صنعت برق به عنوان یکی از حساسترین صنایع استراتژیک ومادر درپس تاسیسات زیربنایی هر کشوری ویکی از پرهزینه ترین صنایع دنیا،همیشه جایگاهی خاص وپراهمیت خود را دراقصی نقاط جهان دارا میباشد.درایران این صنعت زیر بنایی و
مهم علاوه برتامین الکتریکی مصرف کننده های مختلف،کلیدگردش صنایع کشوررانیزدرابعادوسیع به خوداختصاص داده،لذا وزارت نیرو بدنبال گسترش وسیع شبکه های تولید،انتقال وتوزیع برق در سراسر کشورازجمله منطقه مرکزی وتبدیل آن به یکی ازنقاط مهم ارتباطی شبکه های برق صنعتی کشور،لایحه پیشنهاد ایجاد"شرکت برق منطقه ای باختر" ،متشکل از استانهای لرستان،مرکزی وهمدان،به مرکزیت اراک را در تاریخ دوازدهم دیماه سال شصت و سه به مجلس ارایه نمود واین شرکت عملا ازتاریخ اول مهرماه سال شصت وپنج فعالیت رسمی خودرا شروع
نمود.
شرکت برق منطقه ای باختر که عهده دارتامین برق مطمئن جهت مشترکین آن میباشد،سرزمین وسیعی که از شمالیترین نقطه تا جنوبی ترین نقطه حدود660 کیلومتروازقسمت شرق تا غرب منطقه حدود450 کیلومتر،بامساحتی حدود76522 کیلومتر مربع راشامل میشود.
این شرکت ازشمال به برق منطقه ای زنجان،ازغرب
به برق منطقهای غرب،ازجنوب به سازمان آب وبرق خوزستان،ازجنوب شرقی به برق منطقه ای اصفهان وازشرق وشمال شرقی به برق منطقه ای تهران محدود میشود.
حوزه تحت پوشش این شرکت بر اساس آخرین آمار دارای جمعیتی بالغ بر4.5میلیون نفرمیباشد.برق باختر
دارای هشت شرکت وابسته واقماری است که مشتمل بر سه شرکت توزیع نیروی برق استان لرستان، مرکزی وهمدان،دو شرکت مدیریت تولید برق غرب وشازند،شرکت بتانیر،شرکت مهندسی مشانیر(مهبام)
وشرکت خدمات کامپیوتری مدد باختر میباشد.
عمده تولید این شرکت توسط نیروگاه 1300 مگاواتی شازند ونیروگاه1000 مگاواتی شهید مفتح همدان صورت میگیرد.در سال1383 کل انرژی تحویل شده به شبکه برق منطقه ای باختر11517.4 میلیون کیلووات ساعت بوده که نسبت به سال قبل2.8 درصد کاهش داشته،از این میزان انرژی تولید شده59.67 درصد مربوط به نیروگاه شازند،39.98 درصد مربوط به نیروگاه شهید مفتح وبقیه مربوط به نیروگاه گازی درود میباشد.
تا پایان سال1383 تجهیزات وتاسیسات زیر بار شبکه های انتقال وفوق توزیع به شرح زیر میباشد:
خطوط400 کیلوولت:762 کیلومتر مدار
خطوط230 کیلوولت:2547.4 کیلومتر مدار
خطوط63 کیلوولت:4057 کیلومترمدار
ایستگاه های400 کیلوولت:3 دستگاه به ظرفیت1900 مگا ولت آمپر.
ایستگاه های230 کیلوولت:17 دستگاه به ظرفیت6720
مگاولت آمپر.
ایستگاه های63 کیلوولت:93 دستگاه به ظرفیت3487.5
مگاولت آمپر.
سیستمهایpower line carrier(plc)
بطور کلی استفاده از خطوط فشار قوی بعنوان یک کانال ارتباطی یک امر پذیرفته شده است که بکار گیری آنها در شبکه برق رسانی قابلیت و توانایی سیستم تولید، انتقال وتوزیع را بالا میبرد دراین قسمت بطور مشروح استفاده از سیستم plc به همراه دستگاههای جانبی و روشهای کوپلاژبه شبکه خطوط فشار قوی شرح داده میشود.
انتخاب این روشها باتوجه به مسایلفشارقوی،مهندسی ارتباطات،مسایل اقتصادی وپارامترهای دیگرصورت میگیرد.
دراین قسمت مسایل مربوط به محدوده فرکانس، کاربردسیستم plc و مسیرارتباطی آن شرح داده میشود.
محدوده فرکانسی سیستمهای plc محدوده فرکانسی مناسب برای سیستمهایPLC بین30 KHZ تا500 KHZ وگاهی تا MHZ 1 میرسد،محدودیت حد پایین آن بخاطر مخارج بیشتر سیستم کوپلاژ و محدودیت حد بالای آن بخاطرتضعیف ناشی از فرکانسهایبالامیباشد.البته لازم به تذکراست که محدوده فرکانس فوق دریک کشور ممکن است بخاطراستفادهها ی مناسب و جلوگیری ازتداخل با فرکانسهای رادیویی حمل ونقل دریایی محدود شود.
کاربرد سیستمهایplc
ازسیستمهایplc جهت ارتباط تلفنی(speech) ویا انتقال اطلاعات (data)ودرموارد لزوم برای ارسال علایم حفاظتی (protection) میتوان استفاده نمود، اطلاعات به صورت آنالوگ ودیجیتال برای ارسال تلگراف،تله مترینگ،تله کنترل وتله پروتکشن انجام میشود،بطورمثال مقادیر آنالوگ مانند MW وKV وMVAR ومقادیردیجیتال مانندحالتهای سوییچ و دژنکتورها میباشد. پهنای باند مورد استفاده سیستمplc برای ارسال باند300HZالی2400HZویا300HZالی 4000HZ میباشدکه باتوجه به سیستم مورد نظرعلائم تلفنی تلگراف کنترل وحفاظت در باند مورد نظر قرار میگیرند در اینجا بطور مختصر به مشخصات فرکانسی علائم مذکور اشاره میشود.
ارتباط تلفنی
از سیستمهای plc میتوان بعنوان وسیله ارتباط تلفنی دو طرفهDuplexبین پستها و با استفاده از مرکز تلفنPAX ارتباط پستها را با یکدیگر بوسیله مراکز سوئیچینگ برقرار نمود.پهنای باند موثر صحبت از300HZ تا2400HZ میباشد ودربعضی مواقع برای استفاده بیشتر برای بکارگیری علائم دیگر،حد بالای باند فرکانسی فوق میتواند به2000HZ کاهش یابد که با وجود پائین امدن ت قابل قبول کیفی میباشد و بقیه پهنای باند برای علائم تلگراف،کنترل وسیگنالینگ در نظر گرفته میشود.
تلگراف و پست تصویر
ازplc برای ارسال علائم تلگرافی استفاده میشود که شامل ارسال علائم به صورت پست تصویری میشود.سرعت انتقال علائم از50Baud الی 600Baudمیتواند باشد.
کنترل و نشان دادن از راه دور
برای داشتن امکانات کنترل و نشان دادن از راه دور و همچنین جلوگیری از عملکرد اشتباه و از دادن اطلاعات و در نتیجه افزایش توانائی های PLCعلائم بکار گرفته شده در PLC بصورت کد میباشندسرعت انتقال علائم برای یک سیستم منفرد 50Baud و برای سیستمهای بزرگتر2400bit/s یا بیشتر میباشد.
حفاظت از راه دور Teleprotection
در تاسیسات الکتریکی مانند شبکه انتقال انرژی مولدهاوترانسفورماتورهاوتجهیزات و اسباب وادوات دیگر برقی در اثر کاهش عایق بندی وضعیف شدن استقامت الکتریکی مکانیکی،دینامیکی درمقابل فشار های ضربه ای پیش بینی نشده و همچنین افزایش بیش از حد مجازدرجه حرارت، وسوانح طبیعی، خطاهائی پدید میاید که اغلب موجب قطع انرژی الکتریکی میگردد.
این خطاها ممکن است بصورت اتصال کوتاه، اتصال زمین،پارگی وقطع شدگی هادیهاو شکستن عایقهاو غیره ظاهر شود.
قطعات ووسایلی که چنین اشکالاتی پیدا میکنندباید بلافاصله از شبکه ای که آن را تغذیه میکنندجدا شوند تا از ازدیاد و گسترش خطا و از کارافتادن بقیه قسمتهای سالم شبکه جلوگیری گرددجلوگیری از بروز خطا و اتصالی در شبکه برق امری غیر محال است با این همه خواسته مصرف کننده برق،انتقال و توزیع برق مطمئن و بدون وقفه است. بعبارت دیگر باید شبکه برق طوری طرح ریزی شود که ازیک پایداری و ثبات قابل قبول و تا حد امکان مطمئنی برخوردار باشد.
امروز قطع شدن برق برای مدت کوتاهی باعث مختل شدن زندگی فردی قطع شدن برق کارخانه های صنعتی،مصرف کننده های بزرگ،موسسه های علمی و پژوهشی بمدت نسبتا طولانی موجب زیانهای جبران ناپذیر میشود،لذاقطع شدن و یا قطع کردن دستگاهها و تجهیزات الکتریکی معیوب از شبکه لازم است ولی کافی نیست،بلکه باید تدابیری به کار برده شود که برق مصرف کننده ای که در اثر بوجودآمدن عیب حتی از شبکه قطع شده است در کوتاه ترین مدت ممکنه مجددا تامین گردد(انتقال برق بدون رادستگاههای وسائل حفاظتی تامین میکند که ما به انها رله های حفاظتی میگوئیم).
بنابراین با توجه به موارد فوق بایستی شبکه در مقابل خطرات احتمالی حفاظت شده و با بروز حادثه ای در قسمتی از شبکه و به منظور جلوگیری از گسترش آن بطورسریع قسمت معیوب از بقیه شبکه جداگرددهنگام بروز اشکالات و حوادث سیستم حفاظت از دور برای خارج کردن تقریبا همزمان دو طرف یک خط فشار قوی با استفاده از مبادله اطلاعات دو طرف فرمانهای مورد نیاز را با سرعت زیاد ارسال مینماید. سیستمهای الکترومکانیکی حفاظت کننده به تنهائی قادر به انجام این عمل نیستندودستگاهplc بعنوان یک سیستم ارتباطی از عهده ان بر میاید و قادر است علائم فرمان را با حداکثر سرعت و اطمینان تا هرفاصله ای انتقال دهد،حداکثر زمان مجاز برای ارسال علائم حفاظتی کمتر از50 میلی ثانیه میباشد.لازم به تذکر است که در بدترین شرایط ممکن است باعث بوجود آمدن نویز و تضعیف علایم ارسالی میشود،.مکان ارسال علائم حفاظتی میسرباشد.
مسیر ارتباطی و وسایل کوپلاژ اینکه بتوانیم از خطوط فشار قوی با ولتاژ بالا به منظور مسیر ارتباطی استفاده و توانائی ارسال علائم فرکانس بالا را بدون توجه به مسائل ولتاژ و فرکانس شبکه،رعد و برق و قطع و وصل وامپدانس خط داشته باشیم به تجهیزات کوپلاژ نیاز خواهیم داشت این تجهیزات ضمن جدا سازی دستگاه ارتباطی از ولتاژ بالا،امکان ارسال علائم رابا حداقل تضعیف فراهم میاورند.کوپلاژ این تجهیزات باتوجه به امپدانس ونوع هادی خط انجام میشود که در قسمتهای مربوط شرح داده میشوند.
تجهیزات کوپلاژاز قسمتهای مختلف زیر تشکیل شده است.
خازن کوپلاژ coupling capactitor(cc)
تله موج line trap(LT)
وسیله کوپلاژCoupling Device(CD)
کابل اتصالCnecting cable
تله موجLine trap
Line trap با خط فشار قوی به صورت سری میباشد که بین اتصال خازن کوپلاژونقطه ورودی خط به پست قرار داد.
مقدار اندوکتانسline trap از0.1mH تا2mH میباشد.تا با توجه به فرکانس کریر از منحنی های استاندارد استفاده میشود.برای اشنائی بیشتر با قطعات و قسمتهای مختلفline trap میتوان به استانداردشماره
353نشریه IEC مراجعه نمود که درآن مقادیرپیشنهادی برای مقادیر نامی جریان و جریان اتصال کوتاه و روشهای ازمون برای تعیین مشخصات استانداردآن بیان گردیده است.
خازن کوپلاژ
خازن کوپلاژیاخازن مبدل ولتاژCapacitor Voltage Transformer(CVT) از تعدادی خازن سری تشکیل شده است که دستگاه PLC را از ولتاژ فشارقوی ایزوله مینماید.این قسمت که رابط بین خط فشارقوی وcouplingdevice میباشد،اصلی ترین قسمت وسایل کوپلاژمیباشد.ظرفیت این خازن بین1000pFتا10000pF میباشد.که بعنوان به همراه تله موج یک فیلتربالا گذر
عمل مینماید.برای آشنائی بیشتر با مشخصات خازن کوپلاژ میتوان به استاندارد شماره358 نشریهIEC مراجعه نمود.
دستگاه کوپلاژ
دستگاهLine Matching Unit(LMU) CD بین نقطه ولتاژ پائین خازن کوپلاژccو نقطه CF دستگاه قرار داد و از قسمتهای زیر تشکیل شده است.
کویل نشتیDrian coil
برق گیر اولیهSurge Arrester
سوئیچ اتصال زمین
ترانسفورماتور تطبیق امپدانسMatching transformer
وسیله تنظیمTuninig Devices
برق گیر ثانویهSurge Arrester به اختصار کار هر یک از آنها شرح داده میشود.
کویل نشتی
این کویل بصورت سری در مدار شبکه وصل و دارای امپدانس کم در مقابل فرکانس شبکه و امپدانس زیاد در فرکانس کریر میباشد و طوری طراحی میشود که فرکانس شبکه براحتی از آن عبور کرده و فرکانس کریر را مسدودنماید،و در نتیجه از طریق خازن کوپلاژ علائم کریر توسط سیستم مخابراتی دریافت گردد.
برق گیرSurge Arrester
بمنظور حفاظت دستگاهplc از رعد و برق و همچنین حوادث ناشی از قطع و وصل از برق گیر استفاده میکنند.
سوئیچ اتصال زمین
در مواقع تعمیر برای اطمینان از جدا سازی از ولتاژ شبکه از این سوئیچ استفاده میشود.
ترانسفورماتور تطبیق Matching trasformer
این ترانسفورماتور به منظور تطبیق امپدانس خط فشار قوی با دستگاه به کار میرود.ترانسفورماتور تطبیق ضمن جدا سازی ثانویه و اولیه دستکاه کوپلاژ (cd) عمل تطبیق امپدانس خط فشار قوی را بادستگاه
plc انجام میدهد.
وسیله تنظیمTuninig Devices
تنظیم نهائی برای تطبیق امپدانس با این وسیله انجام میشود.
برقگیرثانویه
برای جلوگیری ازصدمه دیدن دستگاه plc ازآن استفاده میشود که درمواقع افزایش ولتاژبکار میرود.
کابل اتصالConnecting cable
کابل اتصال بین ثانویه دستگاه کوپلاژ CD و دستگاه PLCقراردارد این کابل با توجه به امپدانس سیستم کابل متعادل(150اهم)ویا کابل نامتعادل(75اهم)میباشد.
باتوجه به توضیحاتی که درباره هر یک از وسایل کوپلاژ داده شده در اینجا روشهای مختلف کوپلاژ دستگاهplc به خطوط فشارقوی شرح داده میشود.
روشهای مختلف کوپلاژ
کوپلاژسیستمplc به خط فشار قوی به روشهای مختلف انجام میشود که شرح داده میشود.
کوپلاژ فاز به زمین
در این روش دستگاه plc بین یک فاز و زمین قرار میگیرد وبه یک تله موج(Line trap) خازن کوپلاژ cc و یک دستگاه کوپلاژCD مورد نیاز است. بنابراین هزینه آن کم ولی دارای معایبی به شرح زیرمیباشد:
1.ضریب اطمینان آن به لحاظ آنکه روی یک فاز قرار گرفته است کم است.
2.میزان تضعیف و نویز آن در مقایسه با روشهای دیگر زیاد است.
کوپلاژ فاز به فاز
در این روش دستگاه plc از طریق دوعددCD و دو عددCC به دو فاز یک خط متصل میشود.با توجه به تعداد وسایل بکار رفته هزینه های استفاده از این روش نسبت به روش قبلی تقریبا دو برابر خواهد بود. ولی دارای محاسنی بشرح زیر میباشد:
1.تضعیف نسبت به روش فاز به زمین کمتر است.
2.سیستم مخابراتی از ضریب اطمینان بیشتری در هنگام بروز عیب روی خطوط بر خوردار است.
3.القا به فاز دیگر کمتر است.
4.نسبت s/n به روش قبل زیاد تر است.
کوپلاژplc به دو خط هم مسیرInter circuit coupling
این روش مانند روش فاز به فاز می باشد و زمانی از این روش استفاده میشود که دو خط روی یک دکل وجود داشته باشد و دستگاه PLC را بوسیله دو عدد (CD) به یک فاز از هر خط هم مسیر وصل نمود.در این روش چنانچه یکی از مدارها بطور کامل قطع یا زمین شود،بازارتباط از طریق مسیر دیگر امکان پذیر خواهد بود.
کوپلاژ از طریق سیم زمین ایزوله شده
Insulated earth wire coupling
معمولا بر روی خطوط فشار قوی مخصوصاروی خطوط بیشتر از 11OKV ازیک یا چند سیم زمین که بر روی دکلها نصب میشوند استفاده میکنند این سیمها بمنظور حفاظت خطوط از رعد و برق و همچنین
برای کاهش ولتاژپله ای حاصل از اتصال زمین پست بکار میرود.
بعلاوه سیم زمین اثرات القائی ناشی از اتصال زمین در خطوط فشار قوی را به حداقل میرساند.سیم زمین معمولا متصل به دکل بوده و اگر از انها ایزوله گردد راندمان کار آنها پائین نمیاید وبه همین علت میتوان از آن بعنوان کانال ارتباطی استفاده کرد.در مقایسه با حالت های قبل ولتاژوجریان نامی وسایل بکار رفته کمتر میباشد.
معایب این روش عبارتست از:
تضعیف زیاد
قیمت زیاد نصب ایزولاتورها
کاهش اثر سیم زمین در شرایط((line fault
کوپلاژ به کابل های قدرت couling to power cables
به طور کلی کوپلاژ فرکانس کریر به کابل قدرت سه فاز چند سیمه و کابل قدرت سه فاز تک سیمه به همان روشی که در خطوط هوائی گفته شد انجام میشود که روشهای فاز به زمین و فاز به فاز انجام میشود و در حالت دوم (فاز به فاز) مقدار تضعیف کم و قیمت ان گران تمام میشود.درمقایسه با خطوط هوائی مشخصه های امپدانسی کابل های قدرت10 الی 20 درصد کمتر میباشد،بطوریکه اندوکتانسline traps کاهش یافته و
مقدار ظرفیت خازن کوپلاژCC به همان نسبت برای فرکانس های بالا افزایش پیدا میکند.
مشخصات سیستم های plc
1. فرکانس کار
پهنای باند:
پهنای باند ترمینال هایPLC با مدو لاسیونSSB در محدوده فرکانس کریر 4 khz میباشد که با توجه به باندمورد نظرتقسیم بندی برای صحبت،علائم صورت میگیرد.در اغلب سیستم های ساخته شده ترمینال PLCاز محدوده باند مکالمه برای ارسال علائم حفاظتی استفاده میشود.
2. محدوده فرکانس
اغلب ترمینال های plcکه به منظور مکالمه،کنترل، حفاظت به کار گرفته میشوند نیاز به پهنای باند 4KHZدارندو درنتیجه در صورت مجاورت کانال فرستنده و گیرندهPLC به پهنای باند 8khz نیازدارند، البته لزومی نداردکه باند گیرنده مجاور باند فرستنده باشد.در ترمینال PLC که از پهنای باند2,5khz استفاده میکنندپهنای باند مجموع گیرنده فرستنده 5KHZ
میباشد.همانطور که گفته شد محدوده فرکانس کریر سیستم هایPLC از 30KHZ تا 500khz میباشد که این محدوده تابع مقررات زیر میباشد:
بمنظور جلوگیری از تداخل با فرستنده های هوانوردی،دریانوردی در بعضی مناطق کانالهای مورد استفاده آنها بکارنمیرود.
با افزایش فرکانس مقدار تضعیف نیز زیاد میشود بنابراین بهتر است در مواقع استفاده از PLC در مسافت های زیاد (بیشتراز250کیلومتر)ازفرکانس های پائین استفاده شود.
همانطورکه خطوط فشار قوی یک شبکه بهم پیوسته را تشکیل میدهند،فرکانس استفاده شده دریک قسمت از شبکه ممکن است (با مقدار دامنه کافی) در قسمت دیگر ظاهر شده و سبب تداخل گردد .تداخل مربوط به فرکانس از دو قسمت تشکیل میشود،یکی مربوط به نشتی تله موج (LINE TRAP)و دیگری مربوط به کوپلاژ سلفی و خازنی هادیها میباشد و به همین علت امکان بکارگیری مجدد همان فرکانس محدود میشود. برای اینکه بتوانیم از یک فرکانس برای سیستمهای مختلفPLC در یک شبکه بهم پیوسته مجددا استفاده نماییم.لازم است محلهای استفاده از یک فرکانس حداقل به اندازه دو پست شبکه از هم فاصله داشته باشند.اگر دو سیستم PLCبرروی دو خط با ولتاژ متفاوت منتهی به یک پست بکار گرفته شوند ممکن است به دلیل تلفات فرکانس کریردرترانسفورماتورها
ی قدرت هیچگونه اثرالقایی نداشته باشد.مگر اینکه اثرات ناشی از القا متقابل خطوط موازی باعث افزایش نویز در سیستم مجاور گردد که در این حالت مشکلاتی در رابطه با توسعه شبکه وجود خواهد داشت.