آموزش و پژوهش علوم صنعت برق

عبارت S.C.A.D.A از کلمات Supervisory Control And Data Acquisition System گرفته شده است و به معنی سیستم کنترل نظارتی و اخذ اطلاعات می‌باشد. در این سیستم اطلاعات مورد نیاز برای کنترل و نظارت بر سیستم (مانند یک شبکه قدرت) از راه دور اخذ شده و درمرکز کنترل در دسترس دیسپاچر قرار می‌گیرد.

مفاهیم سیستم:
یک سیستم اسکادا شامل سیگنال های ورودی/خروجی،کنترلگرها،HMI، شبکه ها، ارتباطات، پایگاه های داده و نرم افزار می باشد.کلمه اسکادا معمولا نشان دهنده یک سیستم مرکزی است که نظارت و کنترل یک سایت کامل و یا یک سیستم توزیع شده در فواصل زیاد(کیلومتر- مایل) را برعهده دارد. عمده عملیات کنترل سایت عملا به صورت اتوماتیک توسط (Remote Terminal Unit) RTU ویا به وسیله PLC انجام می شود. به عنوان مثال یک PLC می تواند جریان آب خنک کننده قسمتی از یک پروسه صنعتی را کنترل کند؛ در حالی که سیستم اسکادا می تواند به کاربر اجازه دهد که تنظیمات کنترلی جریان را تغییر دهد و می تواند اجازه نمایش و یا ثبت هر اعلان خطری(آلارم) نظیر کاهش جریان یا افزایش دما را صادر نماید. بازخورد (فیدبک) حلقه کنترلی درون PLC یا RTU بسته شده است و سیستم اسکادا بر بازده کلی این حلقه نظارت دارد.
جمع آوری اطلاعات از سطح RTU یا PLC شروع می شود واین مرحله، خواندن مقادیر و حالات دستگاه های جانبی متصل به اسکادا را شامل می شود.سپس داده ها کامپایل شده و به فرمت قابل استفاده برای کاربراتاق کنترل که از Human Machine Interface) HMI) استفاده می کند؛ در می آید. اتاق کنترل تصمیم های لازم را که گاه ممکن است باطل کننده فرمانهای عملیاتی موجود در RTU یا PLC باشد را بر اساس این داده ها صادر می نماید. این داده ها همچنین می توانند برای یک سیستم ثبت اطلاعات ذخیره شوند که معمولا این سیستم یک سیستم مدیریت پایگاه داده است که از امکان ایجاد نمودار و سایر روشهای تحلیل اطلاعات برخوردار است.
سیستم های اسکادا عموما یک پایگاه داده توزیع شده را پیاده سازی می کنند که معمولا به آن با نام پایگاه تگ ها اشاره می شود. این پایگاه داده شامل عناصر اطلاعاتی است که تگ یا نقطه نامیده می شوند. یک نقطه نشان دهنده یک مقدار ورودی یا خروجی نظارت شده یا کنترل شده به وسیله سیستم است. نقاط می توانند نرم یا سخت باشند. یک نقطه سخت نشان دهنده یک ورودی یا خروجی عملی متسل به سیستم است در حالی که یک نقطه نرم نشان دهنده نتیجه منطقی وعملیات محاسباتی بر روی دیگر نقاط نرم یا سخت است. مقادیر نقاط معمولا به صورت مقدار- برچسب زمانی ذخیره می شوند

( مقدار و برچسب زمانی هنگامی که نقطه ضبط یا محاسبه می شود). یک رشته از ترکیب مقدار-برچسب زمان تاریخچه نقطه مورد نظر می باشد. مرسوم است که علاوه بر اینها اطلاعات دیگری نیز ذخیره گردد نظیر مقادیر ثبات های PLC ، توضیحات و اطلاعات اخطاری.
می توان یک DCS یا سیستم SCADA را بطور کلی از یک تولید کننده نظیر ABB خرید ویا اینکه قطعات سخت افزاری و بسته های نرم افزاری را از تولید کننده های مختلف خرید و سرهم نمود.

مزایای سیستم اسکادا

۱-افزایش دقت در انجام مانور‌ها و تصمیم‌گیری به هنگام وقوع حوادث و اجرای عملیات؛
۲ ـ. افزایش سرعت انجام مانور‌ها و عملیات شبکه و کاهش زمان خاموشی؛
۳ ـ. نیاز کمتر به نیروی انسانی و کاهش خطای نیروی انسانی؛
۴ ـ. دسترسی به اطلاعات پست‌ها و شبکه بطور همزمان و دقیق و امکان ارائه آمار و گزارش‌های مورد نیاز؛
۵ ـ. کاهش هزینه‌های بهره‌برداری

نقاط آنالوگ (Analoge)

در سیستم‌های اسکادا به هر یک از مقادیری که اندازه‌گیری می‌شوند مانند مگاوات، مگاوار، کیلو ولت، شدت جریان یا آمپر یک خط و ... یک نقطه آنالوگ گفته می‌شود مانند شدت جریان یک فیدر KV۲۰، این مقادیر در یک محدوده خاص، هر مقداری می‌توانند داشته باشند و به صورت پیوسته هستند.

نقاط Status

به هر یک از وضعیت‌های موجود در پست، یک نقطه Status گویند مانند وضعیت یک سکسیونر که می‌تواند باز یا بسته باشد یا وضعیت یک رله که می‌تواند در حالت Normal یا Alarm باشد.

بخش‌های یک سیستم اسکادا

سیستم‌های اسکادا معمولاً دارای ۳ بخش کلی هستند:

۱ ـ. تجهیزات اندازه‌گیری از راه دور در داخل پست که به تله متری معروف هستند شامل R.T.U و مارشالینگ راک و نیز ترانس دیوسر‌ها و رله‌ها.
۲ ـ. تجهیزات و محیط مخابراتی برای انتقال اطلاعات و داده‌ها بین پست و مرکز دیسپاچینگ.
۳ ـ. تجهیزات مرکز دیسپاچینگ شامل سخت‌افزار‌ها و نرم‌افزارها.

تعریف ـ. R.T.U

R.T.U مخفف کلمات Remote Terminal Unit است و به پایانه‌های دور دست یا تابلو‌هایی گفته می‌شود که اطلاعات پست را از طریق کانال‌های مخابراتی به مرکز دیسپاچینگ انتقال داده و فرامین کنترلی را از مرکز دیسپاچینگ دریافت کرده و به تجهیزات پست از قبیل: بریکر‌ها و Tap Changer اعمال می‌کند.

نقاط کنترلی مورد نیاز در سیستم اسکادا

نقاط کنترلی مورد نیاز عبارتند از: کلید‌های فشار قوی و متوسط (KV۶۳ و KV۲۰)، کلید‌های دو طرف ترانسفورماتور، فیدر‌های KV۲۰ خروجی پست، کلید کوپلاژ، فیدر خازن، Tap Changer، وضعیت‌های ترانسفورماتور شامل Raise/Lower، Auto/Manual، Master/Slave، Parallel/Independent و در بعضی از سیستم‌ها رله Lock out و ریست کردن این رله.

وضعیت‌های مورد نیاز در سیستم اسکادا

وضعیت‌های مورد نیاز عبارتند از: وضعیت کلیه بریکرها، سکسیونرها، فیدر‌های خازن، تپ چنجر ترانسفورماتور، In/out کلید‌های کشویی، وضعیت کلید Local/remote و نیز وضعیت آلارم‌ها و رله‌ها.

مقادیر مورد نیاز در سیستم اسکادا

مقادیر مورد نیاز عبارتند از: مگاوات، مگاوار خطوط KV۶۳، ولتاژ خطوط KV۶۳، مگاوات و مگاوار ترانسفورماتورها، ولتاژ ترانسفورماتورها، ولتاژ باسبار‌های ۶۳ و ۲۰ کیلو ولت، جریان فیدرها، مقدار تپ ترانسفورماتورها،

مودم (Modem)

عبارت Modem از کلمات Modulator و Demodulator اخذ شده است. در ارسال اطلاعات پست‌ها به مرکز دیسپاچینگ از طریق خطوط مخابراتی اطلاعات به صورت دیجیتال از R.T.U به مودم داده شده و از طریق کانال مخابراتی ارسال می‌شود همچنین فرامین دریافتی از مرکز به مودم وارد شده و به R.T.U انتقال داده می‌شود.

مفهوم Redundancy در سیستم‌های اسکادا

در سیستم‌های اسکادا برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم در بخش‌های مهم سیستم ازدو سیستم مشابه از نظر سخت‌افزاری و نرم‌افزاری استفاده می‌شود تا در صورت بروز اشکال برای یکی از سیستم‌ها، سیستم دیگر در مدار آمده و با انجام کار وقفه‌ای در عملکرد سیستم بوجود نیاید سیستمی را که در حال کار است On Line و سیستم دیگر که به صورت آماده می‌باشد را Stand by یا Available گویند.