Enerji Dağıtım Otomasyonu

Kalkınmakta olan ülkemizde daha hızlı bir gelişme sağlanabilmesi için enerji ihtiyacının tam, zamanında ve ucuz karşılanması ve en önemlisi mevcut enerjinin en tasarruflu şekilde kullanılması büyük önem taşımaktadır.
Artan elektrik enerjisi taleplerinin karşılanması için büyük yatırım maliyetlerine, ileri teknolojiye ve yetişmiş insan gücüne ihtiyaç vardır. Standartlara uygun olmayan malzemelerin kullanılmasından veya teknolojiden yeterince faydalanılmamasından doğan kayıpların bedeli, tüketici tarafından ödendiği gibi can ve mal güvenliği açısından da büyük tehlikeler doğurmaktadır.
Bu riskleri ve kayıpları asgariye indirmek ve enerji sarfiyatını en optimum seviyede tutmak vazgeçilmez hedef olmuştur. Bu hedefi gerçekleştirmenin en etkili yolu; elektrik enerjisinin üretildiği, iletildiği, dağıtıldığı ve tüketildiği tüm elektrik tesislerinde, dağıtım ve iletim sisteminin kontrol altında tutulduğu ve en uygun senaryoya göre kumanda edildiği, enerji parametrelerinin izlenip sistemin takip altına alındığı otomasyon sistemleri kurmaktır.

Sistemin Avantajları
Bu sistem ile kontrol altında tutulan ve izlenen bir elektrik dağıtım sisteminin tüketiciye sağladığı en büyük kazanç; mevcut enerjinin en tasarruflu şekilde kullanılması, can ve mal güvenliği açısından da riskleri ortadan kaldırmasıdır. Bunun dışında sistemin avantajları şu şekilde sıralanabilir:

Kontrol edilen elektrik dağıtım sistemine ait enerji parametreleri sürekli izlenebildiğinden enerji sarfiyatı kontrol altındadır.
Sistemdeki tüm ekipmanların arıza durumları anında otomasyon sisteminden izlenebildiğinden arızaya zaman kaybetmeden müdahale söz konusudur.
Son kullanıcının istekleri de göz önünde bulundurularak oluşturulmuş senaryoya göre çalışan otomasyon sistemi, saha ekipmanlarına hatasız kumanda edeceğinden dolayı insan insiyatifinde çalışan sistemlere oranla çok daha güvenli ve tehlikesiz olacaktır.
Otomasyon sistemleri, insan hatalarını ortadan kaldırdığı gibi çok az sayıda bir personelle de kontrol altında tutulabilir.
Sistemde çalışan senaryoya yük alma ve yük atma prosesleri dahil edilebilir. Bu da enerji sarfiyatını en optimum seviyede tutar. Aynı zamanda sistemdeki ekipmanın ömrünü uzatır. Yük alma ve yük atma prosesleri, elektrik üretim noktalarındaki (trafo/jeneratör) veya belli elektrik tüketim noktalarındaki yüke göre (çektiği akım veya güce göre) bu noktaları devreye alır veya çıkarır. Bu da enerji sarfiyatını minimuma indirir.
Sisteme ait parametrelerin anlık değerlerinin izlenebilmesinin yanında geçmişe dönük değerlere de ulaşmak mümkündür. Bunları rapor halinde alabilme imkanı da mevcuttur. Böylece tüm tesisin performansı hakkında bilgi sahibi olunur ve gerekli tedbirlerin zamanında alınmasına imkan verir.
Son teknoloji ile kurulan otomasyon sistemleri, yazılım ve donanım olarak son derece açık sistemlerdir. Sonradan genişleyebilme ve değiştirilebilme özelliklerine sahiptir. Hatta başka sistemler de otomasyon sistemine entegre edilebilir.

Sistem Yapısı
Sistem üç ana kısımdan oluşmaktadır:

Kontrol ve Kumanda Sistemi,
Komut Gönderme ve İzleme Sistemi,
Saha Kontrol Ekipmanı.
Kontrol ve Kumanda Sistemi
İstenilen kontrol senaryolarını gerçekleştiren birimdir. Bu birimler için çoğunlukla PLC (Programmable Logic Controller)’ler kullanılır. Sahadaki kontrol elemanlarından gerekli sinyalleri toplar ve üzerindeki yüklü programa göre sahaya komutlar gönderir.
PLC sistemine gelen dijital sinyaller; motorlu şalterlerin açık/kapalı ve termik arıza sinyalleri, otomatik/manuel sinyalleri, birtakım arıza sinyalleri gibi sinyallerdir.
Akım/gerilim/güç/güç faktörü çeviricilerinden gelen sinyaller ise analog sinyallerdir(4-20 mA, 0-10 VDC vs).
Enerji analizörleri parametre bilgilerini PLC’ye haberleşme hattı üzerinden gönderir. Haberleşme çoğunlukla RS-485 platformu üzerinden Modbus protokolü ile gerçekleştirilmektedir.
PLC sistemi sahadan gelen bu sinyallere göre motorlu şalterlere kumanda edecek dijital sinyaller üretir. PLC sistemlerinin avantajları şu şekilde sıralanabilir:

Röleli kumanda devrelerindeki karmaşıklığı, eleman ekleme/çıkarma zorluğunu ortadan kaldırdığı gibi kolayca değiştirilebilme/geliştirilebilme özelliğine sahiptir,
Uzun süre bakım gerektirmez,
Hacim olarak daha az yer kaplar,
Yüksek performanslıdır,
Olumsuz endüstriyel ortamlarda ( tozlu, sıcak, nemli, gürültülü vs ) çalışabilme gibi özelliklere sahiptir.
Kapasite artışı söz konusu olduğunda rahatlıkla genişleyebilme özelliğine sahiptir.
PLC’leri programlamak için kullanılan yazılımlar da, yazılım dünyasındaki gelişmelere paralel olarak kullanım kolaylığına ve çok geniş bir fonksiyon kütüphanesine sahiptir. Bu yazılımlar PC’lerde çalıştırılabilmektedir. Temel lojik ve aritmetik fonksiyonlara ek olarak özel geliştirilmiş fonksiyonları ve PID gibi özel kontrol algoritmaları da vardır. Bu nedenle PLC’ler lojik temele dayanan otomasyon sistemlerinden başka, geri beslemeli otomasyon sistemlerinde de rahatlıkla kullanılmaktadır.
Dijital modüllerin dışında analog-dijital, dijital-analog dönüştürücü modüller, pozisyon ve hız kontrolu için geliştirilen modüller, yüksek hızda sayıcı modüller, özel matematik işlemcili modüller gibi yüksek teknolojiye sahip modülleri vardır.
Özellikle orta ve büyük ölçekteki işletmelerde ihtiyaç duyulan uzak mesafeden kontrol, network (birden fazla PLC’nin birbirine bağlanması) gibi konularda da PLC’ler, gelişmiş haberleşme protokolleri ve modülleri vasıtasıyla son derece iyi çözümler sunmaktadırlar.

Komut Gönderme ve İzleme Sistemi
Kontrol ve kumanda sisteminin kontrolu altında bulunan tüm noktaların izlenebildiği ve kumanda edilebildiği bilgisayardan oluşmaktadır. Bilgisayarda, otomasyon sistemine izlenebilirlik, bir merkezden kumanda ve kontrol etme, rapor alma gibi özellikler kazandıran özel bir yazılım çalışır. Bu yazılımın genel ismi SCADA/HMI ( Supervisory Control and Data Acquisition /Human Machine Interface )’dır. Bu program PLC ile sürekli haberleşme içindedir. PLC-SCADA/HMI arasındaki haberleşmedeki tüm veriler, yaklaşık olarak, saniyede bir defa tazelenirler. Bilgisayar ya da SCADA/HMI uygulaması devre dışında ise, otomasyon sistemi çalışmasında bir aksaklık meydana gelmez. Ancak bu süreç içinde haberleşme olmayacağı için, bilgisayarda veri ve alarm kaydı yapılamaz.

SCADA yazılımının başlıca özellikleri şöyle sıralanabilir:

Saha elemanlarına kumanda emri gönderme,
Saha elemanlarının durumlarını izleme,
Enerji parametrelerini izleme ve sabit diske kaydetme,
Enerji parametre grafikleri
Arızaları takip etme,
Alarm gruplaması ve yön
etimi,
Sesli ve grafik animasyonlarla operatörü uyarma,
Rapor oluşturma ( geçmiş tarihlerde de alabilme imkanı ),
Analog değerlerin zamana göre değişim eğrilerini oluşturma,
100 ayrı şifreleme seviyesi ile yeterli derecede güvenlik,
Genişleyebilme, network’a bağlanabilme.
Alarm izleme
Operatör, sisteme ait tüm arızaları bilgisayardan on-line takip edebilmektedir. Arıza ile ilgili açıklayıcı bilgiler (oluştuğu zaman, yer, operatör, giderildiği zaman, açıklama) operatöre sunulmakta ve yetkili mühendisin sonradan inceleyebilmesi ve yazıcıdan kağıda dökebilmesi için sabit diske kaydedilmektedir. Ayrıca alarmların tesisteki ünitelere göre gruplanması da mümkündür.
Raporlama
Raporlama için belirlenen tüm bilgiler, sabit diske kayıt edilmektedir. Kapsamlı raporlar bu bilgiler kulalnılarak alınmaktadır. Raporlara ek olarak hedef değer-gerçek değer karşılaştırması yapılmakta ve tesisin performansı ortaya çıkarılmaktadır.
Trendler
Sahadaki analog değerlerin zamana göre değişim eğrileri (trendler), anlık ve geçmişe dönük olarak alınabilmektedir.
Faturalama
Tesisin alt birimlerinin tükettiği enerji, bu birimlere farklı birim fiyatlarla ve indirimlerle fatura edilebilir. Faturalama opsiyonuna istenilen bir çok parametre daha ilave edilebilir.
Güvenlik
SCADA sisteminde yeterli derecede güvenlik sağlanmıştır. Tesis dışı üçüncü şahısların sisteme girmesi, 100 ayrı şifreleme seviyesi imkanı ile engellenmiştir. Operatörler, sadece kendilerine izin verilen işlemleri gerçekleştirebilirler. MS-DOS ve Windows ortamlarına geçiş engellenmiştir.

Saha Kontrol Ekipmanı

Motorlu Şalterler Motorlu Şalter
Tesislerde elektrik üretim noktalarının ( trafo ve jeneratör ) çıkışına ve elektrik dağıtım sistemindeki enerji tüketim noktalarının girişine kurulan kompakt şalterler, birtakım ek donanımlar ilave edilerek otomasyon sistemine entegre edilir.
Son yıllarda özellikle otomasyon sistemine kolayca entegre edilebilecek şekilde üretilen kompakt şalterler, son derece güvenli ve her türlü ihtiyaca cevap verecek niteliktedirler. Birbirinin aynı birkaç kesme ünitesinden oluşurlar. Kısa devre durumunda bunların iç tasarımı, özellikle de döner kontak hareketi, son derece hızlı kontak tepmesine ve bunun sonucu olarak da kısa devre akımının sınırlanmasına yol açar. Ayrıca kısa devre durumunda açtırma ünitelerindeki hava basıncının artması, doğrudan devre kesici açtırma mekanizmasını işletir. Bu teknikle, yanıt süresini yaklaşık 1000 ms’ye düşüren çok hızlı bir kesme sağlanmış olur.
Kompakt şalterler, çok yüksek akım sınırlama kapasiteleri sayesinde kısa devre akımlarını ortaya çıkar çıkmaz "bastırır" ve böylece kısa devrelerin genellikle yol açtığı yıpranmalardan (kendileri de dahil olmak üzere) tüm elektrik gereçlerini etkin bir biçimde korurlar.
şaltere kolayca eklenebilen komple bir aksesuar seti kullanılarak, çıplak kabloların, kablo pabuçlarının ve baraların, soketli ve çekmeceli versiyonların önden ve arkadan bağlanması da dahil olmak üzere çok sayıda bağlantı olanağı mevcuttur.