در شبکه های انتقال و توزیع استفاده از ترانس زمین متداول است.

توسط این وسیله تشخیص خطا های فاز به زمین در این شبکه ها امکان پذیر می گردد.

حفاظت مناسب و سریع توسط رله های حفاظتی و قطع قسمت های معیوب با حداقل خاموشی از اهداف عمده طرح حفاظتی این شبکه ها می باشد.

از آنجایی که غالباً مهندسین برق در ارتباط روزمره با ترانس زمین قرار ندارند.

برخی موارد نحوه استفاده از آن برای تشخیص خطاهای فاز به زمین بصورت مطلوب انجام نمی پزیرد .

مقاله حاظر ابتدا به توصیف انواع مختلف ترانسهای زمین و ارتباط آنها با حفاظت خطا های فاز به زمین در سیستم های فوق به عنوان مثال های عملی و مطالعاتی می پردازد.

در نهایت روشهای مفیدی جهت تصحیح نقایص حفاظت شبکه توزیع در مقابل خطا های فاز به زمین ارائه می دهد.

فروش ویژه صاعقه گیر اکتیو آذرخش

ترانسفور ماتور فشار قوی خشک به نام “Dryformer “

در ژوئیه ۱۹۹۹، شرکت ABB، یک ترانسفور ماتور فشار قوی خشک به نام “Dryformer “ ساخته است.

که نیازی به روغن جهت خنک شدن بار به عنوان دی الکتریک ندارد.

در این ترانسفورماتور به جای استفاده از هادیهای مسی با عایق کاغذی از کابل پلیمری خشک با هادی سیلندری استفاده می شود.

تکنولوژی کابل استفاده شده در این ترانسفورماتور قبلاً در ساخت یک ژنراتور فشار قوی به نام “Power Former” در شرکتABB به کار گرفته شده است.

نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اکنون در نیروگاه هیدروالکترولیک “Lotte fors” واقع در مرکز سوئد نصب شده است.

که انتظار می رود به دلیل نیاز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هایی که از ایمنی بیشتری برخوردار باشند.

و با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری داشته باشند، با استقبال فراوانی روبرو گردد.

ایده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه ۹۰ مطرح شد.

بررسی، طراحی و ساخت این ترانسفورماتور از بهار سال ۱۹۹۶ در شرکت ABB شروع شد.

ABB در این پروژه از همکاری چند شرکت خدماتی برق از جمله Birka Kraft و Stora Enso نیز بر خوردار بوده است.

فروش ویژه صاعقه گیر اکتیو اذرخش

الف ـ حفاظت در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژها

ب ـ هم پتانسیل بودن تجهیزات نصب‌ شده در سایت و کارکرد صحیح آنها بخصوص تجهیزات دیجیتال و انتقــــــــال دیتابا توجه به بکارگیری تجهیزات کامپیوتری جدید  لازم است به موضوع ارت و روش اجرای اصولی آن اهمیت بیشتری داده شود تا در آینده از آسیب رسیدن به نیروی انسانی و تجهیزات کامپیوتری پیشگیری شده و از عملکرد صحیح تجهیزات اطمینان داشته باشیم .

لزوم استفاده از سیستم ارت :

به منظور حفاظت افراد و دستگاهها ، اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه که باعث صدمه دیدن دستگاهها و افراد می‌شود ، همــــچنین ولتاژهای بسیار زیاد و خطرناک ناشی از برخورد صاعقه با دکلهای کامپیوتری را باید در جایی خنثی نمائیم . به همین منظور استفاده از سیستم ارت و حفاظت از تجهیزات بسیار لازم و ضروری است بعلاوه با افزایش استفاده از سیستمـــهای دیجیتالی و حساس ، لزوم بازنگری در طراحی ، نصب و نگهداری سیستمهای حفاظتی گراندینگ وجود دارد .

به طور خلاصه اهداف بکارگیری سیستم ارتینگ یا گراندینگ عبارتند از :

الف ـ حفاظت و ایمنی جان انسان

ب ـ حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی

ج ـ فراهم آوردن شرایط ایده‌ال جهت کار

د ـ جلوگیری از ولتاژ تماسی

ه ـ حذف ولتاژ اضافی

و ـ جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه

ز ـ اطمینان از قابلیت کار الکتریکی

روشهای اجرای ارت یا زمین حفاظتی :

بطور کلی جهت اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش کلی وجود دارد که ذیلاً ضمن بیان آنها ، موارد استفاده و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجرای هر یک بیان می‌گردد .

۱ـ زمین عمقی :

در این روش که یک روش معمول می باشد از چاه برای اجرای ارت استفاده می شود .

۲- زمین سطحی :

در این روش سیستم ارت در سطح زمین (برای مناطقی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد) و یا در عمق حدود ۸۰ سانتیمتر اجرا می گردد

در چه شرایطی از روش سطحی برای اجرای ارت استفاده نمائیم ؟در مکانهایی که :

ـ فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد .

ـ ارتفاع از سطح دریا پائین باشد مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور .

ـ پستی و بلندی محوطه سایت کم باشد .

ـ فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد .

با توجه به مزایای روش سطحی اجرای ارت به این روش ارجحیت دارد .

اجرای ارت به روش عمقی :

الف ـ انتخاب محل چاه ارت :

چاه ارت را باید در جاهایی که پایین‌ترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به  رطوبت حتی‌الامکان در عمق کمـــــتری وجود داشته باشد و یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمینهای چمن ، باغچه‌ها و فضاهای سبز حفر نمود .

ب- عمق چاه

با توجه به مقاومت مخصوص زمین ، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطرآن حدودا ۸۰ سانتیمتر می تواند باشد. در زمین هایی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند مانند خاکهای کشاورزی و رسی عمق مورد نیاز برای حفاری کمــتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخــــــــی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می باشد. برای اندازه گیــــــری مقاومت مخصوص خاک از دستگاههای خاص استفاده می گردد. در صورتی که تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازی نیست چاه را بیشتر از ۶ متر حفر کنیم . بطــــور کلی عمق ۶ مترو قطر حدود ۸۰ سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد می گردد .

محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاک در جدول زیر آمده است .

            نوع خاک                                                                مقاومت مخصوص زمین ( اهم متر )

            باغچه‌ای                                                                                 ۵ الی ۵۰

              رسی                                                                                   ۸ الی ۵۰

مخلوط رسی ، ماسه‌ای و شنی                                                                  ۲۵ الی ۴۰

         شن و ماسه                                                                               ۶۰ الی ۱۰۰

    سنگلاخی و سنگی                                                                         ۲۰۰ الی ۱۰۰۰۰

ج ـ مصالح مورد نیاز

مصالح مورد نیاز و مشخصات آن برای اجرای چاه ارت ( روش عمقی ) و Rod کوبی ( روش سطحی ) در جدول زیر آمده است .ردیف            نوع جنس                                                       توضیحات

۱              میله برقگیر                     میله برقگیر به طول ۵/۱متر و قطر آن۱۶ میلیمتر وجنس آن مس خالص و نوک     تیزباشد

۲        بست میله برقگیر به سیم ارت         جهت اتصال میله برقگیر به سیم ارت در نقاطی که ارتفاع دکل حدودا ۲۰ متر باشد

۳                 یوبولیت                         جهت استغاده در میله برقگیر۴             بست سیم به دکل                   سیم نمره ۵۰ را به اندازه های لازم بریده و رشته رشته کرده جهت اتصال سیم ارت به   دکل استفاده می نمائیم

۵تسمه آلومینیومی یا مسی             در اندازه ۳*۳۰*۱۰۰ میلیمتر عدد بکار گیری با یوبولیت جهت بستن میله برق گیر در دکل های مهاری

۶          سیم مسی نمره ۵۰ متر              ۷ رشته

۷              کابلشو نمره ۵۰                   جهت اتصال سیستم ارت به شینه داخل سایت و یا اتصال پای دکلهای مهاری و خود ایستا به سیستم ارت

۸لوله پلی اتیلن ۱۰ اتمسفر                     برای ایجاد پوشش عایق روی سیم مسی در محوطه و محل تردد

۹بست لوله پلی اتیلن همراه پیچ و رولپلاک   جهت اتصال لوله پلی اتیلن به دیوار

۱۰پودر انفجاری                 cadweld                 جهت جوش دادن سیم به صفحه یا سیم به میله ROD یا اتصال سیمها به یکدیگردر نقاطی که دسترسی به جوش نقره یا جوش برنج وجودندارد

۱۱شینه مسی به ابعاد ۳*۳۰*۲۵۰ میلیمتر   برای نصب در داخل سایت و اتصال دستگاهها به آن

۱۲صفحه مسی ۵٫*۵۰*۵۰                    مورد استفاده در روش عمقی ×

            ۱۳مقره همراه پیچ و رولپلاک                  جهت اتصال شینه مسی به دیوار

    ۱۴پیچ و مهره نمره ۸ با واشر فنری و تخت   جهت استفاده شینه مسی –پلیت-شینه پای دکل و …

            ۱۵بست سیم به صفحه مسی                    به منظورمحکم کردن اتصال سیم روی صفحه مسی

            ۱۶بست دو سیم نمره ۵۰                       جهت اتصال دو سیم نمره ۵۰ روی زمین

۱۷پلیت مخصوص اتصال میله برقگیر به دکل      برای دکل های خود ایستای ۶۰متری استفاده می گردد .

۱۸شینه مسی مخصوص پای دکل ۳*۳۰*۱۰۰     برای وصل نمودن پای دکل های خود ایستای ۶۰متری به سیستم ارت

                       ۱۹میله                          ROD            در روش سطحی استفاده می گردد .

      ۲۰بست مربوط به سیم مسی و میله              ROD    برای اتصال سیم به میله برقگیر یاROD 

       ۲۱کرپی ابروئی همراه پیچ و مهره               برای بستن میله برقگیر به دکل های ۱۰۰ فوتی و دکل های خود ایستای لوله ای

               ۲۲بنتونیت اکتیو کیلو                         برای روش عمقی و سطحی

۲۳بست میله برقگیر به پلیت                    جهت اتصال میله برقگیر به پلیت در دکلهای خود ایستای۶۰متری × : صفحه مسی به ابعاد ۵/.*۴۰*۴۰ سانتیمتر برای مناطق شمالی کشور و ۵/۰*۵۰*۵۰ سانتیمتر برای مناطق نیمه خشک مانند تهــــــران و ۵/۰*۷۰*۷۰ سانتیمتر برای مناطق کویری استفاده شده و محصول کارخانه مس شهید باهنر باشد . از صفحه مسی با ضخامت ۳ یا ۴ میلیمتر نیز می توان استفاده نمود .

د – اتصال سیم به صفحه مسی

اتصال سیم به صفحه مسی بسیار مهم می باشد و هرگز و در هیچ شرایطی نباید این اتصال تنها با استفاده از بست ، دوختن سیم به صفحه و یا … برقرار گردد. بلکه حتما باید سیم به صفحه جوش داده شود و برای استحکام بیشتر با استفاده از ۲ عـدد بست سیم به صفحه ( ردیف ۱۵ جدول مصالح مورد نیاز )بسته شده و محکم گردد .

برای جوش دادن قطعات مسی به یکدیگر از جوش برنج یا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسی به این نوع جوش از جوش (Cadweld) استفاده گردد .

ه – حفر چاه ارت

با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه چاهی با عمق مناسب و در مکان مناسب (با توجه با راهنمای انتخاب محل چاه ارت ) حفر گردد. شیاری به عمق ۶۰سانتیمتر از چاه تا پای دکل برای مسیر سیم چاه ارت تا برقــگیر روی دکل همچنین برای سیم ارت داخل ساختمان حفر نمائید. در صورتی که مسیر ۲ سیم مشترک باشد بهتراست مسیر دو سیم ایزوله گردند. همینطورمسیر سیمــــــــها باید کوتاهترین مسیر بوده و سیم میله برقگیر و ارت حتی الامکان مستقیم و بدون پیچ و خم باشد و نبایستی خمهای تند داشته باشد و در صورت نیــاز به خم زدن سیم در طول بیش از ۵۰ سانتیمتر انجام گردد .

و – پر نمودن چاه ارت

-۱ابتدا حدود ۲۰ لیتر محلول آب و نمک تهیه و کف چاه میریزیم بطوریکه تمام کف چاه را در برگیرد بعد از ۲۴ ساعت مراحل زیـــر را انجام می دهیم .

۲-به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از ته چاه را با خاک رس و یا خاک نرم پر مینمائیم .

۳- به مقدار لازم (حدود ۴۵۰کیلو گرم معادل ۱۵ کیسه ۳۰ کیلو گرمی)بنتونیت را با آب مخلوط کرده و بصورت دوغاب در میاوریم و مخلوط حاصل را به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از کف چاه میریزیم هر چه مخلوط حاصل غلیظ تر باشد کیفیت کار بهتر خواهد بود .

۴-صفحه مسی را به ۲ سیم مسی نمره ۵۰ جوش میدهیم این سیمها یکی به میله برقگیر روی دکل و دیگری به شینه داخــــل ساختمان خواهد رفت بنابراین طول سیم ها را متناسب با طول مسیر انتخاب می نمائیم .

۵- صفحه مسی را بطور عمودی در مرکز چاه قرار می دهیم

۶- اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهیه شده تا بالای صفحه پر می نمائیم

۷- لوله پلیکای سوراخ شده را بطور مورب در مرکز چاه و در بالای صفحه مسی قرار می دهیم و داخل لوله پلیکا را شن میریزیم تا ۵۰ سانتیمتر از انتهای لوله پر شود این لوله برای تامین رطوبت ته چاه می باشد و در فصول گــرم سال تزریق آب از این لوله بیشتر انجام گردد. لازم بذکر است در مواردی که چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و یا ته چاه به رطوبت رسیده باشد و یا کلا در جاهایـی که رطوبت ته چاه از بالای چاه یا از پایین چاه تامین گردد نیازی به قراردادن لوله نمی باشد .

۸- بعد از قراردادن لوله پلیکا به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از بالای صفحه مسی را با دوغاب آماد شده پر مینمائیم .

۹-الباقی چاه را هم تا ۱۰ سانتیمتر بر سر چاه مانده ، با خاک معمولی همراه با ماسه یا خاک سرند شده کشاورزی پر می نمائیم  و ۱۰ سانتیمتر از چاه را برای نفوذ آب باران و آبهای سطحی به داخل چاه با شن و سنگریزه پر می نمائیم . روئ چاه مخصوصا درمواقعی که از لوله پولیکا استفاده نمی گردد نباید آسفالت شده و یا با سیمان پر گردد .

۱۰-داخل شیار های حفاری شده را با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم معمولی و یا خاک معمولی مخلوط با بنتونیت پر نمائید 

نصب شینه و میله برقگیر

شینه داخل ساختمان باید توسط مقره هایی از دیوار ساختمان ایزوله گردد.قطر و طول شینه بستگی به تعــداد انشعابات داخل ساختمان دارد .(تمامی تجهیزات داخل ساختمان بایستی بطور جداگانه و موازی به این شینه متصل گردد). در حالتیکه دکل روی ساختــــــــمان قــرار داشته باشد سیم میله برقگیر نبایستی از داخل ساختمان برده شود  بلکه باید خارج از ساختمان سیم کشیده شود و همینطور مسیر عبوری سیم ارت به داخل ساختمان تا شینه ورودی ساختمان باید عایق دار باشد .

در پای دکل توسط بست ، سیم میله برقگیر به یکی از پایه های دکل خیلی محکم متصل شود و تا بالای دکل به میله برقگــــــیر متصل گردد. لازم بذکر است مسیر میله برقگیر از کابلهایی که به آنتنها می روند باید جدا باشد .

اجرای ارت به روش سطحی

هفت روش برای اجرای زمین سطحی وجود دارد که عبارتند از :

۱-ROD 2-RING 3-پنجه ای (شعاعی)۴-مختلط ۵- حلزونی ۶- الکتروشیمیایی ۷- شبکه ای

اجرای ارت به روش ROD کوبی

مصالح مورد نیاز :

مصالح مورد نیاز همانند روش عمقی می باشد با این تفاوت که به جای صفحه مسی از میله های مغز فولادی ۵/۱ متری و با قطــر ۱۴ میلیمتر و با روکش مس استفاده می نمائیم .

روش اجرا

کانالی به عمق ۸۰ سانتیمتر و عرض ۴۵ سانتیمتر و طول X حفر می نمائیم طول کانال را به دو روش میتوان تعیین نمود .

الف – اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک و انجام محاسبات لازم

ب – به روش تجربی که در ادامه شرح داده می شود .

ج- چنانچه سایت دارای دکل خود ایستا می باشد برای حفر کانال از فاصله بین اتاق تجهیزات و دکل و همچنین اطراف دکل استفاده شود

د- چنانچه دکل روی ساختمان قرارداشته حفاری با در نظــــر گرفتن اتاق دستگاه و دکل در مسیری که زمین رطوبت بیشتری دارد انجام گیرد .

ه – پس از آماده شدن کانال ۲ میله به فاصله ۳متر از یکدیگر در زمین میکوبیم به گونه ای که حــدود ۱۵ سانتیمتر از میله ها بیرون بمانند سپس ۲میله را با کابل مسی یا کابل برق به هم وصل نموده و با دستگاه ارت سنج مقاومت زمین ایجاد شده را اندازه میگیریم ، چنانچه مقاومت نشان داده شده با دستگاه بالای ۴ اهم بود میله دیگری به فاصله ۳ متر از میله دوم میکوبیم و با اتصال ۳ میله به هم مقاومت زمین ایجاد شده را اندازه گیری می نمائیم . اینکار را تا زمانی که مقاومت اندازه گیری شده به زیر ۴ اهم برســـــــــد ادامه می دهیم بعد از آنکه به تعداد کافی میله کوبیده شد سیمی را که به شینه مسی نصب شده در اتاق دستگاه متصل است به تک تک میله ها جوش داده و به سمت دکل میبریم .

و – برای پر نمودن کانال ابتدا با بنتونیت روی سیم مسی را پوشانده (در زمینهایی که رطوبت کافی ندارند) و سپس با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم کانال را پر می نمائیم .

ز – مقاومت زمین اجرا شده را اندازه گیری نموده و ثبت مینمائیم ( بعـــــــــد ازپر کردن کانال مقاومت زمین اندازه گیری شده کاهش خواهد داشت و باید کمتر از ۳ اهم باشد).نکته : در مناطق سردسیر عمق کانال حفاری شده و بطور کلی مسیر عبور کابل مسی خیلی مهم می باشد و نباید در معرض یخبندان قرار گیرد . تاثیر کاهش درجه حرارت بر افزایش مقاومت سیستم زمین به شرح زیر می باشد .

دما بر حسب درجه سانتیگراد میزان مقاومت بر حسب اهم بر متر

۲۰+ ۷۲

۱۰+ ۹۹

۰ ۱۳۸

۵- ۷۹۰

سایر روش ها :

روش های دیگر در مناطق کوهستانی و سنگلاخی و مکانهای خاص کاربرد دارد که بنا به مورد با بازدید از محل و اندازه گیریهای لازم میتواند طرح مناسب تهیه گردد

اجرای ارت در ارتفاعات

ارتفاعات کشور را با توجه به نوع زمین و خاک میتوان به سه دسته تقسیم کرد .

ارتفاعات خاکی که امکان حفاری و کوبیدن میله مغز فولادی در آنها وجود دارد .

ارتفاعات سنگلاخی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد ولی میتوان شیار ایجاد کرد .

ارتفاعات صخره ای

برای حالت اول : به یکی از روش های حفر چاه یا کوبیدن ROD میتوان سیستم ارت را اجرا نمود

در حالت دوم شیارهایی بصورت ستاره و پنجه ای ایجاد نموده و تسمه مسی را در داخل شیار ها خوابانده و برای کاهش مقاومت روی تسمه را با مخلوط خاک و بنتونیت می پوشانیم .

نکته : کلیه اتصالات در زیر خاک باید به یکدیگر جوش داده شود . 

روش اول :

در زمینهای صخره ای که امکان حفاری وجود ندارد با مصالح ساختمانی کانال ساخته، تسمه مسی را در کف کانال خوابانده و کانال را با بنتونیت پر می نمائیم . طول کانال یا کانالها باید به اندازه ای باشد که مقاومت اندازه گیری شده زیر ۳ اهم گردد. برای گرفـــتن نتیجه مطلوب میبایستی داخل کانال بصورت مصنوعی دائما مرطوب نگهداشته شود .

روش دوم :

روش شبکه ای است بدین صورت که ابتدا شبکه شطرنجی با سیم مسی به طول ۳ +x و عرض۳ +y بطوریکه نقاط اتصال به هم جوش داده شده درست کرده سپس با مصالح ساختمانی آنرا در زمین با بنتونیت به ارتفاع ۴۰cm بطوریکه ابتدا ۲۰cm بنتونیت ریخته سپس شبکه ساخته شده را قرار داده و روی آنرا هم تا ۲۰cm با بنتونیت می پوشانیم و انشعابهای لازم جهت دکل و سایت ونقاط دیگر از آن گرفته میشود متغییر های x و y به میزان مقاومت خوانده شده بستگی دارد .

نکات عمومی و مهم در خصوص سیستمهای ارت

۱-کلیه اتصالات با مفتول برنج یا نقره جوشکاری گردد.سطح جوش باید CM 6 باشدو جهت اتصالات وجوشکاری رعایت گردد(در مواردی کدولد توصیه میشود).

۲-ازهرپایه دکلهای خودایستا هم فونداسیون دکل توسط سیم مسی و بست مخصوص به سیستم ارت و هم پای دکل به سیــــستم ارت جوشکاری گردد .

۳-سیم میله برقگیر ازپایه ای که آنتنهای کمتری نصب می شود و با کابلهای روی لدر حداکثرفاصله را داشته باشد، بدون خمش در مسیر ومستقیما به رینگ داخل کانال و از کوتاهترین مسیر توسط جوش متصل گردد .

۴-میله برقگیر روی دکل در بالاترین نقطه دکل (با رعایت مخروط حفاظتی با زاویه ۴۵ درجه ) بطوریکه تجهیزات راکاملا پوشش دهد،قرارگیرد و جنس آن تمام مس با آلیاژ استاندارد به قطرmm 16 و طول آن بستگی به ارتفاع نصب انتنهای روی دکل دارد .

۵-شعاع خم سیم مسی حداقل CM20 وزاویه قوس حداقل ۶۰ درجه رعایت گردد (رعایت زاویه خمش سیم مسی )

۶- پایه‌ها و نقاط ابتداوانتهای لدر افقی به سیستم گراند متصل گردد .

۷-کلیه کابلهای ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دکل و ابتدای لدر افقی (بعد از محل خم شدن کابل)گراند شوند .

۸-به هیچ عنوان در روی دکل،جوشکاری صورت نگیرد .

۹-اتصال از شبکه گراند سیستم اجرا شده به تانکر سوخت دیزل ژنراتور، تانکر آب هوایی ، اسکلت فلزی ساختمان و در و پنجره های اتاق دستگاه صورت گیرد .

۱۰-اگر سیستمی‌ازقبل‌اجرا شده باشد،سیستم قدیم به‌جدید در عمق‌خاک متصل گردند .

۱۱-سیم‌ارت‌ درروی زمین باید باروکش‌وسیم‌داخل‌کانالها‌ باید بدون روکش و مستقیم کشیده شود .

۱۲-پرکردن کانال باید با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم انجام گردد .

۱۳-ارتفاع نصب شینه مسی CM 50 ازکف تمام شده باشد .

۱۴-شینه داخل اتاق حدالمقدور به چیدمان دستگاهها نزدیک باشد .

۱۵-ازهر دستگاهی جداگانه سیم ارتی به شینه متصل گردد ( قطر و طول شینه گراند بستگی به تعداد انشعابات آن دارد).

۱۶- در دکلهای مهاری پر ظرفیت ، مهارهای دکل بایستی توسط بست مخصوص به گراند اتصال یابد .

۱۷- جهت استفاده ترانس برق شهر در ایستگاههای مخابرات بایستی گراند جداگانه اجرا گردد .

۱۸- در سایتهای کامپوتری جهت اجرای سیستم زمین حتی المقدور بایستی از یک زمین با سطح یکنواخت ( بدون شیب ) استفاده نمود .

۱۹- در ایستگاهها بین نول و گراند نبایستی اختلاف ولتاژ وجود داشته باشد .

۲۰- در دکلهای پر ظرفیت که ابعاد قسمت بالای دکل بیشتر از m 2 می‌باشد نیاز به نصب یک عدد برقگیر اضافی در سمـــــت مقابل برقگیر اول می‌باشد .

۲۱- در سیم‌کشی داخل محوطه سایت های کامپوتری برای چراغهای روشنایی و سایر موارد باید از کابل زمیـــنی استفاده گردد و در ایستگاههای بالای کوه و نقاط دور از شهر نباید از چراغهای روشنایی خیابانی استفاده شود

. ۲۲- استاندارد قابل قبول آزمایش و تحویل اتصال زمین برای سایتهای کوچک زیر ۱۰ اهم و برای سایت های بزرگ و مـــهم زیر ۳ اهم می‌باشد.

چکیده

سیستم های اتوماسیون شبکه های الکتریکی می توانند در بخش های مختلفی از جمله اتوماسیون ارائه خدمات به مصرف کننده ها شامل قرائت ازراه دور کنتورها، برنامه ریزی کنتورهای چند تعرفه و کنترل بارهای خاص مصرف کنندگان بکار روند. طراحی و پیاده سازی سیستمهای اتوماسیون مبتنی بر ارتباطات بی سیم همواره یک موضوع با اهمیت و مورد علاقه بسیاری از محققان بوده است. هدف از ارائه این مقاله بررسی سیستم های قرائت خودکارکنتور  بی سیم از راه دور و قابلیت استفاده از آنها در بخش اتوماسیون ارائه خدمات به مصرف کننده ها می باشد. در این مقاله با توجه به تجربیات موجود منعکس شده در مقالات متفاوت داخلی و خارجی روش بهینه ای برای پیاده سازی سیستم قرائت از راه دور کنتور های مصرف مشترکان را  معرفی خواهیم کرد.

–

۱٫ Wireless Automatic Metering Reading System

۱-مقدمه

از دیر باز معیار سنجش هزینه مصرف کنندگان انرژی کنتورهای مکانیکی بود که در ورودی محل استفاده مشترک نصب می شد و انرژی مصرفی آن واحد را اندازه گیری می کرد. با پیشرفتهایی که در سالهای اخیر در تکنولوژی ساخت لوازم اندازه گیری بوجود آمده است کنتور های جدیدی به بازار وارد شده که امکان اندازه گیری دقیق مصرف انرژی را با تعرفه های مختلف ممکن می سازد. که به حالت سنتی توسط مامور به صورت دوره ای قرائت می گردد.

از لحاظ فرهنگی با پیشرفته شدن جوامع مراجعه به درب منازل جهت قرائت کنتور عملی غیر صحیح می باشدو از لحاظ اقتصادی سبب مشکلاتی از قبیل به وجود آمدن خطا در قرائت می گردد که این امر موجب ضرر اقتصادی به هر یک از طرفین بهره بردار و مصرف کننده شده و همچنین هزینه های مربوط به نیرو های انسانی نیز متوجه شرکت های توزیع   خواهد شد.

 با این حال حضور گسترده نیروهای انسانی به لحاظ قرائت کنتورهای گاز، برق و آب دارای هزینه بسیار زیاد و گاهاً معضلات اجتماعی می باشد که جمیع این مسائل باعث شد تا ایده  ساخت دستگاهای قرائت کنتور  از راه دور شکل گیرد  .

۲-۱- راه حل

استفاده ازتکنولوژی های بی سیم به عنوان واسطه ای برای WARMS نوعی اتصال اطلاعاتی دوطرفه همیشه برقرار و مقرون به صرفه بین شرکت های ارائه دهنده انرژی و WAMRS را فراهم می کند. WAMRS اطلاعاتی از مصرف بهینه، کیفیت مصرف، تشخیص خلاف و اتصالات دستکاری شده رابه شرکتها ارسال میکند. همچنین استفاده از سامانه های مخابراتی نوین موجود در قسمتی از مسیر انتقال اطلاعات، به صورت خودکار، نسل سیستم پرداختی را در جهت اهداف کاربر و مصرف کننده، از طریق پیام کوتاه و پست الکترونیکی تسهیل می کند. بطور خلاصه میتوان گفت این روش این قابلیت را دارد که میزان مصرفی کنتور هر یک از مشترکین خانگی یا صنعتی را به صورت  on line  با استفاده از زیر ساخت های شبکه در اختیار اداره مربوطه قرار دهد. افزون بر آن میتواند در مواقع اضطراری  نیز اقدام به قطع  انشعاب از راه دور نمود. به هر حال  قرائت کنتورها به صورت اتوماتیک یا از راه دورAMR  فقط برای پایین آوردن هزینه ها نیست بلکه برای اجرا و اعمال سیاست گذاری حکومت ها در امر نظارت و کنترل بر مصارف انرژی است. از نظر فنی بکارگیری روش های AMR برای برقراری مسائل امنیتی و جلوگیری از هدر رفتن انرژی و کنترل جریان آن خواهد بود. برای رسیدن به این منظور افراد و شرکت های متعدد روش های مختلفی را پیشنهاد و بکار گرفته اند که هر کدام دارای مزایا و معایبی است.

جمیع این موارد  من را بر آن داشت تا  علاوه بر معرفی  روشهای قدیمی و نوین قرائت کنتور ،  در خصوص پایش  از راه دور  مصرف بر اساس زیر ساخت های شبکه و مخابرات  تحقیق و بررسی بعمل آورم.

۲-تعریف :

روش قرائت کنتورها به صورت اتوماتیک عبارت است از فن آوری اتوماتیک جمع آوری اطلاعات از کنتور هایی چون کنتور دیجیتالی آب، برق و گاز و انتقال آن داده ها به مرکز داده ها برای تجریه وتحلیل آن داده ها و یا صدور صورت حساب برای مشترکان است.

۳-پیشینه

۳- ۱- روش ها ی قدیمی  شرکت ها ی توزیع  برای قرائت کنتورهای مصرفی مشترکان:

• HANDHELD    -۱-۳
• WIRE LESS     -۲-۳
• PLC (Power Line Carrier   ۳-۳
• RF ( Radio Frequency   -۴-۳

–۱ -۳قرائت کنتور به روش HANDHELD

در روش HANDHELD , مأمور قرائت با مراجعه به درب منازل , می بایست کنتور را رویت و ارقام کنتور را در دستگاه HANDHELD وارد نماید و یا توسط یک سیم رابط آن را به کنتور وصل کرده و اطلاعات کنتور را بر اساس یک پروتکل دریافت می کند. . این روش متداول ترین روشی است که اکنون در تمام شرکت های توزیع انرژی بکار می رود . از اشکالات این روش می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• -امکان خطای نیروی انسانی در ثبت اطلاعات قرائت کنتور به صورت سهوی و یا عمدی
• – بسته بودن درب منازل هنگام مراجه مأمور و یا عدم اجازه ورود به مأمور قرائت به داخل منازل
• – امکان سوء استفاده و تبانی با مأمور قرائت
• – دادن بهانه به افراد خلافکار تحت پوشش مأمور قرائت و ورود به منازل و ایجاد مزاحمت و یا تعرض به مال و ناموس مردم.
• – طولانی بودن مدت قرائت هر دوره
• – طولانی بودن پروسه قرائت تا صدور صورتحساب و توزیع آن و نیز وصول صورتحساب ها.
• – هزینه های سنگین خرید و تهیه دستگاه های HAND HELD و نیز هزینه های دستمزد مأموران قرائت, مشکلات جذب نیروی انسانی, مدیریت نیروی انسانی و….
• – مشکلات قرائت کنتورهائی که در مناطق دور افتاده نصب شده اند, مانند روستاها, کارخانجات
• – عدم امکان قرائت چندین کنتور در یک زمان
• – عدم وجود امکان تبادل اطلاعات بین کنتور و دستگاه HAND HELD

–۲-۳ قرائت کنتور برق به روش WIRE LESS برد کوتاه

در این روش ، قرائت کنتور برق بدون نیاز به رویت مستقیم کنتور انجام می شود. در روش wire less اطلاعات کنتور برق توسط یک فرستنده که در درون آن تعبیه شده است و برد آن حدود ۱۰ تا ۱۵ متر می باشد ، ارسال  می گردد و این اطلاعات توسط گیرنده ای که در یک وسیله نقلیه جاسازی شده است دریافت می شود. وسیله نقلیه بایستی با سرعت کم از درون خیابان ها، کوچه ها و معابر حرکت کند تا امکان دریافت اطلاعات کنتورها را دریافت نماید. پس از جمع آوری اطلاعات، داده ها به رایانه صدور صورت حساب منتقل می گردد . این روش دارای اشکالاتی به شرح ذیل است:

• – کنتورهای دیجیتال موجود باید مجهز به فرستنده اطلاعات باشند.
• – برد فرستنده کنتورها بسیار کم می باشد و در بسیاری از معابر و کوچه ها امکان دریافت اطلاعات توسط گیرنده نیست.
• – عدم اطمینان %۱۰۰ به قرائت انجام شده, بعضی از مواقع دستگاه گیرنده، امواج را بخوبی دریافت نمی کند و باعث ثبت اطلاعات غیر واقعی می شود.
• کمبود وسیله حمل و نقل و هزینه های استهلاک خودرو مخصوص قرائت کنتور.
• – این روش نیازمند نیروی انسانی است، حداقل به ازاء هر دستگاه خودرو یک نفر.
• – ارتباط یکطرفه اطلاعات از کنتور به گیرنده و بنابراین کنتور از راه دور ، غیر قابل کنترل است.

-۳-۳ قرائت کنتور برق به روش PLC

دراین روش , اطلاعات کنتورها توسط یک جمع کننده اطلاعات DCU(Data Concentrate Unite) گرفته شده و با استفاده از مبدلPLC ( Power Line Carrier ) برروی خط برق فشار ضعیفv220 برای ارسال به مرکز جمع آوری داده ها قرار می گیرد. معمولاٌ انتقال داده ها تا رسیدن به یک پست ۴۰۰v انجام می گردد و پس از آن توسط خط مخابراتی ( تلفن و موبایل. . . توسط مودم معمولی یا GSM ) به مرکز منتقل می گردد .

معایب و اشکالات این روش عبارتند از :

• – هزینه بسیار بالای مبدل و مودم های PLC به ازاء هر کنتور.
• – انتقال اطلاعات و عبور از یک ترانسv 400 و نیز پست ۲۰kv و یا۶۳kv به دلیل عدم سنکرون کردن امواج الکترومغناطیسی برق، باعث از بین رفتن اطلاعات ارسالی می شود. عبور داده ها از ترانس ها فشار قوی بسیار هزینه بر است.
• – عدم وجود خط تلفن در تمام ترانس های ۴۰۰v و یا پست های ۲۰ka .
• – نیاز به نیروهای آموزش دیده برای سرکشی به پست های توزیع و تخلیه اطلاعات از دستگاه ها و ارسال آن توسط دستگاه مودم به مرکز.
• –۴-۳قرائت کنتور برق به روش RF امواج رادیویی

دراین روش اطلاعات توسط دستگاه DCU(جمع کننده اطلاعات ) جمع آوری و توسط یک فرستنده RF به صورت امواج رادیویی ارسال می شود . در نقاطی این امواج توسط دستگاه های گیرندهRF , دریافت و توسط مودم و خط مخابراتی به مرکز ارسال می شود .

 معایب و اشکالات این روش عبارتند از:

• – هزینه بالای دستگاه های فرستنده و گیرنده RF.
• – عدم وجود باند مناسب برای فرکانس رادیویی در تمام نواحی شهری و غیر شهری و محدودیت شرکت مخابرات.
• – کیفیت پایین اطلاعات دریافتی به دلیل مشکلات جوی, رطوبت هوا و قطع مداوم خط ارتباطی.
• – ارتباط یکطرفه تبادل اطلاعات وعدم کنترل کنتورها.[۵]

۴- روش بهینه پیشنهادی این مقاله

۴-۱- قرائت کنتورمصرف مشترکان  به روش  WARMS

WARMS = Wireless+ ARM system))

با بررسی روش های یاد شده قرائت از راه دور کنتورهای مصرف و نیز بررسی معایب و مشکلات آنان و نیز طرح های ترکیبی از آن روش ها، میتوان  سامانه جدیدی را که   با صرف هزینه های کمتر و در عین حال به سادگی قابل پیاده سازی است، را ارائه نماید. روش فوق با استفاده از فن آوری های جدید، و زیر ساخت های مخابراتی  اطلاعات کنتور های دیجیتالی را دریافت می کند و به صورت پیامک (SMS) و یا در بستر GPRS آن را به مرکز ( سرور ) ارسال می نماید .

با توجه به بررسی های انجام گرفته، از معایب اصلی سیستم های WAMR مشکلات مربوط به ارسال داده های جمع آوری شده به مرکز کنترل می باشد. در همه روش های WAMR به هر ترتیب کنتور با استفاده از تکنیک های مختلف قرائت می شود اما ارسال داده ها با مشکلاتی رو به رو است. در واقع استفاده از بستر و زیر ساخت های موجود مخابراتی GSM راهگشای این مشکل خواهد بود.

/ معروفترین استاندارد مربوط به تکنولوژی همراه GSM می باشد که مورد استفاده۱٫۵ میلیارد نفر در بیش از ۲۱۲ کشور جهان است [۱]

۴-۲- کلیات

دراین روش برای قرائت بیش از یک کنتور از یک جمع کننده اطلاعات استفاده می گردد . به این ترتیب در مجتمع های مسکونی، تجاری و صنعتی فقط با بکار گیری یک دستگاه جمع اوری اطلاعات و  یک مودم   می تواند اطلاعات چندین کنتور دیجیتالی برق، گاز و یا آب را قرائت و اطلاعات آن ها را به مرکز ارسال نماید

ساختار کلی قرائت در یک روش WARMS بهینه در شکل ۱ نشان داده شده است. همانطور که در شکل ملاحظه می شود، این سیستم شامل کنتور،سنسور و واحد قرائت هوشمند در بلوک اصلی بوده که اطلاعات جمع آوری شده را از طریق بلوک ارتباطات بی سیم به مرکز کنترل و از آنجا به شرکت های توزیع بهره بردار منتقل می کند. مرکز کنترل می تواند یک سری اطلاعات نیز جهت صدور صورتحساب و عملیات مالی به بانک ارسال کند.

مرکز کنترل یا مرکز مدیریت در این سیستم اساساً از یک رایانه و یا چند رایانه به صورت شبکه ای تشکیل شده است که اطلاعات را از رابطWAMRSدریافت می نماید. رابط WAMRS در این طرح شبکه GSM می باشد که ارتباط WAMRS را با مرکز کنترل فراهم می آورد

شکل ۴-۲-۱

۴-۲-۱ تعریف سیستم اسکادا در مانیتورینگ  ایستگاههای گاز

سیستم ها و سامانه های اسکادا (SCADA : Supervisory Control and Data Acquisition) از دیر باز به منظور کنترل و نظارت بر فرآیندها و سیستمها و تجهیزات مختلف در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی مطرح بوده اند و امروزه با استفاده از تجهیزات پیشرفته و مدرن، سامانه های اسکادا تبدیل به یک جز اجتناب ناپذیر در این صنایع گشته اند. سامانه های اسکادا (SCADA) عموماً برای کنترل و نظارت بر فرآیند در گستره جغرافیایی وسیع و از راه دور بکار می روند و بسترهای مختلف مخابراتی نظیر لینک های رادیویی و ماهواره ای، فیبر نوری، شبکه های ارتباطی LAN، خطوط تلفن PSTN و نیز بستر GSM و GPRS، امروز برای این منظور کاربرد فراوان دارند. [۴]

۴-۲-۲- فناوری بی سیم مبتنی بر IEEE802

در میان سری استانداردهای ۸۰۲ ، فناوری های منطبق بر استاندارد IEEE802.15.4 قابلیت استفاده در این سطح از اتوماسیون را دارا می باشند. استاندارد IEEE 802.15.4 در مورد لایه فیزیکی و MAC برای WPAN بحث می کند که فناوری هایی نظیر    ZigBee    از آن استفاده میکنند.

WPAN) یک شبکه بین دستگاه های هوشمند کوچک نظیر تلفن و غیره می باشد.)

۴-۲-۳-  ساختار ZigBee

زیگ بی مشخصه دسته ایی از پروتکلهای ارتباط سطح بالا است که از فرستنده و گیرنده های دیجیتال کم مصرف مبتنی بر استاندارد.۱۱۲۴ IEEE802 برای شبکه های شخصی بیسیم با نرخ ارسال داده پایین استفاده می کنند      . زیگ بی به منظور تعریف یک تکنولوژی ساده تر و ارزانتراز بلوتوث برای شبکه های شخصی بیسیم بوجود آمده است. به کمک زیگ بی میتوان بیش از۰۰ ۶۶۶ وسیله را بطور بیسیم از طریق شبکه به هم وصل نمود. اساساً زیگ بی  جهت کنترل لوازم منزل در یک ساختمان کارائی به سزایی دارد.

ZigBee   ا ز تکنولوژی FM برای انتقال اطلاعات استفاده کرده واز سه نوع ابزار تشکیل یافته است: هماهنگ کننده ها، مسیریابها و دستگاههای پایانه ای.

هماهنگ کننده ها بر آرایش و امنیت شبکه نظارت می کنند. مسیریاب ها برد شبکه راگسترش میدهند و دستگاههای پایانه ای، عملکردهای حسی یا کنترلی خاص را بر عهده دارند. با این حال اغلب این ابزارها میتوانند بیش از یک کارایی داشته باشند مثلاً یک دستگاه میتواند در عین حال که کنتور را کنترل میکند برای پیامهایی که از سایرقسمتهای شبکه میآید به عنوان مسیر یاب عمل کند. هر شبکه باید یک دستگاه هماهنگ کننده و کنترلگر پارامترهای آن و تعمیرات اساسی را ایجاد نماید.

ZigBee بسیارکم هزینه، کم قدرت و دارای شبکه های بی سیم استاندارد است. هزینه کم اجازه می دهد تا این فناوری به طور گسترده ای در کنترل بی سیم و برنامه های کاربردی نظارت استفاده شود. قدرت کم هنگام کارکرد اجازه می دهد تا کارکرد طولانی تر با باتری های کوچک تر میسر باشد. لایه شبکه ZigBee از هر دو شبکه های ستاره و درخت، و شبکه های مش عمومی پشتیبانی می کند..[۲]

 با توجه به توضیحات بالا بدیهی است که استفاده از استاندارد IEEE802.15.4 جهت مصارف اتوماسیون خانگی مناسبترین گزینه است در زیر به بررسی روش های کنتورخوانی هوشمند با استفاده از این استاندارد می پردازیم.

شکل ۲-۴

ساختار کلی شبکه  سیستم قرائت از راه دور کنتور

۴-۳- مزایای بکار گیری این  روش

• – امکان قرائت لحظه ای کنتورهای دیجیتالی به صورت، روزانه ، هفتگی و ماهانه و یا هر لحظه  در هر فاصله زمانی (پریودی) که کارفرما بخواهد. سامانه یاد شده قابل تنظیم و برنامه ریزی می باشد
• – عدم استفاده از نیروی انسانی و دخالت دستی در امر قرائت کنتور.
• – اطمینان کامل از امنیت و صحت اطلاعات دریافتی ناشی از قرائت و جلوگیری از خطا های انسانی.
• – قرائت چندین کنتور ( بطورمثال : قرائت کنتورهای یک مجتمع مسکونی در یک زمان بسیار کوتاه
• – بررسی و کنترل مصرف انرژی در یک مسیر شبکه توزیع و بدست آوردن میزان دقیق مصرف و تلفات انرژی در طول مسیر . ( بحث تلفات انرژی در شبکه های توزیع برق با توجه به دستکاری کنتورها , برق دزدی و. . . . بسیار مهم است و گاهی تلفات فوق به %۴۰ مصرف می رسد(.
• – اندازه گیری بار یک پست در ساعات مشخص .
• – با توجه به جمع آوری اطلاعات به صورت لحظه ای امکان رعایت مسائل امنیتی ( SECURITY ) در شبکه فراهم خواهد شد.
• – امکان تبادل اطلاعات دو طرفه بین مرکز و کنتورهای مصرف.
• – امکان تسریع در صدور صورتحساب مشترکان.
• – با توجه به قرائت به صورت روزانه , هفتگی و . . . علاوه بر کنترل مصرف، گرفتن آمار مصرف و یا صدور زود هنگام صورت حساب برای مشترکان امکان پذیر است.
• – انتقال اطلاعات قرائت کنتورها به صورت اتوماتیک به سامانه مرکزی با دقت و با قبولیت داده ها.
• – جلوگیری از هر گونه دستکاری در پلمپ کنتورهای دیجیتال نصب شده در محل .
• – امکان استفاده از شبکه ارتباطی مخابرات (تلفن همراه) در تمام نقاط کشور.
• – امکان ارسال اطلاعات به صورت پیام کوتاه ( SMS )ویااستفاده از بستر(General Packet Radio Service) GPRS برای ارسال انواع داده ها (تصویر و صدا (.
• – هزینه پایین سخت افزاری در مقایسه با طرح های مشابه ( مانند مبدل های PLC , RF , WIRE LESS و . . . )
• – بومی بودن طراحی و ساخت سخت افزاری سامانه و نیز نرم افزارهای مربوطه آن .
• – امکان تغییر مسیر ارسال اطلاعات به هرسروری یا مرکز جمع آوری داده ها (Data Server) که به سامانه معرفی می گردد . این کار توسط مدیر (ADMIN) سامانه انجام می شود .
• – امکان قطع و وصل انشعاب  , خاموش و روشن کردن کنتورها با توجه به بدهی مشترک و یا به هر دلیل دیگر. این عمل بدون حضور مأمور در محل نصب کنتور صورت می گیرد .
• – امکان تنظیم دستگاه بدون حضور مأمور در محل نصب کنتور (تنظیم از راه دور(.
• – امکان اعمال تغییرات در تنظیمات کنتور ها در یک زمان کوتاه.
• – عدم مراجعه مأمور به درب خانه مشترکان و جلوگیری از ورود افراد به حریم خصوصی مردم این امر موجب بالا رفتن امنیت در جامعه .

·         نرم افزار مورد استفاده در این سیستم قابلیت ارتباط با تمام نرم افزارها از جمله نرم افزار صورتحساب (Billing) را دارد

۴-۴- بخش های اصلی سیستم

به طور کلی سیستم قرائت از راه دور از سه بخش عمده تشکیل می شود:

 : ۱  کنتور و مودم (سمت مشترک)

:۲   کانال مخابراتی برای انتقال اطلاعات

  :۳ سرور مرکزی که نرم افزار مدیریت بر وضعیت مشترکین بر روی آن وجود دارد .

۴: پروتکلهای  مورد استفاده

۴-۴-۲- کانال انتقال اطلاعات

برای انتخاب کانال انتقال اطلاعات برای انتخاب یک سیستم مخابراتی که بتواند نیازهای این پروژه را مرتفع کند، تمامی راه حل های مخابراتی ممکن و قابل حصول مورد بررسی قرار گرفت. به عنوان مثال شرایط محیطی پروژه، نیاز های عملیاتی مانند دو طرفه بودن ارتباط، سرعت تبادل اطلاعات، حجم اطلاعات، قابلیت اطمینان، قابلیت توسعه سیستم، هزینه راه اندازی و آبونمان سیستم، سابقه و قابلیت پیاده سازی در کشور و . . . پارامترهایی است که در بررسی های اولیه باید مورد توجه قرار گیرد.

بدین ترتیب اولین بستر مخابراتی که در این خصوص  مورد آزمایش قرار گرفت خطوط تلفن شهری بود. در دسترس بودن خطوط ارتباطی در سطح شهر و بی اهمیت شدن بعد مسافت در انتقال اطلاعات از امتیازات ویژه این بستر می باشد. با استفاده از یک مودم PSTN در سمت مشترک و یک مودم جهت دریافت اطلاعات در محل سرور مرکزی، اطلاعات تعدادی از کنتورها  قرائت و مورد بررسی قرار گرفت.

. این روش با توجه به الزام وجود خط تلفن ثابت در کنار کنتور هزینه قابل توجهی را به سیستم تحمیل می نماید، از طرفی با توجه به نویز شدید محیطی از قابلیت اطمینان اطلاعات کاسته می شود

. بستر مخابراتی UHF با سرعت بالای انتقال اطلاعات و امکان قرائت موازی با توجه به حجم اطلاعات مورد نظر برای انتقال گزینه مناسبی به نظر می رسد، در حالی که هزینه بالای راه اندازی بستر، امنیت کم اطلاعات و نگهداری و سرویس تخصصی این کانال ارتباطی مشکلاتی را برای پیاده سازی این روش ایجاد می کند.

استفاده از یک بستر ثانویه برای انتقال اطلاعات در شرایطی که بستر اول امکان ارسال اطلاعات را به هر ترتیب نداشته باشد راه کار مناسبی در بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم است. در این راستا استفاده از ترکیبی از سیستم WIFI یا UHF به عنوان بستر اولیه بسته به شرایط محیطی و خط تلفن به عنوان بستر ثانویه مورد بررسی قرار گرفت. این روش برای مناطق متمرکز مناسب است اما در مناطقی که مشترکین توزیع پراکنده ای دارند از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر نمی باشد

استفاده از کانال های ارتباطی ماهواره ای با توجه به پوشش وسیع، سرعت بالا در انتقال اطلاعات، قابلیت قرائت همزمان اطلاعات و هزینه های توجیه پذیر این روش را به عنوان یک گزینه مناسب معرفی می نماید. با توجه به لزوم انتخاب دو بستر برای انتقال اطلاعات GPRS به عنوان بستر اول و GSM به عنوان بستر دوم مورد بررسی قرار گرفتند. در زمان هایی که به هر دلیلی اختلالی در سیستم GPRS مشاهده می شود سیستم به صورت خودکار کانال ارتباطی را به GSM منتقل نموده و اطلاعات را ارسال می نماید. ارسال اطلاعات توسط سیم کارت موجود در مودم ها انجام می شود، با توجه به اینکه برای ارسال اطلاعات ابتدا باید سیم کارت به شبکه وصل شود و این امر با توجه به اینکه روزانه به دفعات انجام می شود و به ازای هر بار ارتباط به اندازه یک کیلو بایت از شارژ سیم کارت کاسته می شود، این موضوع در هزینه آبونمان پروژه تاثیر بسزایی دارد. دریافت VPN اختصاصی برای یک گروه سیم کارت فعال مشکل اتصال مجدد را مرتفع می نماید، با توجه به این موضوع هزینه آبونمان سیستم ارتباطی به شکل چشمگیری کاهش می یابد[۳]

 . ۴-۴-۳ – سرور مرکزی :  سرور مرکزی، مرکز تحلیل و آنالیز اطلاعات جمع آوری شده می باشد.

۴-۴-۴- پروتکل های مورد  استفاده

برای انتقال اطلاعات علاوه بر استاندارد بسته بندی اطلاعات، استاندارد های ارسال هم اهمیت خاص خود را دارند، استفاده از پروتکل های مناسب در لایه فیزیکی امنیت اطلاعات مورد نیاز را فراهم می نماید. در حال حاضر چهار پروتکل RS485 , RS232 , CLO و DBO برای ارسال اطلاعات از کنتور مورد استفاده قرار می گیرند. مودم مورد استفاده در کنار کنتور بایدامکان برقراری ارتباط با همه این پروتکل ها را داشته باشد[۱]

۵- اهداف طرح

اهدافی که برای سیستم تعریف شده عبارتند از:

-۱-۵قرائت مقادیر انرژی و صدور قبض

۵-۲-کنترل لوازم اندازه گیری و سیستم گزارش دهی با قرائت مقادیر لحظه ای، رفتار بار، ثبت وقایع

۵-۳- مدیریت تنظیم بار پستهای توزیع برق

۵-۴-  مدیریت بار مشترک بصورت محلی

۵-۵- اعمال فرمان قطع و اجازه فرمان وصل یا دریافت اطلاعات از محل مشترک

۵-۶- تنظیم کنتور

 ۵-۷- امکان واگذاری خدمات جانبی به مشترکین

۵-۸- دسترسی مشترک به صفحه کاربری خود و اطلاع از میزان مصرف آنلاین

۶-خروجی سیستم

خروجی سیستم با توجه به اهداف تعریف شده و الگوریتم تعریف شده نتایجی به ترتیب زیر حاصل می شود:

۱-خروجی مرتبط نرم افزارصورت حساب گیری ( Billing ) و صدور قبض برق برای مشترک با ایجاد ارتباط بانک اطلاعات AMR وسیستم صدور صورتحساب هم بصورت لحظه ای و هم به صورت برنامه ریزی شده می توان مشترک را قرائت و صورتحساب را محاسبه و از طریق نرم افزار به صورت پیامک به مشترک میزان مصرفی را اعلام نمود که در حال حاضر این موضوع در حال اجراست.

۲- ارتباط با نرم افزار جامع لوازم اندازه گیری ، گزارش دهی و ایجاد جهت تست و بازرسی مواقعی که احتمال دستکاری مشترک وجود دارد سریعا موارد از طرف مودم بصورت آلارم هایی نظیر کاهش جریان ، باز شدن درب کاور کنتور و … اعلام می گردد که در ارتباط با نرم افزار جامع لوازم اندازه گیری موارد جهت انجام تست ارسال می گردد که در اولین فرصت ضمن سرکشی ، کنترل های لازم انجام می پذیرد

۳-محاسبه تلفات انرژی در خطوط انتقال

۴-ارتباط با نرم افزار مرکز ارتباط( Contact Center ) و ارسال پیام برای مشترک

۵- ارتباط با کنتور و ایجاد تغییرات در پیکربندی کنتور در مواقعی که نیاز به انجام تغییرات جدید به منظور اعمال خواسته های جدید می باشد می توان این موضوع را از راه دور با به روز رسانی برنامه مودم انجام داد.

– توجیه اقتصادی:

 با توجه به شرایط پیاده سازی پروژه قرائت از راه دور به صورت کلی هزینه هایی که پیاده سازی، راه اندازی و بهره برداری از پروژه در بر دارد از یک سو و سود ناشی از پیاده سازی طرح از سوی دیگر مورد توجه قرار می گیرد.با توجه به این که با پیاده سازی این سیستم نیاز به حضور مامورین قرائت نمی باشد و هزینه های مربوطه کاهش می یابد وهمچنین با توجه به کنترل مصارف تلفات فنی و غیر فنی نیز کاهش می یابد . شبکه هوشمند هزینه های نگهداری و عملیات شبکه را حداقل می کند . نحوه انتقال انرژی را بهینه نموده و امکان استفاده از کم هزینه ترین امکانات تولید را فراهم می سازد[۳].

ماجول قرائت از راه دور کنتور ها و لوازم اندازه گیری

ماجول قرائت از راه دور با هدف مانیتورینگ  و قرائت از راه دور انواع کنتور (Meter)، لوازم اندازه گیری، آنالایزرهای شبکه های توزیع (برق آّب و گاز) و مواردی از این قبیل طراحی و پیاده سازی گردیده است. امروزه با توسعه شبکه های موبایل و ارتقا شبکه های GSM/GPRS به شبکه های نسل جدید ۳G،G4استفاده از این شبکه ها به ابزاری قدرتمند و کارامد جهت ارسال اطلاعات و پیاده سازی سامانه های کنترل، مانیتورینگ و قرائت از راه دور تبدیل گردیده است که از هر روش دیگری مناسب تر و ارزان تر می باشد. با این حال ماجول قرائت از راه دور عنوان MCU (Meter Communication Unit) علاوه بر امکان استفاده از بستر ارتباطی GSM/GPRS، امکان استفاده از سایر بسترهای مخابراتی از قبیل خطوط تلفن (PSTN و Leased Line)، لینک رادیویی، لینک ماهواره ای، بستر اترنت و فیبر نوری را نیز فراهم می سازد.

نتیجه گیری

عملکرد خوانش کنتور می تواند در بخش مدیریت منطقه سکونت با استفاده از سیستم خوانش خودکاار کنتور بی سیم که در این مقاله معرفی شد،

تکمیل گردد. در ضمن بخش مدیریت منابع انرژی می تواند مصرف برق را با بهینه کردن آن کنترل کند. این سیستم قابلیتهای قابل توجهی دارد مثال: بیسیم، حجم کار پایین، کمیت عالی انتقال اطلاعات با کیفیت بالا و قیمت پایین. استفاده از سیستم جاساز شده باعث افزایش ثبات انتقال اطلاعات میشود. برای انتقال اطلاعات به دوردست سرویس انتقال ارتباطات GSM تحت هر شرایطی بهترین سرویس را عرضه می کند. بااتوجه به روشهای مختلف بررسی شده در این مقاله در زمینه قرائت و کنترل کنتورهای مشترکین برق به این نتیجه دست پیدا خواهیم کرد که توسط سیستم هایWAMRS می توان هزینه های مربوط به نیروی انسانی را بسیار کاهش داده و یا آن را به طور کامل حذف کرد. با وجود تکنولوژی های نوین از جملهفن آوری های مبتنی بر IEEE802.15.4 ، ساخت و نصب سیستم های کم مصرف WAMRS پیشرفت های قابل توجهی داشته اسات، مسلئه انتقال داده ها نیز بسیار حائز اهمیت می باشد به طوریکه هم باید از بعد مکان، برد و ارسال اطلاعات قابل اطمینان باشد. در این زمینه فناوری های GPRS وGSM پیشنهاد می شود که دارای هزینه های کم پیاده سازی، کم مصرف بودن از لحاظ مصرف انرژی، ایمنی در ارسال اطلاعات و اطمینان از صحت ارسال می باشند. با اضافه نمودن فن آوری های جدید بی سیم و GPRS و GSM می توان حلقه سیستم قرائت کنتور را تکمیل نمود.

واژه نامه :