آشنایی با ETOS؛ سخت‌افزار و طرح‌های موجود

مقالات

ETOS آخرین محصول MR در زمینه مانیتورینگ ترانسفورماتور و تپ چنجر است که راهکار جامعی برای تمام چالش‌های پیش روی فعالین صنعت برق از جمله سازندگان ترانسفورماتور، شرکت‌های نصب و راه اندازی، شرکت‌های بهره‌برداری، شرکت‌های مدیریت و کنترل شبکه و … می‌باشد. در این مطلب با سخت‌افزار ETOS و طرح‌های موجود آن آشنا می‌شوید.

در حال حاضر تغییرات گسترده‌ای در شبکه‌های برق در سرتاسر دنیا در حال وقوع است و این شبکه‌ها با چالش‌های مختلفی روبرو هستند. افزایش تولید پراکنده و مقیاس کوچک، افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر، ذخیره سازی انرژی، افزایش خودروهای برقی، نیاز به قابلیت اطمینان بالا در تامین انرژی الکتریکی، افزایش عمر و فرسودگی و عدم اطلاع از وضعیت سلامت تجهیزات، گسترش سیستم‌های هوشمند متصل به اینترنت، توسعه اتوماسیون، نیاز به تامین امنیت سایبری، نیاز به کنترل دقیق هزینه‌ها در نگهداری و سرمایه‌گذاری، مقررات جدید سخت‌گیرانه، افزایش شدید هزینه‌های تولید و فضای رقابتی بین المللی بین شرکت‌ها از جمله این چالش‌ها است. چالش‌های فوق را می‌توان به دو دسته‌ی کلی افزایش پیچیدگی شبکه برق (که منجر به افزایش پیچیدگی برای فعالین این حوزه می‌شود) و هوشمند شدن شبکه برق تقسیم کرد.

شرکت MR (Maschinenfabrik Reinhausen) آلمان با داشتن 90 سال سابقه در تولید تپ چنجر و 20 سال سابقه در حوزه مانیتورینگ ترانسفورماتور و تپ چنجر، آخرین محصول خود به نام ETOS را به بازار عرضه کرده است که راه حل جامعی برای تمام چالش‌های پیش روی فعالین صنعت برق از جمله سازندگان ترانسفورماتور، شرکت‌های نصب و راه اندازی، شرکت‌های بهره‌برداری، شرکت‌های مدیریت و کنترل شبکه و … می‌باشد.

ETOS چیست؟

واژه ETOS مخفف Embedded Transformer Operating System به معنی «سیستم عامل جانمایی شده ترانسفورماتور» است. ETOS بخش میانی (که بخش میدانی نیز نامیده می‌شود) از یک سیستم کامل مانیتورینگ، کنترل و پردازش داده است که هدف آن تبدیل ترانسفورماتور به یک تجهیز هوشمند دیجیتال است. همانطور که در تصویر زیر می‌بینید، اطلاعات و داده‌ها توسط ETOS از سطح پایینتر یعنی سطح فرایندی که شامل سنسورهای معمولی از جمله سنسور دما و سنسور سطح روغن، سنسورهای هوشمند از جمله سنسور گازهای محلول در روغن، سنسور بوشینگ و سنسور دمای نقطه داغ، تجهیزات حفاظتی شامل رله جانسون، رله بوخهلتز و رله فشار شکن، رطوبت گیر و سیستم های کنترلی از جمله تپ چنجر و سیستم خنک‌کنندگی است، دریافت می‌شود.

تبادل داده بین ETOS و سطح فرایندی می‌تواند به صورت دیجیتال، آنالوگ و یا باس (Modbus) باشد. هر تجهیزی که پروتکل MODBUS RTU را پشتیبانی کند می‌تواند به ETOS متصل شده و با آن تبادل داده نماید. سنسور باس ETOS می‌تواند تا 31 سنسور را پشتیبانی کند.

اطلاعات و داده‌های دریافتی توسط ETOS وارد مرحله پردازش می‌شود. در این مرحله اطلاعات، یکپارچه شده و در محل مورد نظر (در داخل خود سیستم یا در فضای ابری) ذخیره می‌شود. سپس اطلاعات ارزیابی شده، تفسیر می‌شوند، پارامترهای کلیدی با مدل‌های محاسباتی، محاسبه می‌شوند، توصیه های لازم به‌دست می‌آید و داده‌ها آماده‌ی ارسال و نمایش می‌شوند. در مرحله بعد داده‌ها به سطح بالاتر یعنی سطح کنترلی ارسال می‌شوند. در این سطح داده‌ها توسط نمایشگر و یا کامپیوتر توسط کاربر مشاهده و بررسی می‌شوند. داده‌ها می‌توانند توسط پروتکل‌های مربوطه به سیستم SCADA ارسال شود و توسط هر مرکز کنترل مجاز مورد ارزیابی قرار بگیرد. در صورت نیاز ETOS می‌تواند فرامین لازم را به تپ چنجر (ولتاژ) و سیستم خنک‌کننده بر مبنای اطلاعات دریافتی از سطح کنترلی ارسال نماید.

سخت‌افزار ETOS؛ ماژول‌های پایه

ماژول‌های پایه ETOS، (الف) پردازنده (ب) ورودی/خروجی دیجیتال (ج) ورودی/خروجی آنالوگ (د) اندازه‌گیری ولتاژ/جریان (د) مبدل فیبر نوری/ افزونگی

سخت‌افزار اصلی ETOS ماژول‌های پایه‌ای است که پیشتر در نسل قبلی سیستم‌های مانیتورینگ ISM به کار گرفته‌شده‌بود و دارای قابلیت اطمینان بسیار بالایی است. ماژول‌های پایه در تصویر زیر نشان داده‌شده و شامل این موارد می‌شود:

پردازنده

واحد اصلی محاسباتی و ارتباطی مجهز به ورودی و خروجی‌های RS232/485، RJ45، USB و CAN bus

ورودی/خروجی دیجیتال

این ماژول در دو مدل DIO28/15 با 28 ورودی و 15 خروجی و مدل DIO42/20 با 42 ورودی و 20 خروجی موجود است. در صورت نیاز به خروجی و ورودی‌های بیشتر می‌توان از دو یا چند ماژول استفاده کرد.

ورودی / خروجی آنالوگ

این ماژول نیز در دو مدل AIO2 با 2 کانال آنالوگ و مدل AIO4 با 4 کانال آنالوگ موجود است. سیگنال‌های مورد پشتیبانی این ماژول عبارتند از 0 تا 10 ولت، 0 تا 20 میلی‌آمپر، 4 تا 20 میلی‌آمپر و اندازه‌گیری مقاومتی (مانند PT100).

اندازه‌گیری ولتاژ و جریان

این ماژول در دو مدل تک فاز و سه فاز ارائه می‌شود که البته ابعاد یکسانی دارند.

مبدل فیبر نوری/ Redundancy

این ماژول دو ورودی الکتریکی (RJ45) را به دو خروجی مجزای نوری تبدیل می‌کند. در ضمن امکان ایجاد Redundancy نیز وجود دارد.

این ماژول‌های پایه قلب سخت‌افزاری ETOS را تشکیل می‌دهند. نحوه نصب این ماژول‌ها، طرح‌های مختلف ETOS را به وجود می‌آورد.

تفاوت طرح‌های موجود

در ساده‌ترین طرح که ETOS IM نام دارد ماژول‌ها به طور جداگانه به سازنده و یا بهره‌بردار تحویل داده‌می‌شود تا در تابلوی مارشالینگ یا هر تابلوی موجود دیگری در ترانسفورماتور نصب شود. در طرح بعدی ماژول‌های پایه در یک تابلو مخصوص و جداگانه نصب می‌شود و به بهره‌بردار و یا سازنده ترانسفورماتور تحویل می‌شود. این تابلو می‌تواند توسط بهره‌بردار یا سازنده برای مصارف دیگر نیز به کار رود. هر دوی این طرح‌ها هم برای یک ترانسفورماتور جدید و هم برای یک ترانسفورماتور در حال بهره‌برداری قابل به‌کارگیری است.

در موتور درایوهای سری TD موتور از داخل تابلو موتور درایو به بالای تپ چنجر منتقل شده‌است و به علاوه شافت انتقال نیرو نیز حذف شده‌است

در طرح بعدی که تنها برای ترانسفورماتور جدید قابل استفاده است ماژول‌های پایه در موتور درایو نصب شده و تحویل سازنده ترانسفورماتور می‌شود. این طرح هم برای موتور درایوهای سری ED قابل استفاده است که ETOS ED نامیده می‌شود و هم در موتور درایوهای جدید سری TD که ETOS TD نامیده می‌شود. در موتور درایوهای سری TD موتور از داخل تابلو موتور درایو به بالای تپ چنجر منتقل شده‌است و به علاوه شفت انتقال نیرو نیز حذف شده‌است. این طرح علاوه بر این که جانمایی تپ چنجر و تابلو را در ترانسفورماتور بسیار بهبود می‌بخشد، فضای زیادی را نیز در داخل تابلو موتور درایو صرفه‌جویی می‌کند که می‌توان از آن به عنوان تابلوی مارشالینگ ترانسفورماتور استفاده کرد. بدین ترتیب ترانسفورماتور تنها یک تابلو خواهد داشت که تمامی ترمینال‌ها، نمایشگرها، کلیدها، سیستم مانیتورینگ و … در داخل آن قرار داده‌می‌شود.

در همه طرح‌های فوق می‌توان صفحه نمایش دلخواهی را برای نمایش نرم‌افزار به کار گرفت. هر چند خود سیستم ETOS نیز چند نمایشگر دارد که می‌توان همزمان با ETOS آن را درخواست نمود. نکته مهم و قابل توجه در مورد سخت‌افزار ETOS ماژولار بودن آن است که این امکان را فراهم می‌کند تا تنها ماژول‌های مورد نیاز تهیه شود و در صورت نیاز بتوان سخت‌افزار را نیز توسعه داد.