بخشی از مقاله
افزايش امنيت شبکه هاي برق مراکز نظامي با رويکرد پدافند غير عامل
چکيده
در اين مقاله در ابتدا با اشاره به امکان ايجاد خاموشيهاي وسيع در شبکه هاي برق کشورهاي مختلف با هدف آسيب رساندن همه جانبه از جمله به صنايع نظامي ، اهداف اصلي مطالعات فني در شبکههاي برق با رويکرد پدافند غير عامل معرفي گرديده است . روشهاي نوين موجود و به کار گرفته شده در کشورهاي پيشرفته جهت جلوگيري از ايجاد خاموشيهاي وسيع در شبکه هاي برق بزرگ به هم پيوسته نشان داده شده است . در ادامه با توجه به احتمال وقوع خاموشي سراسري در شبکه هاي قدرت بزرگ ، به بررسي شرايط و روشهاي موجود و عملياتي جهت افزايش قابليت اطمينان شبکه هاي برق مراکز نظامي پرداخته شده است . تعدادي از روشهاي موجود با توجه به محدوديتهاي موجود معرفي ، مزايا و محدوديتهاي هر کدام مشخص گرديده است . با بررسيهاي انجام گرفته، دستورالعمل انجام مطالعات فني جهت ارزيابي امنيت شبکه هاي برق مراکز نظامي با رويکرد پدافند غير عامل تعيين گرديده است . از اين طريق راهکار مناسب جهت حفظ بارهاي حساس اين مراکز در برابر تمامي حوادث احتمالي فني و يا خرابکاري آگاهانه و ناآگاهانه تعيين رديده است .
واژه هاي کليدي: خاموشيهاي وسيع ، ام يت مراکز نظامي ، پدافند غير عامل ، سيستمهاي ناحيه گسترده ، قابليت اطمينان
١- مقدمه
ارائه راهکارهاي مناسب جهت افزايش امنيت و پايداري شبکه هاي قدرت برق با هدف برق رساني مستمر از اولويت هاي خاص در تمامي کشورها و مراکز مطالعاتي سراسر دنيا مي باشد. ايجاد خاموشي در مقياس وسيع و منطقهاي علاوه بر تبعات زيان بار اجتماعي ، سياسي و اقتصادي مي - تواند يکي از اهداف اصلي در حمله هاي نظامي و يا اقدامات خرابکارانه باشد. حال اين سوال مطرح مي گردد که آيا مي توان با آسيب رساندن به تعداد محدودي تجهيز در شبکه انتقال (نيروگاهها يا خطوط ولتاژ بالا) کل شبکه برق ايران را بي برق کرد؟ جواب مثبت است . وقوع خاموشيهاي سراسري بزرگ در کل کشورها و يا بخش بزرگي از آنها مثل سال ١٣٨٠ و ١٣٨١ در کشور ايران و يا سال ٢٠٠٣ در کشورهاي آمريکا، کل اتحاديه اروپا و ساير کشورها نشان داد که در شرايط خاص ، حتي وقوع يک اتفاق فني و طبيعي مي - تواند شروع کننده حوادث وسيع گرديده و نتايج فاجعه باري را به دنبال داشته باشد[١-۴]. مي - توان تصور کرد که حمله به دو يا سه پست برق مهم و نيروگاه حساس در هر کشور با هدف ايجاد خاموشيهاي وسيع در کل کشور، از اهداف اوليه و آسان در حمله هاي نظامي به ساير کشورها باشد.
به دنبال حادثه در سال ٢٠٠٣، يک طرح تحقيقاتي
- مطالعاتي بزرگ تحت عنوان "طراحي استراتژيک
سيستم دفاعي خاص در شبکه هاي قدرت " در شبکه برق آمريکا البته با بررسيها و نتايج محرمانه انجام گرفت [۵]. سوال ديگر ينست که آيا راهکاري جهت جلوگيري از اين اتفاقها و يا به حداقل رساندن احتمال وقوع آنها وجود دارد؟ جواب اين سوال نيز مثبت است . ليکن پياده سازي اين روشها نياز به تجهيزات جديد و زير ساختهاي مناسب در شبکه هاي برق دارد.
بنابراين در کنار وجود راهکارهاي کلان جهت افزايش امنيت شبکه برق کشور با رويکرد پدافند غير عامل ، مي توان با پذيرفتن احتمال خاموشي کل شبکه و يا ناحيه اي در مناطق مختلف به هر دليل (فني و يا خرابکارانه) طرح مناسب را جهت افزايش امنيت شبکه هاي برق و حفظ تداوم برق رساني در هر کدام از مراکز نظامي و متناسب با شرايط آن مرکز ارائه کرد. اين مورد موقعي اهميت پيدا مي کند که اين مراکز نظامي به طور معمول توسط شبکه توزيع kV و به صورت شعاعي برقدار مي باشند. اين در حاليست که فرسودگي رايج تجهيزات در اين سطح ولتاژ، تعداد خروج و نيز در دسترس بودن و مشترک بودن فيدرهاي برق اين مراکز با ساير مصرف کننده ها احتمال وقوع بي برقي و يا ايجاد آن را بسيار راحت مي کند.
در اين مقاله در ابتدا مفاهيم و اهداف اساسي پدافند غير عامل در صنعت برق معرفي گرديده و خاموشيهاي بزرگ کشور ايران و نيز آمريکا به طور مختصر بررسي خواهد گرديد.
روشهاي نوين به کار گرفته شده جهت جلوگيري از وقوع اين خاموشيهاي فاجعه بار و گسترش آن معرفي گرديده است . در ادامه با توجه به موارد مطرح گرديده در ارتباط با احتمال وقوع خاموشي منطقهاي در مجاورت مراکز نظامي ، به بررسي روشهاي ممکن و عملياتي با قابليت فني مناسب جهت افزايش امنيت شبکه هاي برق مراکز نظامي پرداخته خواهد شد. روال مطالعات معرفي و نحوه ارزيابي فني هر طرح نشان داده خواهد شد. از اين طريق مي توان با بررسي تمامي شرايط يک طرح مناسب داراي توجيه فني و اقتصادي را انتخاب کرد.
٢- پدافند غير عامل در صنعت برق
از نقطه نظر فني ، مفهوم پدافند غير عامل در شبکه هاي برق را مـي تـوان در بررسـي و اعمـال روشهاي مختلف ممکن جهت افزايش قابليت اطمينان و کاهش احت مال خامو شي در برا بر حوادث مخت لف ف ني و يا خرابکاري ها تعريف کرد. هدف ا صلي ان جام مطال عات در شبکه هاي برق با روي کرد پدافند غيـر عامـل را در مجمـوع مـي تـوان بـه بخشهاي اصلي زير تقسيم بندي کرد:
- شنا سايي حوادث و اتفا قات مم کن من جر به خاموشي هاي منطقهاي و وسيع
- افزايش امنيت شبکه هاي برق و قابليت برق رساني مستمر
- شنا سايي ن قاظ ضعف و آ سيب پذير شبکه و ارائه ارهکارهاي مناسب جهت رفع آنها
- تعيين پ ستها و نيروگاه هاي ح ساس در ک شور با هدف کاهش آسيب پذيري شبکه
- استفاده از سيستم هاي مخابراتي و ارتباطي پيشرفته در بهره برداري شبکه هاي قدرت
- به کارگيري سيستمهاي هو شمند و تطبيقي در بهره برداري از سيستمهاي قدرت
بديهي است مفاهيم بالا قابليت بررسي و پياده سازي در شبکه هاي قدرت بزرگ و نيز در مقياس ديگر مراکز نظامي را دارد. جهت شناسايي اينکه وقوع خاموشي کلي در شبکه هاي قدرت امري ممکن است ، در ادامه دو خاموشي سراسري در کشور ايران و نيز کشور آمريکا به طور مختصر بررسي مي گردند.
٣- خاموشي هاي سراسري نمونه
٣-١ خاموشي شبکه ايران
شکل (١) د ياگرام تک خ طي شبکه انت قال برق ا يران شامل خ طوط انت قال موثر در خامو شي را نشان داده است . در سال ١٣٨٠ وقوع يک خطاي فني در يکي از خطوط انتقال توان بين بخش شمالي با مرکزي کشور باعث خروج آن و به دنبال آن گسترش بي برقي در کل کشور به مدت ٩ سـاعت گرديـد[۶].
در ا ين شرايط انت قال توان از خ طوط دي گر از بخش شمالي کشور با توليد بالاتر به بخش جنوبي از طر يق خ طوط در مدار ام کان پذير ن بوده و بنابراين ساير خطوط اصلي بين مناطق به ترتيب خــارج گرديدنــد. عملکــرد اشــتباه سيســتمهاي ح فاظتي ، عدم عمل کرد سريع اپراتور ها از جم له دلايل اصلي گسترش بي بر قي در کل کشور گرد يد.
جا لب اينست که حادثه شروع کننده اين خروجهاي غير قابل کنترل تنها خروج يک خط انتقـال kV بوده ا ست . الب ته ا ين حاد ثه به طور م شابه و الب ته در مقيا سهاي مت فاوت از آن ز مان تاکنون بار ها در کل کشور و نيز مناطق مختلف رخ داده است .
محل وقوع اتفاق
شکل (١): دياگرام تک خطي شبکه يران در منطقه مرکز
٣-٢ خاموشي کشور آمريکا
خاموشي کشور آمريکا در سال ٢٠٠٣ که در بعضي از ن قاط آن به مدت ١٠ روز طول ک شيد، با عث خروج بيش از ۴٠٠ خط انتقال ، ۵٠٠ نيروگاه و بي برقــي بــيش از ۵٠ ميليــون مشــترک گرديــد[١-۴].
اگر چه دلا يل ف ني ا صلي شروع ا ين خامو شي با نمو نه شبکه ا يران مت فاوت ا ست ، ليکن دلا يل گ سترش آن از جم له ن بود سي ستم کنتر لي منا سب ، عمل کرد ناخوا سته تجه يزات ح فاظتي شبکه و عدم عملکرد صحيح و به مو قع اپراتور ها دلايل مشترک گسترش خامو شي بوده است . حادثه شروع کننده از ب خش غر بي ک شور آمري کا شروع شده و م طابق با شکل (٢) به بخشهاي ديگر و شرقي کشور از جمله شهر نيو يورک ک شيده شد. شکل (٣) ن حوه گ سترش حاد ثه نمو نه را از يک نق طه به نق طه دي گر در زمانهاي مختلف نشان داده است . مي توان ديد کـه با گذ شت زمان ، اغتشاش از نقطه شروع کننده به کل شبکه گسترش يافته ا ست . بنابراين با تو جه به دو نمونه بالا و نيز نمونه هاي مشابه، وقوع بي برقيهاي وسيع حتي در کل کشور بعيد نخوا هد بود.
٤- راههاي جلوگيري از خاموشيهاي گسترده
روش "جز يره اي سازي کنترل شده شبکه به صورت تطبيقي " بهتـرين و نيـز آخـرين خـط دفـاعي شـبکه در برابـر وقـوع خاموشيهاي بزرگ و سراسري مي باشد[٧-٨]. جزيره اي شدن کنترل شـده بـه دو روش قـديمي و نيـز روشـهاي جديـد مبتنـي بـر سيستمهاي ارتباطي و مخابراتي پيشـرفته انجـام مـي گيـرد.
مطابق با شکل (۴) که در شبکه آمريکا نشان داده شده است ، جهت جلوگيري از گسترش خاموشي ، شبکه به صورت کنترل شده و با رعايت ملاحظات فني به بخشهاي مختلف تقسيم مي گـردد. در ا ين شرايط دي گر خامو شي و سيع اي جاد نخوا هد گرد يد. روش رايج و قديمي مبتني بر اندازه گيريهاي پارامتر هاي شبکه به صورت محلي بوده و قابليت اعتماد پـاييني دارنـد[٩]. از ا ين رو با تو جه به احت مال عمل کرد غ ير ضروري آن ها و ايجاد خاموشي بي دليل در شبکه، اکثر برقهاي منطقه اي در کشورهاي مختلف اين سيستم را غير فعال کرده و به دنبال اجرا و پياده سازي سيستمهاي جديد مي باشند.
۵ - روشهاي کنترلي و حفاظتي ناحيه گسترده (WAMPAC)
شکل (۵) ساختار کلي سيستم اندازه گيري، کنترل و حفاظت ناحيه گسترده مدرن امروزي را بر اساس ارتباطات مخابراتي تحـت عنـوان (WAMPAC)Wide Area Measurment and Protection and Control را نشان داده است [١٠]. در اين ساختار، تمامي پارامترهاي شبکه به صورت همزمان از طريق سيتم مـاهواره اي و GPS از طريـق تجهيزاتي تحت عنوان (PMU)Phasor Measuremnt Unit انـدازه گيـري و به مرکز کنترل داده ها ارسال مي گردد[١١]. در اين شرايط با ارزيابي پارامترهاي شبکه مـي تـوان وقـوع اغتشـاش و محـل حادثـه را بـه سـرعت تشـخيص داده و اقـدامات لازم را جهـت ج لوگيري از گ سترش حاد ثه ان جام داد. ز ير ساختهاي ا ين سيستم تا سال ٢٠٠٣ در کشورهايي مثل چين ، برزيل ، اتحاديه اروپا و آمري کا نصب گرد يده و تاکنون مطابق با شکل (۶) در کشور آمريکا بخش زيادي از اهداف آن محقق گرد يده است .
ساختار ن هايي سيستمهاي ب هره برداري پي شرفته در ک شور آمري کا بر ا ساس جد يدترين تکنو لوژي مو جود ارت باطي و مخابراتي در شکل (٧) نشان داده شده است [۵]. در کشور ايران ن يز خر يد ت عدادي از ا ين تجه يزات ان جام شده و ليکن به دليل نبود زير ساختهاي لازم امکان بهره گيري همه منظوره از آن ها متنا سب با ا هداف پداف ند غ ير عا مل ف علاК و جود ندارد.
بنابراين با توجه به فاصله زياد زير ساختهاي موجود در ک شور با يد احت مال بي بر قي در شبکه برق را به خ صوص به صورت منطقه اي و به طور جزيي بالا دانست و راه حل منا سب را جهت افزايش قابليت اطمينان شبکه هاي برق مراکز نظامي به طور جداگانه ارائه کرد.
