|
ระบบควบคุมการจำหน่ายไฟฟ้าประกอบไปด้วยสามส่วนหลักคือ
ก)
สถานีแม่
ทำหน้าหลักในการสั่งการและการจัดเก็บข้อมูล
รวมทั้งการทำสรุปรายงานต่างๆ
ข)
การสื่อสาร
เป็นช่องทางสื่อสารระหว่างสถานีแม่และหน่วยวัดคุมระยะไกล
ค)
หน่วยวัดคุมระยะไกล ทำหน้าที่ในการวัดค่าทาง
ไฟฟ้าและรับคำสั่งเพื่อปลดหรือสับวงจรไฟฟ้า มีในรายละเอียดดังนี้
๔.๑
สถานีแม่และหน้าที่
๔.๑.๑
ทำหน้าที่เรียกดูข้อมูลตามเวลา (polling)
จากหน่วยวัดคุมระยะไกลและรับข้อมูลที่หน่วยวัดคุมระยะไกลส่งออกมาโดยอัตโนมัติ
เมื่อเกิดเหตุการณ์ต่างๆ (unsolicited)
ซึ่งข้อมูลนั้นเป็นข้อมูลประเภทแอนาล็อก เช่น
ค่าแรงดันและค่ากระแส เป็นต้น
หรือเป็นข้อมูลดิจิทัล เช่น
สถานะของสวิตซ์และสถานะของไฟเลี้ยงหน่วย
ควบคุมระยะไกล เป็นต้น
นอกจากนี้การเรียกดูข้อมูลยังเป็นการตรวจสอบสภาพของการติดต่อสื่อสารกับหน่วยวัดคุมระยะไกลอีกด้วย
หากสถานีแม่ไม่สามารถขอข้อมูลจากหน่วยวัดคุมระยะไกลได้
แสดงว่าอาจเกิดความผิดพลาดที่ตัวหน่วยวัดคุมระยะไกล
หรือเกิดความผิดพลาดขึ้นที่ระบบติดต่อสื่อสาร
๔.๑.๒
ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลที่รับมาจากหน่วยวัดคุมระยะไกล
โดยสถานีแม่จะตัดสินใจว่าข้อมูลที่รับมานั้นเป็นการเกิดเหตุการณ์ปกติหรือผิดปกติ
หากเกิดเหตุการณ์ผิดปกติระบบจะแสดงคำเตือนเพื่อให้ผู้ใช้หรือผู้ควบคุมทราบ
นอกจากนี้ยังมีการตั้งค่าการทำงานอัตโนมัติ
เช่น เมื่อเกิดเหตุการณ์ต่างๆ ขึ้น
ระบบจะทำการตัดสินใจทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งตามโปรแกรมที่ผู้ใช้กำหนดไว้
๔.๑.๓
ทำหน้าที่เก็บรวบรวมข้อมูลที่รับมาจากหน่วยวัดคุมระยะไกลลงในฐานข้อมูลเพื่อใช้ข้อมูลในงานต่างๆ
ภายหลัง เช่น
การเรียกขอดูค่าแอนาล็อกในช่วงเวลาที่ผ่านมา
หรือการเรียกดูเหตุการณ์ในระบบย้อนหลัง
หรือการทำรายงานสรุปผล เป็นต้น
๔.๑.๔
ทำหน้าที่แสดงผลข้อมูลให้ผู้ใช้ทราบสถานะปัจจุบันของระบบผู้ใช้สามารถดูสถานะย้อนหลังหรือสถานะปัจจุบันของระบบหรือผู้ใช้อาจจะใช้สำหรับเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าของระบบได้
|


รูปที่ ๔.๑
แสดงส่วนประกอบของระบบควบคุมการจำหน่าย
|
๔.๒
ส่วนประกอบของสถานีแม่
สถานีแม่เป็นกลุ่มของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ แบ่งกันทำงานในแต่ละหน้าที่บางระบบอาจมีการใช้คอมพิวเตอร์สองเครื่องขึ้นไปทำงานอย่างเดียวกัน
เพื่อให้ระบบมีเสถียรภาพหรือเพื่อให้มีความเร็วมากขึ้น ส่วนประกอบหลักที่สำคัญในสถานีแม่ดังแสดงในรูปที่
๓.๑
ประกอบไปด้วย
๔.๒.๑
ตัวบริการสำหรับเก็บฐานข้อมูล (Database
Server)
ฐานข้อมูลนี้จะเก็บรวบรวมข้อมูลต่างๆ ของระบบ
โดยทั่วไปฐานข้อมูลจะแบ่งออกสองส่วนได้แก่
ก)
ฐานข้อมูลทำงานแบบรวดเร็ว (Real-Time
Database)
ใช้เก็บข้อมูลปัจจุบันของระบบเพื่อใช้ในการควบคุม
การแสดงผล และการประมวลผล
ฐานข้อมูลชนิดนี้ไม่จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่มากนัก
แต่จำเป็นต้องมีความเร็วในการทำงานสูง
เนื่องจากหน่วยวัดคุมระยะไกลมีจำนวนมาก
เมื่อส่งข้อมูลมาพร้อมกันจึงต้องการการ
ทำงานที่รวดเร็ว
บางระบบอาจติดตั้งฐานข้อมูลลงในหน่วยความจำหลัก(RAM)
แทนการติดตั้งลงบนฮาร์ดไดร์ฟ
ข)
ฐานข้อมูลเก็บข้อมูลย้อนหลัง
(Historical Database)
ใช้เก็บข้อมูลของระบบเพื่อใช้เรียกดูย้อนหลัง
เช่น
ในส่วนของเหตุการณ์และส่วนของค่าแอนาล็อกบันทึกตามช่วงเวลา
เป็นต้น
ฐานข้อมูลชนิดนี้จำเป็นต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะเก็บข้อมูลในระบบเพื่อให้ประสิทธิภาพของระบบไม่ลดลง
เมื่อมีข้อมูลเพิ่มมากขึ้น
บางระบบอาจมีการย้ายข้อมูลไปลงในสื่อบันทึกภายนอก
ซึ่งเรียกวิธีการนี้ว่าเป็นการสำรองข้อมูล
(Archive)
หลังจากย้ายข้อมูลออกไปที่สื่อบันทึกภายนอก
เมื่อผู้ใช้ต้องการดูข้อมูลจะสามารถเรียกดึงข้อมูลจากสื่อบันทึกภายนอกนั้นนำกลับมาลงในฐานข้อมูลได้
๔.๒.๒
ตัวบริการสำหรับประมวลผลข้อมูล (Application
Server)ในส่วนนี้ทำงานเป็นส่วนควบคุมกลางของระบบทำงานเรียกดูข้อมูลจากหน่วยวัดคุม
ระยะไกล
ทำงานส่วนของการคำนวณและการตัดสินใจทำงานในส่วนของระบบอัตโนมัติเช่นการตั้งเวลาการทำงานอัตโนมัติหรือการเขียนโปรแกรมการทำงานอัตโนมัติ
เป็นต้น
๔.๒.๓
เกตเวย์ (Gateway)
ทำหน้าที่แปลง
โพรโตคอลการสื่อสารระหว่างหน่วยวัดคุมระยะไกล
กับตัวบริการสำหรับประมวลผลข้อมูล
เพื่อให้สามารถสื่อสารกันได้
๔.๒.๔
เครื่องคอมพิวเตอร์ติดต่อผู้ใช้
(Man-Machine Interface)
ทำหน้าที่แสดงผลข้อมูลของระบบ
ผู้ใช้สามารถควบคุมการทำงานของหน่วยวัดคุมระยะไกลผ่านทางหน้าจอ
โดยหน้าจอนี้จะแสดงแผนผังวงจรไฟฟ้า แผนที่
หรือสัญลักษณ์อื่นๆ
เพื่อสื่อให้ผู้ใช้เข้าใจได้ง่าย
นอกจากนี้ในส่วนนี้ยังใช้สำหรับเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าของระบบด้วย[๑]
๔.๓
การสื่อสาร
ระบบควบคุมการจำหน่ายไฟฟ้าแบ่งระบบการสื่อสารที่เกี่ยวข้องออกเป็นสองส่วนได้ดังนี้
คือ
ส่วนของฮาร์ดแวร์และส่วนของโพรโตคอล
|


รูปที่ ๔.๒
แสดงแผนผังวงแหวนเส้นใยนำแสงแบบรักษาตัวเอง
(Self healing fiber optic
ring)
|
๔.๓.๑
ฮาร์ดแวร์การสื่อสารสามารถแบ่งออกได้ สองแบบ
คือ การสื่อสารแบบไร้สาย(Wireless)
เช่น
ระบบการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ตไร้สายผ่านโทรศัพท์เคลื่อนที่
หรือระบบจีพีเอส(General
Packet Radio Service: GPRS)
ระบบการติดต่อสื่อสารข้อมูลกับโทรศัพท์เคลื่อนที่
หรือระบบซีดีเอ็มเอ(Code Division
Multiple Access: CDMA)
ระบบเครือข่ายวิทยุเฉพาะกิจ (Trunked
Radio) คลื่นไมโครเวฟ
(Microwave) อื่นๆ
และการสื่อสารแบบใช้สาย (เส้นใยนำแสง
สายทองแดง สายโทรศัพท์ สายไฟฟ้า)
ฮาร์ดแวร์การสื่อสารเป็นตัวแปรที่สำคัญเพื่อให้ระบบควบคุมการจำหน่ายมีเสถียรภาพ
จะมีการทำวงแหวนซ้ำซ้อน (Redundant
ring) ในระบบสื่อสารด้วย[๒]
เช่น
การใช้เส้นใยนำแสงแบบวงแหวนที่รักษาตัวเอง
(Self-healing ring)[๓]
รูปที่ ๔.๒
แสดงแผนผังวงแหวนเส้นใยนำแสงแบบรักษาตัวเอง
ทำงานโดยข้อมูลจะสื่อสารอยู่ใน เส้นใยนำแสงวงในก่อน (Active F/O)
โดยเป็นการวิ่งทวนเข็มนาฬิกา
(เส้นทึบ)
เมื่อเกิดเหตุผิดปกติขึ้น
ซึ่งอาจจะเกิดอุบัติเหตุทำให้เส้นใยนำแสงขาด
เช่น รถชนเสาไฟฟ้า ตัวอุปกรณ์สื่อสาร (DCE)
ที่อยู่ใกล้กับจุดที่เส้นใยนำแสงขาด
จะเป็นตัวเปลี่ยนเส้นทาง
จากการวิ่งวงในไปเป็นการวิ่งวงนอก (เส้นประ
หรือStandby F/O)
และจะทำการแจ้งการเปลี่ยนเส้นทางไปยังหน่วยวัดคุมระยะไกลที่อุปกรณ์สื่อสารต่ออยู่
เพื่อให้ผู้ดูแลระบบทราบและทำการแก้ไขต่อไป
ซึ่งทั้งกระบวนการนี้ทำให้การสื่อสารระหว่างสถานีแม่และหน่วยวัดคุมระยะไกลยังทำงานเป็นปกติอยู่
ในกรณี
ที่หน่วยวัดคุมระยะไกลตัวใดตัวหนึ่ง
ในระบบเกิดความเสียหายจนไม่สามารถใช้งานได้
ซึ่งจะทำให้ไม่มีกระแสไฟจ่ายให้กับอุปกรณ์สื่อสารตัวที่ต่ออยู่กับหน่วยวัดคุมระยะไกลนั้น
ระบบวงแหวนเส้นใยนำแสงแบบซ้ำซ้อน
(Self healing redundat ring)
ยังสามารถทำงานได้อยู่ โดยอุปกรณ์
สื่อสารตัวที่อยู่ระหว่างตัวที่เสียนั้นจะทำการเชื่อมเส้นใยนำแสงของทั้งวงใน
และวงนอกเข้าด้วยกัน
ดังแสดงในรูปที่ ๔.๓
ทำให้สถานีแม่ยังสามารถติดต่อสื่อสารและสั่งการ
|


รูปที่ ๔.๓
แสดงแผนผังวงแหวนเส้นใยนำแสงแบบซ้ำซ้อน
(Self healing fiber optic
ring)
|
๔.๓.๒
โพรโตคอล
ในระบบควบคุมการจำหน่ายมีลักษณะเฉพาะหลายอย่างที่ไม่มีในโพรโตคอลอื่นๆ
ทั่วไป ลักษณะพิเศษเหล่านี้ เช่น
ก)
การส่งข้อมูลแบบไม่ได้ถาม (Unsolicite) เป็นฟังก์ชันในโพรโตคอลที่หน่วยวัดคุมระยะไกลสามารถส่งข้อมูลไปยังสถานีแม่ได้ในกรณีที่เกิดเหตุการณ์
(Event) ขึ้น
ซึ่งในโพรโตคอลการสื่อสารแบบอื่นสถานีแม่จะเป็นผู้เดียวที่สามารถสั่งและเรียกดูข้อมูลจากตัวลูก
(RTU) ได้
เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่หน่วยวัดคุมระยะไกลต้องรอการเรียก
(polling)
จากสถานีแม่เท่านั้น
ซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้งานกับระบบจำหน่ายไฟฟ้าได้
เนื่องจากการเกิดเหตุการณ์จะอยู่ในช่วงประมาณ
๑ ถึง ๑๐๐ มิลลิวินาที (ms)
เช่น
การเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในช่วงสั้นๆ
(Temporary Fault)
ข)
การเลือกและยืนยันเพื่อการสั่งงาน
(Select Before Operate: SBO)
เป็นฟังก์ชันในโพรโตคอลที่สถานีแม่จะขอยืนยันการสั่งงาน
เนื่องจาก
ถ้าเกิดเป็นการสั่งงานผิดตัวอาจจะทำให้ระบบไฟฟ้าเกิดความเสียหายขึ้นได้
การทำงานจะเป็นการที่สถานีแม่ขอยืนยันว่าสวิทช์ที่
ทำการสั่งให้สับหรือปลดเป็นตัวที่ต้องการจริงๆ
โดยสถานีแม่จะส่งคำสั่งเลือก (select)
ไปยังหน่วยวัดคุมระยะไกลก่อนรอให้หน่วยวัดคุมระยะไกลตอบกลับมาว่าเป็นอุปกรณ์หมายเลขนั้นจริง
แล้วให้ผู้ใช้ยืนยันเพื่อส่งให้สถานีแม่สั่งให้ทำงาน
(operate)
ต่อไป
ค)
ลำดับเหตุการณ์ (Sequence of event:
SOE)
เป็นความสามารถในการแยกแยะเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น
ทำให้ทราบว่าเหตุการณ์ใดเกิดขึ้นก่อน
หรือเหตุการณ์ใดเกิดขึ้นทีหลัง
โดยมีความละเอียดในระดับ ๑ มิลลิวินาที
โดยที่หน่วยวัดคุมระยะไกลทำการบันทึกเวลา
(stamp time)
เข้ากับทุกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น
ง)
การตั้งเวลาตรงกัน (Time synchronize)
เป็นฟังก์ชันในโพรโตคอลที่ทำให้หน่วยวัดคุมระยะไกลทุกตัวมีเวลาที่ตรงกัน
เพื่อใช้เปรียบเทียบลำดับข้อมูลของเหตุการณ์
การใช้ความสามารถพิเศษนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายและเอื้อให้ผู้ดูแลสามารถทำงานได้สะดวกมากขึ้น
เช่น ในการใช้งานที่ระบบสื่อสารมีความเร็วต่ำ
(เช่น
ในระบบการสื่อสารแบบไร้สาย)และมีหน่วยวัดคุมระยะไกลจำนวนมากผู้ดูแลระบบสามารถตั้งค่าให้การ
polling มีค่าสูงๆ
เช่น ทุกๆ ๑ ชั่วโมง หรือมากกว่านั้น
และให้หน่วยวัดคุมระยะไกลส่งข้อมูลแบบไม่ได้ถามมาให้
ในกรณีที่เกิดการเปลี่ยนแปลงค่ามากกว่าหรือน้อยกว่าค่าที่ตั้งไว้
ระบบสามารถรับทราบเหตุการณ์ได้แม้ว่าเหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นนานแล้ว
เนื่องจาก
ทุกเหตุการณ์มีเวลาติดมาด้วย (Time
stamped) ยกตัวอย่าง
เกิดเหตุการณ์ต้นไม้พาดโดน
สายไฟทำให้เกิดกระแสเกินชั่วขณะ(temporary
fault) หน่วยวัดคุมระยะไกลทุกตัวในสายป้อนนั้นทำการส่งค่า
fault กลับไปทาง
unsolcited
ให้กับสถานีแม่
แต่เนื่องจากการสื่อสารที่มีความเร็วต่ำทำให้หน่วยวัดคุมระยะไกลไม่สามารถส่งเหตุการณ์กลับไปยังสถานีแม่แบบเวลาจริงได้
(Real time)
แต่เป็นการทยอยส่งข้อมูลไปจนกระทั่งหมด
สถานีแม่นำข้อมูลทั้งหมดมาเรียงตามเวลาทำให้ทราบว่าการเกิดกระแสลัดวงจรเกิดใกล้กับหน่วยวัดคุมระยะไกลตัวไหนมากที่สุดเพื่อวิเคราะห์สาเหตุการเกิดกระแสลัดวงจรและทำการแก้ไขในอันดับต่อไปได้อย่างถูกต้อง
โดยปกติโพรโตคอลสื่อสารที่ใช้กันในระบบ
ควบคุมระบบจำหน่ายจะเป็นโพรโตคอลมาตรฐานเปิด
(Open standard protocol)
ซึ่งทำให้มีระบบควบคุมการจำหน่ายที่หลากหลายเช่น
สามารถใช้ซอฟต์แวร์สถานีแม่จากบริษัทหนึ่ง
และใช้หน่วยวัดคุมระยะไกลจากอีกบริษัทหนึ่งหรือบริษัทอื่นๆ
ที่มี
ระบบโพรโตคอล
สื่อสารเดียวกัน สำหรับโพรโตคอลที่ใช้
คือ Distributed
Network Protocol หรือ
DNP3
ซึ่งเป็นโพรโตคอล
ที่กำเนิดในประเทศ
สหรัฐอเมริกา[๔]
และโพรโตคอลIEC60870
และIEC 61850-5
จากยุโรป[๕]
๔.๔.
หน่วยวัดคุมระยะไกล
เป็นอุปกรณ์ปลายทางในระบบควบคุมการจำหน่ายไฟฟ้าเพื่อทำหน้าที่หลักคือ
อ่านค่าทางไฟฟ้าและส่งข้อมูลกลับยังสถานีแม่
รับคำสั่งการปลดหรือสับวงจรไฟฟ้าจากทางสถานีแม่
ส่วนประกอบหลักในหน่วยวัดคุมระยะไกลมีดังนี้
๔.๔.๑
หน่วยประมวลผลกลาง (Central processing
unit: CPU)
เพื่อทำหน้าที่ควบคุมการทำงานทั้งหมดของหน่วยวัดคุมระยะไกล
ตั้งแต่การทำงานการแปลงโพรโตคอล
การเก็บค่าเริ่มต้น การบันทึกเหตุการณ์
การติดต่อกับผู้ใช้และอื่นๆ
๔.๔.๒
หน่วยเปลี่ยนค่าแอนาล็อกเป็นดิจิทัล
(Analog to digital Converter)
เปลี่ยนค่าเพื่อสามารถนำไปประมวลผลแบบดิจิทัลกับหน่วยประมวลผลกลางได้
๔.๔.๓
หน่วยรับค่าและส่งค่าออกทางดิจิทัล
(Digital input/output)
ทำหน้าที่รับค่าการเปลี่ยนแปลงสถานะแบบเปิด/ปิด
และส่งค่าสถานะเปิด/ปิด
เพื่อสั่งอุปกรณ์ต่อพ่วงทำงาน เช่น
สั่งเปิด ปิดรีเลย์ หรือสวิทช์
๔.๔.๔
ช่องทางการสื่อสาร
เป็นจุดที่หน่วยวัดคุมระยะไกลติดต่อสื่อสารโดยผ่านอุปกรณ์สื่อสารซึ่งอาจจะเป็นแบบไร้สาย
หรือแบบใช้สาย (wire line)
๔.๔.๕
หน่วยจ่ายพลังงานและพลังงานสำรองหน่วยวัดคุมระยะไกลต้องสามารถทำงานได้แม้ขณะไฟฟ้าดับเพื่อให้ระบบยังสามารถควบคุมได้
|