Pechmann et.al ,2012 ) ) [19] اندازه گیری مداوم پارامترهای مرتبط با مصرف انرژی را به عنوان یک اصل در مدیریت انرژی بیان می کند .دومین مرحله از کاربرد سیستم های SCADA اندازه گیری و پایش سایر پارامترهای موثر در مصرف انرژی می باشد مانند ولتاژ و شدت جریان و بار راکتیو .اندازه گیری و پایش این پارامترها باعث می شود مشکلات احتمالی در سیستم که باعث هدر رفتن مصرف انرژی است به سرعت شناسایی و رفع گردد.به طور مثال مشکل افزایش بار راکتیو که می تواند ناشی از عدم کارکرد صحیح سیستم های کنترل بار راکتیو باشد به وسیله سیستم های پایش SCADA این مسئله تشخیص داده می شود و در رفع مشکل به وجود آمده در سیستم کمک بسیاری می نماید [۱۹].
۳-۴-کاربرد سیستم های SCADA در افزایش راندمان
(Enrenreich,2005) در مدیریت مصرف انرژی را بیان می کند و تاثیر به کارگیری سیستم های SCADA در کاهش مصرف انرژی در پمپ های آبرسان را مورد بررسی قرار می دهد.
یکی از پارامترهای تاثیر گذار بر مدیریت مصرف انرژِی پایش و اندازه گیری راندمان مصرف انرژی بر روی سیستم های SCADA می باشد.راندمان انرژی نسبت خروجی سیستم به مصرف انرژی می باشد .
Energy efficiency=(System output / Energy consumption) (3-1)
محاسبه راندمان مصرف انرژی با بهره گرفتن از پایش پارامترهای میزان خروجی و میزان انرژی مصرفی میسر می شود و به ما کمک می کند بهترین شرایط کارکرد سیستم را تشخیص دهیم .در مدیریت انرژی بهترین شرایط کارکرد سیستم حالتی است که به ازای هر واحد از انرژی مصرفی سیستم بیشترین خروجی را داشته باشد.اندازه گیری راندمان به دو روش صورت می گیرد .
اندازه گیری راندمان سیستم به صورت لحظه ای : این اطلاعات در انتخاب بهترین شرایط کارکرد سیستم مورد استفاده قرار می گیرد.
اندازه گیری راندمان دستگاه به صورت دوره ای :این اطلاعات در بازشناسی مشکلانی که باعث کاهش راندمان شده اند و برنامه ریزی برای نگهداری و تعمیرات دوره ای سیستم کمک بسیاری می نماید [۱۷] .
دانلود متن کامل پایان نامه در سایت fumi.ir
یکی از جنبه های کاربردی سیستم های SCADA افزایش راندمان کار کرد تجهیزات می باشد راندمان یه مصرف کننده انرژی عبارتست از نسبت خروجی سیستم به مصرف انرژی آن به طور مثال اگر قسمت تاسیسات یک سازمان را مورد توجه قرار دهیم راندمان پمپ های آبرسان عبارتست از نسبت دبی آب خروجی به میزان مصرف انرژی در مورد این مثال با بهره گرفتن از سیستم های SCADA بعد از پایش انرژی مصرفی و دبی آب مصرفی با بهره گرفتن از الگوریتم های کنترلی می توان فرامین لازم را به سیستم های کنترل دور پمپ ها ارسال نمود و راندمان سیستم را در شرایط بهینه قرار داد قرار گرفتن راندمان در شرایط بهینه به معنی افزایش خروجی به ازای مصرف انرژی می باشد که باعث کاهش انرژی مصرفی و استهلاک تجهیزات می گردد.کنترل راندمان در سیستم های SCADA به صورت گروهی انجام می شود مثلا هنگامی که در سیستم چندین پمپ وجود داشته باشد با بهره گرفتن از سیستم های کنترل دور ظرفیت پمپ بر اساس راندمان بهینه تنظیم می گردد و افت در دبی مورد نیاز با وارد کردن سایر پمپ ها در مدار جبران می گردد [۱۷] (شکل ۳-۲-).
شکل۳-۲-افزایش راندمان پمپ های آبرسان با بهره گرفتن ازاطلاعات حاصل از سیستم های SCADA [17]
همانظور که در جدول مشاهده می شود کارکرد پمپ در فرکانس ۵۴ هرتز بیشترین راندمان خروجی را در بر دارد . افزایش راندمان باعث کاهش مصرف انرژی و هزینه های آن می گردد در نمودار شکل ۳-۳- تاثیر کاهش در پمپ ها بر کاهش هزینه مصرف انرژی نمایش داده شده است. .
شکل ۳-۳-کاهش هزینه انرژی ماهیانه در اثر افزایش راندمان پمپ ها به وسیله سیستم های SCADA [17]
۳-۵-زمان بندی کارکرد مصرف کننده ها به وسیله سیستم های SCADA
(Fisher,2010) [16] بر نقش زمانبندی کارکرد مصرف کننده ها بر کاهش مصرف انرژی تاکید می کند. پایش و اندازه گیری اطلاعات مربوط به مصرف انرژی راندمان و سایر پارامترها می تواند بستر مناسبی را جهت برنامه ریزی کارکرد مصرف کننده های مختلف فراهم نماید به طور مثال در هنگام اوج مصرف می توان مصرف کننده های با راندمان بالاتر را وارد چرخه مصرف نمود و مصرف کننده های با راندمان کمتر را ازمدار خارج نمود که این امر باعث کاهش بیشینه مصرف و کاهش هزینه های مصرف انرژی می گردد [۱۶].
۳-۶-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت سیستم های روشنایی
(Figueiredoa et.al, 2012) و سیستم های روشنایی مورد بررسی قرار داده است یکی از مصرف کننده های مهم انرژی الکتریکی در سازمانها سیستم های روشنایی می باشد.در مورد سیستم کنترل روشنایی در بخش های مختلف یک سازمان را میتوان به سه دسته مختلف تقسیم بندی نمود :
بخش هایی که باید با توجه به میزان نور روشنایی آنها تنظیم گردد مانند راهرو ها ی عمومی در این قسمت ها به وسیله سنسورهای فتوالکتریک که حساس به نور هستند سیستم روشنایی کنترل می گردد.همچنین در قسمت هایی که رفت و آمد کمی به آنها وجود دارد و همچنین راه پله ها می توان از سنسورهای مادون قرمز حساس به حرارت بدن انسان استفاده نمود که در هنگام عبور یا حضور یک شخص آن قسمت را روشن می کنند.
بخش هایی که با توجه به ساعت کاری روزانه باید روشنایی آنها تامین شود مانند بخش های اداری که با توجه به بازه زمانی روشنایی آنها تامین می گردد.
بخش هایی که هم به وسیله سنسورهای نوری و هم با بهره گرفتن از برنامه زمانی روشنایی آنها تامین می گردد در سازمان ها برخی از قسمت ها ساعات کاری مشخصی دارند ولی با توجه به اینکه در قسمتی از ساعات کاری می توانند از روشنایی طبیعی بهره ببرند بنابراین برای کنترل روشنایی در این قسمت ها استفاده توام از برنامه زمانی و سنسورهای فتوالکتریک مناسب می باشد [۲۰] .
با بهره گرفتن از سیستم های SCADA در این مراکز می توان جهت کارکرد سیستم های روشنایی برنامه ریزی نمود که با توجه به کاهش زمان کلی روشن بودن سیستم های روشنایی مصرف انرژی کاهش می یابد (شکل۳-۴-).
شکل۳-۴-کاربرد سیستم های SCADA در کنترل سیستم روشنایی [۲۰]
۳-۷-کاربرد سیستم های SCADA در مدیریت وکنترل تجهیزات
(Nicolic et.al ,2010) .
۳-۸-کاربرد سیستم های SCADA در سازماندهی پرسنل فنی
ارائه برنامه زمان بندی برای سرویس تجهیزات :با بررسی نمودارهای انرژی مصرفی و راندمان برای تجهیزات مختلف می توان یک برنامه زمانبندی برای نگهداری و سرویس این تجهیزات تعیین نمود.به طور مثال هنگامی که مصرف انرژی یک دستگاه از میانگین مصرف قبلی به طور ناگهانی یا تدریجی افزایش می یابد می توان به علت بروز یک مشکل در کارکرد دستگاه باشد سیستم هایSCADA با پایش مداوم انرژی مصرفی دستگا ه ها مختلف می تواند این موارد را به طور خودکار تشخیص دهد و پرسنل فنی را در مورد وقوع مشکل و یا نزدیک شدن زمان سرویس یک دستگاه قبلا از اینکه آن دستگاه کاملا از کار بیفتد مطلع سازد.با اجرای برنامه نگهداری منظم به کمک سیستم SCADA می توان از افزایش و هدر رفتن انرژی که به علت خرابی دستگاه ها به وجود می آید جلوگیری نمود[۲۱[.(شکل ۳-۵-)
شکل ۳-۵-کاربرد سیستم های SCADA در پایش مداوم انرژی و اعلام هشدار به اپراتور [۲۱ ]
(Ozdemir&Karacor,2006) [22] در رابطه با امکان ایجاد یک سیستم SCADA بر مبنای تلفن همراه و ارسال هشدار در هنگام بروز مشکل همراه با اعلام نوع آن روش هایی را ارائه نموده اند یکی از قابلیت های مهم سیستم های SCADA امکان اعلام هشدار به اپراتور در هنگام بروز مشکل در سیستم است که این اعلام هشدار می تواند به صورت آلارم های صوتی و یا نوری و یا به وسیله ارسالپیام کوتاه به پرسنل فنی در هنگام بروز مشکل باشد[۲۲] بر اساس شرایط کاری سیستم می توان در سیستم SCADA این آلارم ها را تعریف نمود.
۳-۹-کاربرد سیستم های SCADA در کاهش استهلاک تجهیزات
(Fisher,2010) [16] کاربرد سیستم های SCADA در کاهش استهلاک تجهیزات را مورد بررسی قرار داده است .
۳-۹-۱-کاهش استهلاک تجهیزات با کم کردن حجم کاری
همانطور که قبلا عنوان شد با به کار گیری سیستم های SCADA و برنامه زمان بندی می توان حجم کاری تجهیزات را کاهش داد با کاهش حجم کار تجهیزات استهلاک آنها کاهش پیدا می کند و از این طریق مقدار هزینه های استهلاک سالانه در سازمان کاهش پیدا می کند.همچنین با بهره گرفتن از قابلیت های سیستم های SCADA در تشخیص به موقع عیوب احتمالی و با انجام تعمیرات به موقع از تحمیل هزینه های سنگین و فرسودگی و از رده خارج شدن تجهیزات تا مقدار بسیار زیادی جلوگیری می نماید[۱۶].
۳-۹-۲ -کاهش استهلاک با اعمال روش های کنترلی
با بهره گرفتن از الگوریتم های هوشمند کنترلی که با بهره گرفتن از سیستم های SCADA قابل اجرا است کارکرد سیستم ها بهینه سازی می شود و درنتیجه از کارکرد مداوم تجهیزات در حداکثر ظرفیت جلوگیری به عمل می آید و باعث کاهش استهلاک و صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد[۱۶] .
۳-۱۰-کاربرد سیستم های SCADA در صنعت برق
Pricket et.al ,2011 ) ) [18] کاربرد سیستم های SCADA در صنعت برق را مورد بررسی قرار داده است .
۳-۱۰-۱-کاربرد سیستم های SCADA در افزایش راندمان نیروگاه های برق
یکی از کاربرد های مهم سیستم ها SCADA افزایش راندمان در نیروگا ه های برق می باشد. پایش دقیق اطلاعات حاصل از سیستم و اعمال واکنش مورد نیاز به صورت خودکار از مزایای به کاری سیستم های SCADA در سیستم های نیروگاهی می باشد.با به کار گیری سیستم های SCADA به سرعت و دقت می توان عواملی را که باعث کاهش راندمان تولید می شود شناسایی نمود و با اعمال واکنش مناسب آنها در در جهت بهینه سازی راندمان اصلاح نمود .در مورد سیستم های نیروگاهی با پایش دقیق پارامترهای مربوط به برجهای خنک کننده، ژنراتورها ، توربین ها و بویلرها مشکلات به طور سریع و دقیق شناسایی شده و با اعمال فرایند کنترلی لازم از کاهش راندمان کل سیستم جلوگیری می گردد[۱۸].
۳-۱۰-۲-کاربرد سیستم های SCADA در ایجاد شبکه های هوشمند و بهبود راندمان شبکه برق سراسری
(Bruneo & Cucinotta ,2012) .
نتیجه تصویری درباره فناوری اطلاعات
۳-۱۱-کاربرد منطق فازی و هوش مصنوعی در مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی
۳-۱۱-۱-استفاده از هوش مصنوعی در پیش بینی میزان مصرف انرژی
(Liang & Cheng,2002) [24] امکان استفاده از منطق فازی و شبکه های عصبی[۶۶] را در پیش بینی مقدار مصرف مورد توجه قرار داده اند . با توجه به عوامل بسیار زیادی که می تواند در مصرف انرژی موثر باشد برازش یک مدل فازی به رویداد ها و تعیین قواعد آن کار دشواری می باشد لذا در سالهای اخیر استفاده از شبکه های عصبی در مدل سازی فازی مورد توجه قرار گرفته است که به روش های Neuro-Fuzzy موسوم هستند.در این روش ابتدا داده های ورودی به وسیله آنالیز پیرسون مورد بررسی قرار می گیرد و پارامترهایی که تاثیر بیشتری بر فرایند مصرف انرژی دارند انتخاب می شوند.در مراحل بعدی جهت مشخص نمودن توابع فازی واستنتاج فازی و فرایند غیر فازی سازی [۶۷] بر مبنای الگوریتم های هوش مصنوعی صورت می گیرد .نتایج حاصل از این روش در مقایسه با سایر روش هایی که در آنها از منطق فازی و یا شبکه های عصبی به طور مجزا استفاده می شود خطای کمتری را درپی دارد [۲۴].
۳-۱۱-۲-بهره گیری از منطق فازی برای پیش بینی میزان مصرف انرژی
(Ismail & Mansor,2012) [25 ] استفاده از منطق فازی جهت پیش بینی مقدار توان مصرفی را مورد بررسی قرار داده اند معمولا پیش بینی میزان مصرف انرژی در چهارقالب زمانی مختلف انجام می شود که عبارتند از
پیش بینی آنی بازه زمانی پیش بینی یک ساعت تا یک روز آینده
پیش بینی کوتاه مدت بازه زمانی پیش بینی بین یک روز تا یک هفته آینده
پیش بینی میان مدت بازه زمانی بین یک تا چند ماه آینده
پیش بینی بلند مدت بازه زمانی یک یا چند سال آینده
در میان میان پیش بینی کوتاه مدت مصرف انرژی برای تامین کنندگان انرژی بسیار مهم است و می تواند در برنامه ریزی فنی و مالی آنها بسیار موثر باشد.برای پیش بینی کوتاه مدت مصرف انرژی می توان از منطق فازی استفاده نمود .در این روش ابتدا پارامترهای موثر در پروسه شناسایی می شود به طور مثال جهت مصرف انرژی منازل مسکونی در طول سال دمای محیط بیرون می تواند یک متغیر موثر باشد.در این روش با بهره گرفتن از توابع تعلق و شرایط از قبل تعیین شده مدل فازی و تابع آن مشخص می شود و در ادامه با بهره گرفتن از مقادیر بدست آمده از استنتاج فازی برای هر متغیر و فرایند غیر فازی سازی میزان مصرف انرژی برای دوره های زمانی آینده پیش بینی می گردد.این فرایند به روش های زیر صورت می گیرد:
روش COG (مرکز ثقل )
روش COA (مرکز سطح)
روش MAXIMA (بیشینه ) که خود دارای سه زیرشاخه زیر است :
FOM (بیشینه اولیه )
MOM (بیشنه میانی )
LOM (بیشینه نهایی )
شکل۳-۶- کاربرد منطق فازی در پیش بینی مقدار مصرف انرژی [۲۵]