بخشی از مقاله
چکیده -
رشد چشمگیر فناوری در زمینه های مختلف در دوره های اخیر، نیازمندی های جدید را نیز ایجاد کرده است. شبکه برق نیز از این قاعده مستثنی نیست و همزمان با رشد نیازمندی ها، نیاز به روش های جدید در بهره برداری، کنترل، برنامه ریزی و حفاظت از شبکه برق احساس می شود. با ظهور فناوری اطلاعات وارتباطات پیشرفته، ابزارهای کامپیوتری هوشمند و ادغام این فناوری ها، شبکه برق شکل جدیدی به خود گرفته است. تحولات در صنعت برق به سرعت شکل می گیرد. افزایش قیمت انرژی، میزان مصرف برق در زندگی روزمره و تغییرات آب وهوایی، بزرگترین محرک های تعیین سرعت وقوع این تحولات هستند.
مقدمه
شبکه های هوشمند توزیع برق یکی از جدیدترین فناوریهای روز دنیا می باشند. اصلی ترین هدف این بکه ها، تأمین برق مطمئن و پاسخگویی به نیازهای رو به رشد مشتریان با کمترین خسارت به محیط زیست است. هدف طراحان از به کارگیری فناوری هوشمند در باره سه محور اصلی مشترکین، تجهیزات و ارتباطات می باشد. فناوری هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید، انتقال، توزیع و استفاده از انرژی برق به همراه منافع اقتصادی و محیطی دارد که در نهایت به بر آورده نمودن نیازهای مشتریان و در دسترس بودن برق مطمئن و پایدار ختم می شود.
از طرف دیگر سیستم می تواند با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده در مواقع بحرانی، تصمیم گیری و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری نماید. قرار است شبکه هوشمند ضمن گسترش استفاده از نیروی برق به عنوان انرژی پاک، امکان استفاده بهینه از شبکه و انرژی را فراهم کند. چنین چشم اندازی بدون مشارکت مصرف کنندگان وتوسعه ویژگیهای شبکه هوشمند در منازل و ساختمان ها ممکن نخواهد بود.
فناوری های متعددی برای توسعه شبکه هوشمند مورد نیاز است که توسعه و به کارگیری بسیاری از آنها خارج از حوزه صنعت برق است.
شبکه هوشمند چیست؟
تعریف شبکه هوشمند در بین سازمان ها و محققان مختلف متفاوت است. شبکه هوشمند باید با یک زیر ساختار مخابراتی ترکیب شود تا هوشمندتر شود، از ترکیب چندین تکنولوژی این شبکه به وجود آمده است؛ به عبارتی دیگر می توان این شبکه را این گونه تعریف کرد که می تواند به صورت هوشمند تمام فعالیت های کاربران متصل به آن را به روشی که ارسالی موثر، عرضه برق اقتصادی و امنی داشته باشد جمع آوری کند. به طور معمول شبکه هوشمند برق را سیستمی تعریف می کنند که امکان نظارت از راه دور و اعمال کنترل تجهیزات شبکه به صورت بلادرنگ را می دهد.
اهداف اصلی راه اندازی شبکه هوشمند
-تجهیزات فرسوده وکمبود ظرفیت مداری.
- محدودیت های دمایی.
- امنیت عرضه.
-ابتکارات ملی.
انواع شبکه های هوشمند برق
در شبکه توزیع هوشمند برق، نه تنها داده ها به صورت دو سویه از شبکه به مشترک و بالعکس منتقل می گردند، بلکه جریان انرژی نیز دو سویه می گردد و شبکه بالقوه می تواند متشکل از هزاران تولید کننده و فروشنده خرد برق باشد. بنابراین شبکه هوشمند برق دارای دو شبکه جدید به شرح زیر می باشد:
- میکروشبکه توزیع برق.
- شرکت توزیع برق مجازی.
اجزای اصلی تشکیل دهنده شبکه های هوشمند برق
عناصر سازنده شبکه های هوشمند، حسگرهای پیشرفته، نرم افزارهای تحلیل داده و پردازش الگوها با سرعت بالا و کنترل کننده های نیمه هادی هستند. چنین شبکه ای از پنج بلوک اصلی تشکیل می شود: منابع اطلاعات، انتقال اطلاعات، جمع آوری و ترکیب اطلاعات، تحلیل و پردازش و در نهایت بهینه سازی.
منابع اطلاعاتی ونظارتی و اندازه گیری تجهیزات از راه دور
در بسیاری از موارد برای ارسال داده ها تنها به یک کانال مخابراتی نیاز است تا بتوان برای تصمیم گیری از حجم انبوهی از اطلاعات مفید شبکه بهره گرفت. گاهی نیز لازم است حسگرهای جدیدی در برخی از نقاط شبکه مانند خطوط توزیع نصب شوند. در تمام موارد باید برای انتقال داده ها به مرکز، جمع آوری وپردازش آنها، یک ساختار ارتباطی وجود داشته و این ساختار نیز باید از امنیت و کارایی بالایی برخوردار باشد.
انتقال بلادرنگ اطلاعات
در شبکه برق، طیف وسیعی از فناوری های باسیم و بی سیم برای انتقال اطلاعات وجود دارند. از ویژگی های مهم فناوری باید به پهنای باند وسیع، کیفیت سرویس، رمز نگاری اطلاعات و امنیت ارتباطات اشاره کرد.
ترکیب اطلاعات
شبکه ها از انواع مختلفی از پایگاه های داده وفن اوری های ترکیب و جمع آوری اطلاعات با کاربری های متفاوت بهره می گیرند.
تحلیل،پردازش وتصمیم گیری بلادرنگ
در واقع پردازش اطلاعات به معنای اجرای عملگرهای منطقی و محاسباتی، نمایش و ارائه پیام هایی است که با بررسی اطلاعات جمع آوری شده تصمیم گیری می کند. به مرحله تبدیل اطلاعات برگزیده به دستور العمل های اجرایی پردازش گویند.
مزایای هوشمند سازی شبکه های برق
به طور کلی مزایا ومنافعی که از طریق به کارگیری شبکه هوشمند حاصل می گردد، به امنیت، کیفیت، قابلیت اطمینان و دسترس پذیری وابسته است.
امنیت
امنیت یکی از مهم ترین مسائلی است که صنایع با آن روبرو هستند و شامل امنیت خارجی سیستم های زیر ساختی حیاتی و امنیت بهره برداری از سیستم های الکتریکی می باشد. امنیت بالای بهره برداری، بستگی به دسترس پذیری بالای سیستم الکتریکی دارد و با به حداقل رساندن تأثیر خاموشی ها در شبکه برق از طریق حداقل سازی ناپایداری، تنوع بیشتر در عرضه تولید و گسترش شبکه های خود ترمیمی و هوشمند حاصل می شود.
کیفیت توان
بهبود کیفیت برق با توجه به تعامل بین شبکه های انتقال و توزیع صورت می پذیرد. شبکه هوشمند روی این تأثیرات نظارت خواهد داشت. فعالیت هایی برای تضمین جبران خسارت بار، پایداری ولتاژ، پایداری شبکه، خروج ناگهانی بار و استفاده بهینه از تولیدات پراکنده، همگی به صورت بلادرنگ و از طریق سیستمهای مدیریت توزیع هوشمند به منظور کاهش قطعی های برق و حفظ کیفیت توان تحت کنترل قرار خواهد گرفت.
قابلیت اطمینان
بهبود قابلیت اطمینان یک سیستم، با اندازه گیری دقیق عملکرد آن شروع می شود. شاخص ها، کیفیت خدمات را بر اساس تأثیر آنها بر مشتریان و سیستم، اندازه گیری نموده و درجه قطعیهای مداوم را دریک فرکانس و در مدت زمان یکسان منعکس می کنند. زیر ساخت های هوشمند نه تنها وظیفه اندازه گیری رابر عهده دارند، بلکه باید به طور دقیق از بروز هر گونه قطعی و ترمیم احتمالی آن محافظت نمایند.
دسترس پذیری
بین قابلیت اطمینان و دسترس پذیری، پیوند نزدیکی وجود دارد؛ به طوری که هریک مقیاسی از زمان هستند. دسترس پذیری به این موضوع اذعان دارد که معمولاً زمانی برای انجام تعمیرات و راه اندازی مجدد فرایندی که ناگهانی قطع شود، مورد نیاز است.
