شبکه های توزیع هوشمند برق

دولت­ها، قانون­گذاران و سازمان­های صنعتی به منظور بالا بردن حق خرید مصرف کنندگان، حمایت از خلاقیت­ها در تغییرات آب و هوایی و افزایش قابلیت اطمینان نیروگاه بزرگ آمریکای شمالی، یک "شبکه هوشمند" را پیشنهاد کرده­اند. البته برای تغییرات مهم در برنامه ریزی، طراحی و عملیات نیروگاه بزرگ به یکپارچه سازی این شبکه هوشمند احتیاج است. در این گزارش، شبکه هوشمند و قابلیت اطمینان نیروگاه بزرگ تعریف می­شود و یک ارزیابی مقدماتی از یکپارچه سازی موفق شبکه هوشمند ارائه می­شود.

سیستم قدرت انبوه آمریکای شمالی بزرگ­ترین سیستم الکتریکی بهم متصل در جهان است. عملکرد معتبر آن بستگی به بکارگیری گسترده­ای ارتباطات زمان واقعی، نظارت و سیستم­های کنترل دارد. به هنگام تکامل سیستم قدرت انبوه، بسیاری از تکنولوژی­های هوشمند برای چندین دهه بکار می­رود.

ابتکارات در سیاست اخیر فدرال، دولتی و کشور باعث توسعه­ی تصور شبکه­ی هوشمند می­گردد که دارای فعل و انفعال، همکاری، کارایی، اعتبار و استحکام بیشتری است. در اصل، ویژگی­های شبکه­ی هوشمند شامل تجهیزات هماهنگ است که به موجب پیشرفت­ها در ارتباطات، سیستم­های هوشمند و تکنولوژی اطلاعت (IT) مهیا شده است که با سیستم­های موجود و جدید کنترل دارای سطح مشترک می­باشد. پروتکل­های ارتباطی انبوه هماهنگ در سیستم وسیع ابزارهایی برای حفظ سیستم پویاتری است که مزایایی را برای کاربران نهایی دارد و بصورت کارآمد از قابلیت اعتبار سیستم ارسال توسعه یافته مطابق با دریافت و تشخیص­های راحت استفاده می­کند. با توجه به پیشرفت­هایی در تکنولوژی شبکه­ی هوشمند، تکامل بی نظیر سطوح کنترل و اندازه گیری سیستم بسیار وسیع و گسترده است. تلاش­های زیادی در دهه­ی گذشته به منظور توسعه و پیشرفت دادن این زیرساخت شبکه­ی هوشمند صورت گرفته است که بخش مدیریت سهامدار نیز تشویق به انجام این کار شده است.

سیستم قدرت انبوه امروزی به منظور فراهم کردن سطح مناسب و کافی­ای از قابلیت اطمینان طراحی و بکار گرفته شده است. شبکه­ی هوشمند می­تواند از سطح مناسب و کارآمد قابلیت اطمینان حمایت کند حتی در هنگامی که صنعت با چالش بر عهده برآمدن از سیاست هیئت و رهنمودهای قانونگذاری که ویژگی­های سیستم قدرت انبوه ایالات متحده­ی آمریکا را تحت تأثیر قرار می­دهد و تغییر می­نماید روبرو باشد. موفقیت یکپارچه سازی و مجتمع سازی مفاهیم و تکنولوژی شبکه­ی هوشمند بسیار بستگی به قابلیت اطمینان سیستم قدرت انبوه موجود در طی تکامل خود دارد. این مثاله تمرکز خود را بر روی جنبه­های مختلف این موضوع اساسی جلب کرده است.

تأثیر کلی شبکه­ی هوشمند بر روی قابلیت اطمینان سیستم قدرت انبوه همچنان قابل مشاهده می­باشد. در حالی که وظیفه­ی شبکه­ی هوشمند افزایش نسبی قابلیت اطمینان است اما اگر قابلیت اطمینان سیستم قدرت انبوه را بصورت ضعیف بکار برد در این صورت دچار صدمه و آسیب می­شود. بنابراین، اطمینان دادن به اینکه تکامل شبکه­ی هوشمند باعث افزایش آسیب پذیری سیستم قدرت انبوه نمی­گردد مهم می­باشد اما تا حدی از اهداف قابلیت اطمینان سیستم قدرت انبوه صنعت حمایت می­کند.

کمیته­ی برنامه ریزی NERC برای بررسی کردن کارکردهای سیستم­های هوشمندی کردن امکان یکپارچگی و مجتمع سازی موفق میسر می کند توانسته است نیروی کار شبکه­ی هوشمند (SGTF) شکل دهد. فصل SGTF هر یک از موضوعات و نگرانی­های شبکه­ی هوشمند را با توجه به قابلیت اطمینان سیستم قدرت انبوه مشخص و توضیح می­دهد و ویژگی­های قابلیت اطمینان شبکه­ی هوشمند و نحوه­ی تأثیر احتمالی آنها بر روی برنامه ریزی سیستم قدرت انبوه و فرایندهای طراحی و عملیاتی و ابزارهایی که برای حفظ قابلیت اطمینان مورد نیاز هستند را می­سنجد.

فهرست مطالب

چکیده1

1- مقدمه. 9

تعریف و پیش بینی شبکه هوشمند. 12

فصل اول: خلاصه قانونی و ضوابط

1-1- مقدمه. 16

1-2- خلاصه ضوابط و قوانین امریکا16

1-2-1- کنگره ایالت متحده16

1-2-2- FERC سیاست شبکه هوشمند 14 ژولای 2009. 18

1-2-3- دایره انرژی ایالات متحده18

1-2-4- کمیسیون ارتباطات فدرال ایالت متحده (FCC)19

1-3- خلاصه ضوابط دولتی ایالت متحده:21

1-4- خلاصه ضوابط و قوانین کانادا22

فصل دوم: شاخصه ها و ارزیابی تکنولوژی

2-1- مقدمه. 25

2-2- ادغام تکنولوژی شبکه هوشمند در سیستم انبوه نیرو:25

2-3- قابلیت اطمینان تکنولوژی اطلاعات و ادغام سیستم کنترل.. 27

2-4- ارزیابی تکنولوژی.. 29

2-5- تکنولوژیهای شبکه ی هوشمند روی سیستم انبوه نیرو. 30

2-6- ابزار phasor. 32

2-7- کیفیت نیرو و کنترل جریان.. 33

2-8- واحدهای ترمینال از راه دور (RTNS):38

2-9- تجهیزات انتقال.. 40

2-10- سیستم انبوه نیرو: ابزار رو به تکامل.. 44

2-11- سیستمهای تقویت بارپخش پیشرفته:50

فصل سوم: تکنولوژیهای شبکه هوشمند روی سیستم توزیع

3-1- تکنولوژیهای شبکه هوشمند روی سیستم توزیع:55

3-2- تولید نیروی توزیع شده و ذخیره آن:57

3-3- سیستم توزیع- سیستمهای موجود. 60

3-4- روان سازی بار تحت فرکانس:61

3-5- تامین انتقال الکتریکی تقاضا63

3-6- سیستم توزیع- سیستمهای در حال توسعه. 66

3-7- سیستمهای اتومات صنعتی.. 68

فصل چهارم: طرح ریزی و عملکرد با شبکه هوشمند

4-1- مقدمه. 72

4-2- ریسک های قابلیت اطمینان سیستم نیروی انبوه72

4-3- عملکردهای مختص در زمان وقوع حادثه:77

4-4- ارزیابی های پس از عملکرد:78

4-5- طرح ریزی طولانی مدت: مقولههای مرتبط به سیستم نیرو. 78

4-6- ملزومات شبیه سازی و طراحی.. 80

4-7- بلایای طبیعی.. 83

4-8- منابع توزیع شده و شبکههای کوچک و ادغام منابع قابل احیاء:85

4-9- منابع توزیعی.. 98

4-10- عملیات زمان واقعی.. 98

4-10-1- نقص ها98

4-10-2- خطرات در عملیات... 99

4-10-3- کنترل توزیعی و مرتبهای (نظارتی) زمان واقعی:100

4-11- ارزیابی عملیات... 103

4-11-1- نیازهای ماتریسهای جدید کارایی سیستم.. 103

4-12- سایر ملاحظات... 104

4-12-1- تغییر دیدگاه سازمانی.. 104

4-12-2- موضوعات مربوط به امید به زندگی.. 104

4-12-3- تداوم تجارت... 105

4-12-4- پیادهسازی تکاملی.. 106

4-12-5- نیازهای R و D... 106

4-13- کشفیات فصل.. 108

فصل پنجم: تأمین cyber برای شبکهی هوشمند

5-1- مقدمه. 111

5-2- از دست رفتن سیستمهای مرکز کنترل.. 115

5-3- سیستمهای ارتباطات... 116

5-4- بیسیم.. 118

5-5- ساختار فرمان و کنترل.. 119

5-6- اهمیت کنترل و نظارت متمرکز زمان واقعی.. 121

5-7- از دست دادن کنترل و ارتباطات... 121

5-8- دلایل از دست رفتن کنترل و ارتباطات... 123

5-9- محلهای بالقوه برای از دست رفتن کنترل یا ارتباطات... 124

5-10- پیامدهای از دست رفتن کنترل و ارتباطات... 124

5-11- مدل امنیتی عمیق دفاعی.. 126

5-12- مدیریت ریسک... 129

5-13- نیاز به فراند تصدیق قوی و قابل تطبیق.. 130

5-14- هماهنگی استانداردها و تکامل فرایند. 131

5-15- افزایش پیچیدگی در اداره کردن دارایی.. 134

5-16- برقراری تعادل در منابع داخلی و خارجی ریسک سیستم.. 137

5-17- استفاده از تعیین استاندارد ریسک برای مجتمع سازی و یکپارچگی شبکهی هوشمند. 138

5-18- ریسکهای نامشخص در هنگام استنتاج شبکهی هوشمند. 139

5-19- سایر ملاحظات... 143

5-19-1- امنیت فیزیکی دارایها در خارج از مرکز کنترل.. 143

5-19-2- برنامه ریزی متداوم و برنامه ریزی حادثه. 147

5-20- نیازهای R&D... 149

5-20-1- امنیت cyber. 149

5-21- محاسبهی تودهی انبوه151

5-22- توانایی های محاسبه. 153

5-23- کشفیات فصل.. 154

فصل ششم: نتایج و پیشنهادات

6-1- نتایج و پیشنهادات... 156

6-2-پیشنهادات... 158

ضمیمه 1: استانداردهای شبکهی هوشمند و قابلیت اطمینان.. 159

منابع.. 162

 فهرست جداول

عنوان صفحه

جدول 1– مجتمع سازی موفق ابزارها و سیستم­های شبکه هوشمند7

جدول 2- تکنولوژی­های شبکه­ی هوشمند- سیستم­ها و ابزارها 29

جدول 3: تاثیرات محتمل شبکه هوشمند70