دیتای اسکادا مورد نیاز به مراکز دیسپاچینگ میباشند.

این مراکز میبایست دیتای خود را به مراکز دیسپاچینگ محلی RDC یا مراکز دیسپاچینگ منطقه‌ای AOC متصل کنند. در نتیجه قبل از ساخت نیروگاه باید طرح اتصال به مرکز دیسپاچیگ تهیه و به تایید برسد. پس از آن در مرحله نخست با توجه به بسترهای مخابراتی متصل به مرکز دیسپاچینگ میبایست بهترین تجهیزات تهیه، و توسط کارشناسان مجرب نصب و تست شود و صحت اتصال آن به تایید مرکز دیسپاچینگ مورد نظر برسد. در مرحله دوم پس از شناسایی پیمانکار مناسب و بازدید تیم کارشناسی از محل نیروگاه DG و بررسی اسناد تجهیزات حفاظتی و نقشه های اسکادای موجود و با در نظر گرفتن بستر مخابراتی طرح نهایی آماده میشود.

همانطور که در تصویر مشخص است جمع آوری دیتا در نیروگاه DG به دو روش یا ترکیبی از هر دو امکان پذیر است در روش اول میتوان از امکانات موجود در رله‌های حفاظتی یا Power meter ها وضعیتها و مقادیر موجود را از طریق پروتکل مدباس MODBUS یا پروتکل های استاندارد دیگر مثل IEC 104 جمع آوری کرده و از طریق یک مبدل پروتکل Porotocol Converter به پروتکل مورد نیاز مرکز دیسپاچینگ تبدیل و از طریق بسترهای مخابراتی موجود مثل فیبر نوری رادیو یا مبدلهای سریال ارسال کنیم.

در روش دوم با فرض موجود نبودن سیگنالهای مورد نیاز در نیروگاه DG میبایست پس از طراحی تابلوهای اینترفیس و جمع‌آوری سیگنالهای مورد نیاز از تابلوهای حفاظت نیروگاه یک دستگاه RTU با تعداد مناسب کارت I/O تهیه و کلیه سیگنالهای جمع‌اوری شده پس از اتصال به کارتهای I/O از طریق پورت‌های مخابراتی RTU و با پروتکل استاندارد به مرکز دیسپاچینگ ارسال میشوند.

گاهی اوقات با ترکیب روش اول و دوم میتوان کل دیتای مورد نظر مرکز دیسپاچینگ را جمع‌آوری و ارسال کرد.

معمولا تهیه و استخراج دیتای اسکادا در نیروگاه DG تولید پراکنده کاری سخت و زمان بر میباشد زیرا این تجهیزات به صورت دست دوم وارد شده و بدون نقشه و تخصص کافی راه‌اندازی میشوند بنابراین بهتر است قبل از شروع به کار از طریق مشاوره با شرکتهای دارای صلاحیت-شرکت آســا هوشــمند تـابـان- از اتلاف زمان و هزینه زیاد جلوگیری کرد.

مدل ۷ لایه OSI

 پروتکل چیست؟

پروتکل‌های اسکادا عبارت هستند از مجموعه استانداردی از قوانین و توافق‌ها که تعیین می کنند چگونه دستگاه‌ها درون یک شبکه با هم ارتباط برقرار کنند. قالب انتقال داده ها، مکانیزم چک کردن خطا که هنگام نقل و انتقال در داده‌ها پیش می آید، مکانیزم تصحیح خطا، روش فشرده سازی داده‌ها، همگی، از سوی قوانین استاندارد پروتکل تعیین می شوند.

معرفی مدل ۷ لایه OSI

بر اساس مدل OSI پروتکل‌های اسکادا از ۷ لایه مطابق شکل تشکیل شده است.

• لایه فیزیکی :

 وظیفه اصلی در لایه فیزیکی ، انتقال بیتها بصورت سیگنال الکتریکی و ارسال آن بر روی کانال می باشد . واحد اطلاعات در این لایه بیت است و بنابراین این لایه هیچ اطلاعی از محتوای پیام ندارد و تنها بیتهای ۰ و ۱ را ارسال یا دریافت می کند . پارامترهایی که باید در این لایه مورد نظر باشند عبارتند از :

1. ظرفیت کانال فیزیکی و نرخ ارسال ( Channel Capacity and Bit Rate )
2. نوع مدولاسیون
3. چگونگی کوپلاژ با خط انتقال
4. مسائل مکانیکی و الکتریکی مانند نوع کابل ، باند فرکانس و نوع رابط ( کانکتور ) کابل .

در این لایه که تماماً سخت افزاری است ، مسائل مخابراتی در مبادله بیتها ، تجزیه و تحلیل شده و طراحی های لازم انجام می شود . طراح شبکه می تواند برای طراحی این لایه ، از استانداردهای شناخته شده انتقال همانند RS-232 و RS-422 و RS-485 و … که سخت افزار آنها موجود است ، استفاده کند  . این لایه هیچ وظیفه ای در مورد تشخیص و ترمیم خطا ندارد .

• لایه پیوند داده ها :

وظیفه این لایه در پروتکل‌های اسکادا آن است که با استفاده از مکانیزمهای کشف و کنترل خطا ، داده ها را روی یک کانال انتقال مطمئن به مقصد برساند . در حقیقت می توان وظیفه این لایه را بیمه اطلاعات در مقابل خطاهای احتمالی دانست ؛ زیرا ماهیت خطا به گونه ای است که قابل رفع نیست ولی می توان تدابیری اتخاذ کرد که فرستنده از رسیدن یا نرسیدن صحیح اطلاعات به مقصد مطلع شده و در صورت بروز خطا مجدداً اقدام به ارسال اطلاعات کند؛ با چنین مکانیزمی یک کانال دارای خطا ، به یک خط مطمئن و بدون خطا تبدیل خواهد شد.

یکی دیگر از وظائف لایه پیوند داده ها در پروتکل‌های اسکادا آن است که اطلاعات ارسالی از لایه بالاتر را به واحدهای استاندارد و کوچکتری شکسته و ابتدا و انتهای آن را از طریق نشانه های خاصی که Delimiter نامیده می شود ، مشخص نماید . این قالب استاندارد که ابتدا و انتهای آن دقیقاً مشخص شده ، فریم نامیده می شود ؛ یعنی واحد اطلاعات در لایه دوم فریم است .

کشف خطا که از وظایف این لایه می باشد می تواند از طریق اضافه کردن بیتهای کنترل خطا مثل بیتهای Parity  Check  و CRC و Checksum انجام شود .یکی دیگر از وظایف لایه دوم کنترل جریان یا به عبارت دیگر تنظیم تعداد ارسال فریم ها می باشد به گونه ای که یک دستگاه کند هیچ گونه فریمی را به خاطر آهسته بودن از دست ندهد .

یکی دیگر از وظایف این لایه آن است که وصول داده ها یا عدم رسیدن داده ها را به فرستنده اعلام کند .در بسیاری از شبکه ها از کانال مشترکی استفاده می کنند و ارسال همزمان دو ایستگاه منجر به تصادم ( اختلاط سیگنال انتقال ) و خرابی داده ها خواهد شد.

یکی دیگر از وظایف این لایه آن است که قراردادهایی را برای جلوگیری از تصادم سیگنال ایستگاههایی که از کانال اشتراکی استفاده می کنند ، وضع کند ، چراکه فرمان ارسال داده بر روی کانال مشترک از لایه دوم صادر می شود. این قرارداداها در زیر لایه ای به نام ( Medium Access Sublayer )   MAS  تعریف شده است. وقتی یک واحد اطلاعاتی تحویل یک ماشین متصل به کانال فیزیکی در شبکه شد ، وظیفه این لایه پایان می یابد . از دیدگاه این لایه ، ماشین‌هایی که به کانال فیزیکی متصل نمی باشند ، در دسترس نیستند . کنترل سخت افزار لایه فیزیکی به عهده این لایه است. البته نباید فراموش کرد که وظایف این لایه نیز با استفاده از سخت افزارهای دیجیتال انجام می شود .

• لایه شبکه :

در این لایه اطلاعات به صورت بسته هایی سازماندهی می شود و برای انتقال مطمئن تحویل لایه دوم می شود . با توجه به آنکه ممکن است بین دو ماشین در شبکه مسیرهای گوناگونی وجود داشته باشد ، لذا این لایه وظیفه دارد هر بسته اطلاعاتی را پس از دریافت به مسیری هدایت کند تا آن بسته بتواند به مقصد برسد . در این لایه باید تدابیری اندیشیده شود تا از ازدحام ( یعنی ترافیک بیش از اندازه بسته ها در یک مسیریاب یا مرکز سوئیچ ) جلوگیری شده و از ایجاد بن بست ممانعت بعمل بیاورد .

هر مسیر یاب می تواند به صورت ایستا و غیر هوشمند بسته ها را مسیریابی کند . همچنین می تواند به صورت پویا و هوشمند برای بسته ها مسیر انتخاب نماید . در این لایه تمام ماشینهای شبکه دارای یک آدرس جهانی و منحصر به فرد خواهند بود که هر ماشین بر اساس این آدرسها اقدام به هدایت بسته ها به سمت مقصد خواهد کرد .

این لایه ذاتاً بدون اتصال است یعنی پس از تولید یک بسته اطلاعاتی در مبدا ، بدون هیچ تضمینی در رسیدن آن بسته به مقصد ، بسته شروع به طی مسیر در شبکه می کند . وظایف این لایه به سیستم نامه رسانی تشبیه شده است ؛ یک پاکت محتوی نامه پس از آنکه مشخصات لازم بر روی آن درج شد ، به صندوق پست انداخته می شود ، بدون آنکه بتوان زمان دقیق رسیدن نامه و وجود گیرنده نامه را در مقصد ، از قبل حدس زد . در ضمن ممکن است نامه به هر دلیلی گم شود یا به اشتباه در راهی بیفتد که مدتها در مسیر بماند و زمانی به گیرنده آن برسد که هیچ ارزشی نداشته باشد .

 در این لایه تضمینی وجود ندارد وقتی بسته ای برای یک ماشین مقصد ارسال می شود آن ماشین باید آماده دریافت آن بسته باشد و بتواند آنرا دریافت کند . در ضمن هیچ تضمینی وجود ندارد وقتی چند بسته متوالی برای یک ماشین ارسال می شود به همان ترتیبی که بر روی شبکه ارسال شده ، در مقصد دریافت شوند . همچنین ممکن است که وقتی بسته ای برای یک مقصد ارسال می گردد ، به دلیل دیر رسیدن از اعتبار ساقط شده و مجدداً ارسال شود و هر دو بسته ( جدید و قدیم ) با هم برسند . این مسائل در لایه بالاتر قابل حل خواهد بود .

هرچند وظائف این لایه می تواند بصورت نرم افزاری پیاده شود ولی برای بالاتر رفتن سرعت عمل شبکه ، می توان برای این لایه یک کامپیوتر خاص طراحی نمود تا در کنار سخت افزار لایه های زیرین ، بسته ها را روی شبکه رد وبدل کند .

• لایه انتقال :

در این لایه بر اساس خدمات لایه زیرین ، یک سرویس انتقال بسیار مطمئن و اتصال گرا(Connection Oriented) ارائه می شود. تمام مشکلاتی که در لایه شبکه عنوان شد در این لایه حل و فصل می شود. قبل از ارسال بسته ها ، نرم افزار این لایه اقدام به ارسال یک بسته ویژه می نماید تا مطمئن شود که ماشین گیرنده آماده دریافت اطلاعات است .اطلاعات ارسالی شماره گذاری شده تا هیچ بسته ای گم نشود یا دو بار دریافت نشود .ترتیب جریان بسته ها حفظ می شود . در این لایه پروسه های مختلفی که بر روی یک ماشین اجرا شده اند ، آدرس دهی می شوند به نحوی که هر پروسه بر روی یک ماشین ، به عنوان یک هویت مستقل ، داده های خود را ارسال یا دریافت نماید .

 واحد اطلاعات در این لایه قطعه ( Segment ) است . از وظایف دیگر این لایه در پروتکل‌های اسکادا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تقسیم پیامهای بزرگ به بسته های اطلاعاتی کوچکتر, بازسازی بسته های اطلاعاتی و تشکیل یک پیام کامل, شماره گذاری بسته های کوچکتر جهت بازسازی , تعیین و تبیین مکانیزم نامگذاری ایستگاه هایی که در شبکه اند. وظایف این لایه ( و لایه های بعدی ) با استفاده از نرم افزار پیاده سازی می شود و فقط بر روی مقصد نهایی (ماشینهای کاربران ) وجود دارد و مراکز سوئیچ به وظایف این لایه احتیاجی ندارند ( مگر در موارد خاص).

• لایه جلسه:

وظایف این لایه فراهم آوردن شرایط یک جلسه ( نشست )همانندورودبه سیستم ازراه دور ( Remote/Login )، احراز هویت طرفین ، نگهداری این نشست و توانایی از سرگیری یک نشست در هنگام قطع ارتباط می باشد. در این لایه نیز واحد اطلاعات پیام است . وظایف این لایه را می توان در موارد زیر خلاصه کرد :

برقراری و مدیریت یک جلسه شناسایی طرفین مشخص نمودن اعتبار پیامها اتمام جلسه حسابداری مشتری ها (Accounting)

• لایه ارائه ( نمایش ):

در این لایه معمولا کارهایی صورت می گیرد که اگر چه بنیادی و اساسی نیستند ولیکن به عنوان نیازهای عمومی تلقی می شوند مثلاً :

فشرده‌سازی فایل ( Data Compression )

1. رمزنگاری ( Encryption ) برای ارسال داده‌های محرمانه
2. رمزگشایی ( Decryption )
3. تبدیل کدها به یکدیگر وقتی که دو ماشین از استانداردهای مختلفی برای متن استفاده می کنند . ( مثل تبدیل متون EBCDIC  به ASCII و بالعکس )

• لایه کاربرد :

در این لایه استاندارد ، مبادله پیام بین نرم افزارهایی که در اختیار کاربر بوده به نحوی که با شبکه در ارتباطند ، تعریف می شود . لایه کاربرد شامل تعریف استانداردهایی نظیر انتقال نامه های الکترونیکی ، انتقال مطمئن فایل ، دسترسی به بانکهای اطلاعاتی راه دور ، مدیریت شبکه و انتقال صفحات وب است .

• پروتکل‌های اسکادا

1. پروتکل‌های اسکادا در مراکز کنترل دیسپاچینگ و پایانه راه دور ( Indactic , IEC 101 , IEC-104 , DNP3 )
2. پروتکل‌های اسکادا در مراکز کنترل با یکدیگر ( IEC 60870-6-TASE 2./ICCP )
3. تجهیزات ایستگاه‌ها با یکدیگر در اتوماسیون پست ( Modbus ,  IEC 61850 )
4. ارتباط با تجهیزات حفاظت ( IEC 60870-5-103 )

تابلوی مارشالینگ داخل محوطه پست وظیفه ارتباط تجهیزات را با هم دارند.بطوریکه تمام اطلاعات حفاظتی اعم از ولتاز و جریان و اطلاعات کنترلی اعم از وضعیت تجهیز و فرامین در این تابلو متمرکز شده و باتابلو های حفاظت وکنترل داخل پست مرتبط می شوند. در بعضی از مارشال ها اطلاعات تله متری و اسکادا نیز بستگی به طراحی پست در نظر گرفته میشود.

سیستم‌های اینترفیس در اسکادا جهت ارتباط دیتا بین مراکز دیسپاچینگ و پست‌های برق به کار می رود  و پل ارتباطی بین تجهیزات اسکادا با تجهیزات پست‌ها می باشد.

اینترفیس در اسکادا شامل دو بخش می باشد:

الف) تابلو‌های اینترفیس:

تابلوی فرمان

این تابلو‌ها در واقع محل جمع‌آوری اطلاعات ایستگاه‌ها می باشند از یک سمت توسط کابل‌های استاندارد چند رشته به ترمینال‌های اسکادای تجهیزات پست و از طرف دیگر به تجهیزات ارسال اطلاعات متصل می‌شوند.

ب) مدارات اینترفیس در اسکادا:

این مدارات برقرار کننده ارتباط بین تجهیزات اسکادا و تجهیزات فیلد می‌باشند که طبق استاندارد های مربوطه توسط  پیمانکار پست طراحی و راه‌اندازی می شوند.

اهمیت و نقش اینترفیس در سیستم دیسپاچینگ

در پروژه‌های دیسپاچینگ سرعت و سهولت در عیب یابی و نظارت بر سیستم یکی از اهداف مهم و اساسی می‌باشد لذا تجهیزات واسط اگر  نقشه‌ و استاندارد‌های لازم برای ایجاد دیتا را نداشته باشند نمی‌توانند به سرعت رفع عیب گردند و در سیستم SCADA مورد استفاده قرار بگیرند. شبکه نظارت و کنترل می بایست این قابلیت را در خود ایجاد کند تا بتواند در هر لحظه اطلاعات را تامین کرده و همچنین توانایی صدور فرمان را داشته باشد. تبادل اطلاعات مابین دو طرف از طریق تجهیزات اینترفیس به شرح زیر است:

انتقال اطلاعات

اطلاعات سیم بندی شده پس از خروج از سنسور‌های تجهیزات فشار قوی وارد تابلوهای فرمان پست شده و در آنجا در ترمینال‌های مربوط به اسکادا جمع آوری می‌گردند،در این مرحله با جمع آوری اطلاعات از نقشه‌های موجود در پست کار طراحی مدارات اینترفیس در اسکادا آغاز و کلیه دیتای ورودی و خروجی پست یا ایستگاه مربوطه در تابلو‌های واسط ( HVI و مارشال ) ترمینال بندی و جمع آوری می‌شود سپس دیتای مورد نظر پس از تست وارد تابلو پایانه راه دور ( RTU ) شده و از طریق کانال  مخابراتی (PLC ، فیبرنوری ، رادیو ،…)  به مرکز کنترل منتقل می شود.

انواع اطلاعات در سیستم اینترفیس

دیتای پست شامل دو بخش آنالوگ شامل مقادیر اندازه‌گیری و دیجیتال شامل وضعیت ورودی و خروجی می‌باشد که در ذیل به شرح چند نمونه می‌پردازیم:

کنترل

ارسال فرمان از طرف مراکز دیسپاچینگ برای کنترل یک فرآیند در ایستگاه مربوطه.فرمان های رسیده از مرکز کنترل پس از عبور از RTU وارد سیستم اینترفیس شده و  باعث تحریک بوبین رله واسط می‌شوند که در نتیجه مدار فرمان وسیله مربوطه عمل می‌کند

ایندیکیشن و آلارم

منظور ارسال وضعیت تجهیزات ایستگاه مربوطه می‌باشد مثل بریکر یا یک سکسیونر یا آلارمی که درون پست ایجاد شده است.به علت تعداد بالای آلارم‌ در پست‌ها آنها را با استفاده از Guide Line استاندارد گروه بندی و ارسال می‌کنند.

مقادیر آنالوگ 

با استفاده از CT,PT درون پست میتوان مقادیر مورد نیاز برای مراکز دیسپاچینگ را در تابلو HVI جمع‌آوری و سپس به وسیله ترانسدیوسر با ولتاژ مناسب به RTU متصل کرد.

⚡️مجموعه تجهيزاتي كه تعدادي ورودي و خروجي را بهم متصل مي‌‌‌كنند ونيز عملياتي همچون مراقبت، نظارت، فرمان قطع و وصل كليدها را برعهده دارد پست فشار قوي مي‌‌‌گويند.

🔹انواع پستها از لحاظ تبديل ولتاژ:

• پست افزاينده
• پست كاهنده
• پست كليدي

حال اشاره مختصري مي‌‌‌كنيم به نقش پستهاي فوق در شبكه سراسري برق ايران:
🔹پست افزاينده:
اين پست به عنوان بالابرنده ولتاژ مي‌‌‌باشد و عموماً در نيروگاهها نصب مي‌‌‌شود تا جهت انتقال، ولتاژ توليدي نيروگاهها را افزايش دهند تا افت توان در طول خطوط كاهش يابد زيرا همانطور كه مي دانيم تلفات با توان 2 جريان نسبت مستقيم دارد يعني اگر جريان دو برابر شود تلفات چهار برابر مي شود لذا براي انتقال توان خاص مورد نظر اگر سطح ولتاژ را افزايش دهيم مي توانيم جريان را كاهش دهيم كه اين امر منجر به كاهش تلفات مي شود.

🔹پست كاهنده:
اين پستها در توزيع، فوق توزيع و انتقال بكار برده مي‌‌‌شوند و نقش پائين آورنده ولتاژ را دارند. ولتاژ توليدي نيروگاهها را چون نمي‌‌‌توان بطور مستقيم وارد شهرها كرد به همين سبب اين ولتاژ توليدي در چندين مرحله كاهش مي‌‌‌يابد تا به مصرف كننده برسد. لازم به توضيح است كه عمل كاهش ولتاژ توسط پستهاي كاهنده بكار برده مي‌‌‌شود و عموماً نيز در خطوط انتقال نصب مي‌‌‌شوند.

🔹پست كليدي:
اين پستها نقش ارتباطي را با پستهاي ديگر انجام مي‌‌‌دهند و در واقع امكان مانور در شبكه و تغيير آرايش شبكه به واسطه اين پستها ممكن مي گردد.

🔻پستها از لحاظ ساختمان به سه دسته تقسيم مي‌‌‌شوند.

1. پستهاي خارجي: out door(تمام متعلقات و سيستم الكتريكي در يك فضاي باز قرار دارند و در واقع عايق بين قسمتهاي مختلف برق دار هوا مي باشد.)

2.  پستهاي داخلي: in door(پستهايي مي‌‌‌باشند كه كليه تجهيزات در فضاي سرپوشيده قرار دارند)

3.  پستهاي كپسولي(گازي): (تمام تجهيزات در يك محيط كپسولي فلزي با گاز   قرار دارند در اين نوع پستها گاز SF6 به عنوان عايق استفاده مي شود.)

🔻انواع پستهايي كه در شبكه برقدار سطوح مختلف نصب مي‌‌‌شوند به قرار زير مي‌‌‌باشند:

1.  پست توزيع:
 شامل پستهايي مي‌‌‌باشند كه در خطوط توزيع كه نسبت تبديل آن 4./20 كيلوولت مي‌‌‌باشد بكار برده مي‌‌‌شود كه ترانس آن بر روي ستونهايي قرار مي‌‌‌گيرد.(پست هوايي) و يا درون اتاقكهايي در كنار خط 20 كيلوولت قرار مي‌‌‌گيرند.(پست زميني)

پست توزیع هوایی

پست توزیع هوایی

2.  پست فوق توزيع:
اين پستها با نسبت تبديل 63/20  كيلوولت ارتباط دهنده خطوط انتقال با خطوط توزيع مي‌‌‌باشد.
3.  پستهاي متحرك:

تمام تجهيزات اين پستها روي كفي تريلري نصب مي‌‌‌شود كه براي مواقع موقت مورد استفاده قرار مي‌‌‌گيرد و عموماً در شبكه توزيع بكار برده مي‌‌‌شود و به عنوان رزرو در مواقع بروز حادثه استفاده مي شوند.
4.  پستGIS  (Gas Insulation Sub Station)
اين پستها فضاي بسيار كمي‌‌‌را اشغال مي‌‌‌كنند در اين پست از گاز  استفاده مي‌‌‌شود كه داراي خواص عايقي بالا و خنك كنندگي مي‌‌‌باشد. اين گاز را در ايزولاسيون تجهيزات پست بكار مي‌‌‌برند، بطوريكه تجهيزات را درون لوله هاي قرار مي‌‌‌دهند و درون اين لوله گاز   مي‌‌‌دمند در نتيجه تجهيزات پست خيلي بهم نزديك مي‌‌‌شود و در مجموع پست فضاي كمي‌ ‌‌را اشغال مي‌‌‌كند.

5.  پستهاي انتقال:
اين پستها در ارتباط با انتقال انرژي الكتريكي به دور دست مي‌‌‌باشد كه نسبت تبديل آنها 430/230  يا 230/132  كيلوولت مي‌‌‌باشد.

شارژر  وسیله ای است که طبق اصول الکترونیک قدرت کار کرده و ولتاژ متناوب را به مستقیم تبدیل می نماید. جریان مستقیم همیشه در یک مسیر جاری می شود ( همیشه مثبت و یا همیشه منفی است ) ولی ممکن است میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند .

باتری ها و رگولاتورها ،ولتاژ مستقیم می دهند و این ولتاژ برای مدارهای الکترونیکی مناسب است . اکثر منابع تغذیه شامل یک تبدیل کننده ترانسفورماتوری هستند که جریان اصلی غیر مستقیم را به یک جریان غیر مستقیم کم و بی خطر تبدیل می کنند . سپس این جریان کم و بی خطر توسط مدارات یکسو کننده جریان از غیر مستقیم به مستقیم تبدیل می شود . البته این ولتاژ مستقیم یک ولتاژ متغییر می باشد و برای مدارهای الکترونیکی مناسب نیست و لذا برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم از یک سری خازن و سلف استفاده می شود تا ولتاژ مستقیم برای مدارات الکترونیکی حساس قابل استفاده شود . امروزه شارژر ها با ریپلی بسیار پائین در ولتاژ خروجی و نویزی کمتر از 2 میلی ولت و سازگار با منحنی سافومتریک تولید میشود. شارژرها را بر اساس ظرفیت و توان و ولتاژ باطریها انتخاب و تهیه می نمایند
هنگام تهیه دقت باید شود در هنگام استفاده چه لوازم حفاظتی و اندازه گیری نیاز است و شرایط نگهداری و سرویس آن چگونه است . شارژرها امروزه به انواع لوازم اندازه گیری خودکار مجهزند و باطریها را همیشه در حالت شارژ کامل نگه میدارند . شارژرها عموما بطور ایستاده تهیه میشوند و تمام لوازم آن در همان قالب نصب میشود . لوازم قابل تنظیم قابل دسترس و لوازم عموما قدرت در پشت تجهیزات دیگر نصب میشوند . جای نصب تجهیزات بسیار مهم است مثلا برد کنترل باید جایی نصب باشد که گرمای تجهیزات در حین کار کمتر بروی آن اثر بگذارد . در شارژرها حالتهای مختلفی از شارژ باید در دسترس باشد تا در مواقع ضروری جهت بهینه سازی ولتاژ چه برای باطریها و چه برای مصرف کننده اقدام شود .
در همه شارژرها جدای از لوازم کنترلی و اندازه گیری متفاوت چند وسیله کلی وجود دارد که  کار تبدیل برق را انجام می دهد ، ترانس کاهنده ، دیودهای یکسو کننده و  فیلترها . در شارژرهای با توان بالاتر از ولتاژ سه فاز استفاده میشود .  مزیت ولتاژ سه فاز نسبت به تکفاز در شکل موج خروجی  آنست که پس از تبدیل، موجهای خیلی کوتاهتری دارند و به شکل موج ولتاژ مستقیم بیشتر شبیه است . البته در بعضی شارژرها ولتاژ 380( تک فاز 380 و نول 380 ) نیز استفاده میشود ( بیشتر در شارژرهای پستهای کمپکت ) خروجی های ترانس هنوز ولتاژ متناوب است و توسط دیودها تبدیل به ولتاژ مستقیم شده و با استفاده از سلف ها و خازنها  نویزهای آنرا محدود  و حذف می نماید .همانطور که در شکل موجها ، نشان داده شده با اضافه نمودن هر قطعه میتوان شکل موج خروجی را بهینه نمود.

💥اصول کار شارژر:

در بیشتر شارژرها امروزه اصول کار  تریستوری است . تریستورها وقتی فعالند که فرمانی از گیت خود دریافت کنند.   تریستور با گرفتن فرمان از برد کنترل ولتاژ را عبور می دهد و باید سرهای مثبت و منفی در آن ( همانند دیودهای معمولی ) رعایت گردد. تریستورها همانند دیود ها تنها نیم سیکل مثبت موج سینوسی ولتاژ متناوب را عبور میدهند. تریستورها سه سر دارند آند ، کاتد و گیت ، تریستورها با ولتاژ مستقیم کار می کنند ، در حقیقت تریستور یک کلید خودکار است که جریان را به نسبت مورد نیاز از خود عبور می دهـد. تریستورها که بوسیله پالس کنترل میشوند ، پالسها را از یک رگلاتور ( تنظیم کننده ) الکترونیکی در برد جهت تنظیم و تاخیر زمانی نقطه آتش تریستور بکار میرود دریافت می کند که در واقع لحظه اعمال پالس را کنترل می کند . رگلاتور مانند یک مقایسه کننده رفتار کرده به اینصورت که سیگنال ولتاژ ایجاد شده در خروجی را با یک ولتاژ مرجع داخلی مقایسه می نماید ، تفاوت ایجاد شده اعمال پالس ها را تسریع بخشیده و یا به تاخیر می اندازد و بدین ترتیب ولتاژ خروجی تنظیم میشود .شارژرها دوحالت شارژ دارند که در جلوتر بیان میشود تنها این مطلب قابل ذکر است که در مد شارژ دستی ، که با تغییر وضعیت یک سلکتور یا پوش باتن انجام میشود اعمال پالس ها را ما و با تغییر پتانسومتر مخصوص همین کار در برد کنترل انجام میدهیم و نقطه آتش را تنظیم میکنیم .ترانسهای شارژرها ممکن است دارای چند خروجی باشند که اغلب خروجی های دیگر جهت تغذیه برد کنترل و یا برد آلارمی و دیگر رله های اندازه گیری استفاده میشوند. سلف ها تنها سیم پیچه هایی هستند که باعث از بین رفتن نویز های خروجی پس از یکسو سازی دیودها و تریستورها می شود.
 درشارژرهای قدیمی نویز و ریپل خروجی هنگام استفاده از شارژر بصورت مجزا از باطری بسیار زیاد بوده که امروزه با استفاده از یک سری خازن  ( بطور موازی ) به همراه سلف( که بطور سری قرار میگیرد) ریـپل خروجی بسیار پائین و در حدود 1% میباشد و جهت تغذیه رله ها بطور جدای از باطریها میشود استفاده نمود .
در شارژرها بسته به نوع آنها ممکن است از پل تمام تریستوری و یا نیمه تریستوری استفاده گردد. کلاً در شارژر ها سه نوع دیود بکار میرود . دیودهای سد کننده ، دیودهای اتصال معکوس ( حفاظت در برابر اتصال معکوس باطریها ) و دیودهای دراپر ( جهت اعمال ولتاژ نامی به بار)

دیود های یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می شود. از مشهورترین این دیودها می توان به انواع دیودهای 1N400x و یا 1N540x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین 50 تا بیش از 1000 ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن - سوختن - در جهت معکوس آنرا تحمل کند. دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد. شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت اجاز خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج یا Half Wave گفته میشود. بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژمستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود ودر نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه ، وظیفه تغذیه بار را برعهده خواهد داشت .ظرفیت خازنها بسته به نوع دستگاه و توان آن خواهد بود .خازنهای استفاده شده از نوع الکترولیتی هستند، پس باید مد نظر داشت که در صورت گرمای بیشتر از حد باعث نشتی در این نوع خازنها و اگر حرارت خیلی بالا رود باعث انفجار خازن و با توجه به وجود الکترولیت در آن باعث شعله ور شده الکترولیت نیز خواهد شد . ما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعتوان پل دیود استفاده کنیم. پل متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگرمتصل هستند صل می شود و خروجی از یک جف آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می شود. روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار ( شکل مداری صفحه قبل ) دیودهای 1 و 2 عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای 3 و 4 عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند. خازن ها هم کارشان صاف نمودن ولتاژ مستقیم خروجی است . شکل موج های خروجی پس از خازن را در نمودارها گواه بر ضرورت نصب آنها در شارژر است .
در شارژرها وسایل حفاظتی مختلفی نصب میشود از جمله رله RFI جهت حذف فرکانس های رادیویی و جلو گیری از تداخل و برگشت آنها بروی شبکه ، سیستم خنک کننده که بیشتر در شارژرها با توان بالا استفاده می کردد و رله های کنترل فاز ورودی نیز نصب میشود که نوسان و توالی فازها را کنترل می نماید این رله ها در زمانی که ولتاژ بالا میرود برق را قطع میکنند و بسته به نوع تنظیم رله ، عمل می نماید واگر توالی فاز مشکل داشته باشد عملا خللی در جریان شارژ وجود نخواهد داشت اما رله آلارمی را ارسال مینماید . رله ولتاژ DC نیز ممکن است در شارژر تعبیه شود که کنترل ولتاژ مستقیم را بر عهده دارد  و در صورت کم و یا زیاد شدن بیش از حد ولتاژ آلارمی را ارسال می نماید . رله زمین نیز مورد استفاده در شارژرها ست و کار آن بررسی ولتاژ سر مثبت و منفی با زمین است و در صورتی که توازن بر قرار نباشد آلارمی را ارسال میکند . علاوه بر این رله ها در صورت بروز هر اشکال دیگری در شارژر و یا قطع کردن فیوزهای مربوط آلارم به صدا در آمده تا نسبت به رفع عیب آن اقدام شود . جهت فرستادن آلارم به راه دور نیز در شارژرها  ترمینالهایی جهت آن استفاده میشود.
سیستم حفاظت تابلو شارژر نیز حائز اهمیت است مثلا در اغلب شارژرها از درجه حفاظت IP 21  استفاده میشود و کلاس رطوبت آن بخصوص در منطقه با رطوبت بالا باید مورد نظرمی باشد در شارژر ها بیشتر از کلاس F  استفاده میشود. بنا به در خواست کار فرما جهت حفاظت دستگاه از برقزدگی نیز میتوان از برقگیر های مخصوص (  VDR ) در تابلوها استفاده نمود .
در شارژرها  دو نوع وضعیت برای شارژ وجود دارد . 1- در وضعیت اتومات 2- در وضعیت دستی
در هر دو وضعیت ، حالتهای مختلف شارژ وجود دارد و در حالت  خودکار با تشخیص وسایل اندازه گیری  حالت مناسب شارژ فعال می شود و در حالت دستی نیز حالت شارژ قابل تغییر است . در تغییر حالت شارژ به طور دستی باید توجه داشت ولتاژ و جریان بیش از حد بالا نرود تا برای دستگاههای مصرف کننده ضرر نداشته باشد.
حالت شارژ نگهداری :
 در این حالت از شارژ باطریها را با ولتاژی برابر با 2.20 با تلرانس 5% شارژ می کنند این حالت از شارژ جریان ضعیفی را به باطریها اعمال می کند و باعث ثابت ماندن ولتاژ در خروجی باطریها و جبران تلف داخلی ولتاژ باطری میشود .علی رغم تغییرات در جریان بار و یا تغذیه ورودی ولتاژ اعمالی ثابت می ماند .
حالت شارژ سریع :  
در این حالت شارژ بسته به ولتاژ باطری و یا زمان قطع برق اصلی شارژر و اندازه زمان شارژ در این حالت ، شارژر تا سپری شدن زمان تنظیمی ، باطریها را با ولتاژی بین 2.20 تا 2.40 تغذیه میکند، بدیهی است در این زمان ، جریان شارژر هم بیشتر از حالت شارژ شناور یا نگهداری خواهد بود.
حالت شارژ اولیه :  
در این حالت از شارژ نباید بار به شارژر متصل باشد و تنها باطری به شارژر متصل است و بنا به دستورالعمل باطریها نسبت به شارژ آنها اقدام می کنیم. در این حالت ولتاژ باطریها در مراحل شارژ تا ولتاژ 2.50 تا 2.70 نیز ممکن است برسد . در این زمان رله های DC از مدار خارج خواهند شد . در این شارژ باید اقدامات ایمنی در باطریها را بخاطر تولید حجم زیادی از گازهای اکسیژن و هیدروژن در دستور کار داشت .هنگام نصب شارژر حتما باید سیم ارت آن را وصل نمود و شارژر تراز نصب گردد . شارژر باید در جایی که نصب میشود به سهولت در دسترس و نشانگرهای آن قابل دید باشد . در هنگام نصب لازم است کلیه رله ها تست و ترمینال ها بازدید گردند و کلیه اتصالات چک شوند و کارت سرویس و نقشه مدارات شارژر درون آن قرار گیرند.رعایت فاصله شارژر از دستگاههای دیگر و دیوار لازم است تا به سهولت هوا جریان داشته وخللی درتبادل حرارتی وجود نداشته باشد.
 یکی از خصوصیات شارژرها این است که در زمانی که جریان پائین و زیر حد جریان نامی دستگاه است ، دستگاه شارژر بصورت منبع ولتاژ کار می کند و هنگامی که میزان جریان بالا برود ( حتی تا حد نامی ) دستگاه بصورت منبع جریان عمل می کند . در این حالت چراغ مربوط به جریان محدود در شارژر روشن شده و جریان ثابت ولی ولتاژ با کمی افت به مجموعه باطریها و بار که با هم تشکیل سیستم قدرت DC  را می دهند اعمال میشودو با بالا آمدن ولتاژ در باطریها ، جریان کم میشود و در این حالت چراغ مربوط به جریان محدود خاموش خواهد شد و دستگاه تبدیل به منبع ولتاژ میشود.
اتصال دو دستگاه شارژر به یک بانک باطری در صورتی که بصورت موازی بسته شوند هیچ اشکالی ندارد و بهتر است محل اتصال بروی شینه های مسی  در یک تابلوی جداگانه بسته شود و مزیت آن اینست که جریان بیشتری را می توان از آن گرفت و حتی اگر یک شارژر هم به باطری متصل باشد و جریان از حد جریان نامی شارژر هم بالا تر برود ، باطریها به عنوان منبع پشتیبان به کمک شارژر می آید و تغذیه مصرف کننده را بر عهده می گیرند .

کابلهای وارده به شارژر باید سطح مقطع مناسبی داشته باشند وطبق ظرفیت انتخاب شوند و همچنین کابلهای خروجی نیز باید مناسب انتخاب گردند. در داخل شارژر نیز وایرها و کابلهای هر قسمت باید در داخل داکت و یا روکش مناسب را دارا باشند و از کابلشوهای پرسی با روکش عایق استفاده گردد. شارژرها ورودی برق متناوب تک یا سه فاز دارند و ترمینالهای خروجی آن جهت بار و باطری نیز تعبیه می شود و تفاوت این دو ترمینال خروجی در این است که در زمانهای مختلف ممکن است ولتاژ ترمینال باطری متفاوت باشد ( بسته به نوع شارژ ) اما ولتاژ ترمینال بار همیشه در حد نرمال و نامی شارژر باقی می ماند ، این ولتاژ ثابت را دیود های دراپر تامین می نمایند بدین صورت که در زمان شارژ های مختلف و ولتاژهای بیشتر از نامی شارژر در مدار هستند و هنگامی که ولتاژ در حال کاهش باشد ( مثلا در زمان قطع شارژر ) این دیودها از مدار خارج ( بای پس ) میشوند .ترمینال های خروجی دیگری نیز ممکن است تعبیه شود مثلا برای ارسال آلارم و یا ترمینالی جهت پارالل کردن دو شارژر )ترجیحا هم تیپ و هم توان (.
فیوزهای حفاظت دیود ها از نوع بسیار سریع انتخاب میشوند و هنگام تعویض آن باید دقیقا رعایت گردد. آمپرمترهای شارژر عموما با شنت موازی هستند و در شارژرها آمپر بار و جریان کل خروجی شارژر  قابل اندازه گیری است. ولت متر در شارژرها نیز قادر به قرائت ولتاژهای بار و باطری هستند .( در نمونه های جدید شارژرها ).
معمولا برد های کنترل ترانس تغذیه جداگانه ای با ولتاژهای مختلف دارند که دانستن این ولتاژها در سر ترمینالهای برد ها میتواند عیب یابی احتمالی را سرعت بخشند و یا فیوزهای شیشه ای روی بردها باید مورد توجه باشند.
در بعضی مواقع احتیاج است به همراه شارژر، UPS و یا اینورتر نیز تواما در یک دستگاه ( تابلو) قرار داده شوند تا از باطریها جهت برقراری ولتاژ AC در مواقع ضروری استفاده گردد که در این حالت هم، شارژر همان وظیفه قبلی را به درستی باید انجام دهد .