smart powetr grids

1©2016 Amir Jafari – www.amir-Jafari.com

Smart Power Gridsشبكه هاي هوشمند الكتريكي

عناوين2

مقدمههوشمند شبكه معماريهوشمند شبكه اطالعات آوري فن مفهومي مدلهوشمند شبكه ارتباطي آوري فن در نياز مورد هاي استاندارد و ها آوري فنمختلف ارتباطي هاي آوري فن مقايسهاطالعات تبادل هاي استانداردارتباطي نيازهاي و هوشمند شبكه كاربردي هاي برنامههوشمند شبكه استانداردهايهوشمند شبكه در ارتباطات آوري فن مديريت و امنيتايران برق صنعت مخابرات الزامات و ويژگيهاو جنوبي كره هوشمند شبكه راه نقشه KEPCOهوشمند شبكه و شبكه ريز با مرتبط تجهيزات و قدرت هاي سيستم فروشندگان

©2016 Amir Jafari – www.amir-Jafari.com

مقدمه3

اياالت انرژي وزارت گزارش اساس بر .باشد مي حاضر قرن در مسائل ترين مهم از يكي انرژي • گذشته سال 20 طي در درصد 5.2 ساالنه آمريكا متحده اياالت در برق مصرف و تقاضا متحده،.است يافته افزايش

"طبيعتا آيد مي بدست انرژي منابع از مستقيم غير بطور "معموال الكتريكي انرژي اينكه به نظر • از يكي و داشت خواهد وجود كننده مصرف تا انرژي انتقال و توليد سيستم در الكتريكي اتالف .باشد مي امروزي دنياي در توجه قابل موارد

در توزيع و توزيع فوق انتقال، بخش در ايران برق شبكه تلفات شده، گزارش رسمي آمار مطابق• كه شود مي شامل را كشور خالص توليدي الكتريكي انرژي كل از درصد 98.14 از بيش 1390 سال.است توجه قابل بسيار

آن طبع به و جهان جمعيت رشد ايي، گلخانه گازهاي و كربن انتشار افزايش جهاني، گرمايش• انرژي از استفاده به كه داشت آن بر را جهان صنعتي و پيشرفته كشورهاي ، انرژي تقاضاي افزايش

.نمايند اقدام برق شبكه با آنها يكپارچگي و پذير تجديد هاي


مقدمه4

و آمد بدست پذير تجديد انرژي هاي راه از جهاني مصرفي انرژي از ٪18 حدود 2006 سال در • ، هاي آوري فن با ژنراتور، هزاران تركيب در كوچك و بزرگ مقياس پراكنده مولدهاي از استفاده.است گسترش حال در جهان سراسر در روز به روز مختلف هاي قدرت و جريان، ولتاژ، سطح

از زيادي تعداد حاوي و است برخوردار بااليي اهميت از يافته توسعه كشورهاي در برق شبكه• جغرافيايي لحاظ از كه باشد مي توزيع فيدر و قدرت، ترانسفورماتور ژنراتور، :پيوسته هم به اجزاي مولدهاي از استفاده و ها ايستگاه ژنراتورها، گسترش با اين بر عالوه .هستند گسترده بسيار

نتيجه در است افزايش حال در آن تلفات پذيري، آسيب ، برق شبكه پيچيدگي،(DG( پراكنده .باشد مي پيچيده كنترلي و امنيتي هاي مكانيسم به نياز

جريان كه طوري به است، شده طراحي متمركز سيستم يك عنوان به حاضر حال در برق شبكه• .است جريان در طرفه يك صورت به توزيع و انتقال خطوط بوسيله مشتري محل به نيروگاه از برق


مقدمه5

جريان و الكتريكي انرژي طرفه دو ارتباط نمودن فراهم با برق هاي شبكه جديد نسل حاليكه در . • پذيري، انعطاف اطمينان، قابليت با الكتريكي انرژي نتيجه در و دارند باالتري هوشمندي اطالعات.گردد مي مصرف و تحويل باالتري امنيت و كارآمدي،

.شود مي شناخته هوشمند شبكه عنوان به اي گسترده طور به جديد، رويكرد اين•

سازي يكپارچه طريق از پيشرفته سيستم يك به دستيابي واقع در هوشمند شبكه اصلي هدف• جديد نسل و موجود برق شبكه هاي زيرساخت به ارتباطات و اطالعات آوري فن هاي زيرساخت حداكثر به و پذير تجديد هاي انرژي هاي سيستم از كامل برداري بهره منظور به ،توزيع سيستمباشد مي برق شبكه كل انرژي وري بهره رساندن


مقدمه6

برقموجود شبكه شبكه هوشمند

يكيالكترومكان يجيتالد

طرفه يكارتباط ارتباط دو طرفه

متمركز توليد پراكنده يمولدها

يسلسله مراتب ) Network( شبكه

محدود هايسنسور سراسري هايسنسور

)Blind(كور يتورينگخود مان

ترميم دستي ترميميخود

)Blackout(ي هاشكست ها و خاموش تطبيقي و جزيره ايي

تست دستي تست از راه دور

كنترل محدود يركنترل فراگ

انتخاب هاي محدود براي مشتري انتخاب هاي گسترده براي مشتري

شبكه هوشمند در مقايسه با شبكه هاي برق موجود


مقدمه7

حركت به سمت شبكه هوشمند

شبكه برق موجود ©2016 Amir Jafari – www.amir-Jafari.com

مقدمه8

.است آن مكمل بلكه باشد، موجود برق شبكه براي جايگزيني نبايد و تواند نمي هوشمند شبكه

تكاملي مسير يك در و كند همزيستي موجود برق شبكه با بايد هوشمند شبكه ديگر عبارت به .كند اضافه موجود شبكه به را خود هاي ظرفيت و ها، ويژگي ، ها قابليت

و ها آوري فن نمودن اضافه ، ارگانيك رشد كه است هوشمند شبكه توپولوژي ايجاد مستلزم امر اين.كند فراهم را موجود شبكه با سازگاري

نام به اساسي ساختارهاي سازي يكپارچه طريق از هوشمند شبكه تكامل و رشد كه رود مي انتظار .گردد فراهم هوشمند شبكه ريز


مقدمه

گردد مي تعريف انرژي توزيع هاي سيستم از پيوسته هم به شبكه عنوان به هوشمند شبكه ريز.كند فعاليت برق شبكه از مجزا حتي يا و اتصال با تواند مي كه )منابع و بارها(

و جغرافيايي خصوصيات اوليه، انرژي منابع تركيب بار، تنوع به توجه با هوشمند هاي شبكه ريز.شد خواهند ساخته مختلف هاي سازه و ها، دارايي ها، قابليت با ، ديگر عوامل و منطقه اقتصادي

طريق از كه باشد مي اي يكپارچه هوشمند هاي شبكه ريز شامل هوشمند شبكه رود مي انتظار خواهند دستورات و اطالعات برق، جريان مبادله به و اند پيوسته هم به اختصاصي هاي شاهراه .پراخت

9


مقدمه10

ريز شبكه هوشمند


معماري شبكه هوشمند

IEEE استانداد توسط هوشمند شبكه همكارپذير مرجع مدل P2030و NIST .است گسترش و تكميل درحال و تهيه2010

سطح در مختلف ديدگاه سه در هوشمند شبكه معماري از مفهومي توصيف يك ها استاندارد اين

.كنند مي بيان را اطالعات فناوريهاي -3 و ارتباطات آوري فن -2 قدرت، سيستمهاي -1 :كالن

تغيير درحال فناوريهاي پذيراي تا شوند طراحي طوري بايستي فناوريها دسته سه اين معماريهاي .شدن خارج ازرده و كهنگي با شدن مواجهه بدون شوند فردا و امروز

11



باشد مي بررسي قابل ديدگاه سه از هوشمند شبكه معماري:ها، دستگاه شامل كه الكتريكي انرژي مصرف و تحويل توليد، آن هدف :قدرت هاي سيستم

.است عملياتي مفاهيم و كاربردي، هاي برنامه در كاربردي هاي برنامه و ها، دستگاه ها، سيستم ميان ارتباط ايجاد آن هدف :ارتباطات آوري فن

.است هوشمند شبكه چارچوبفن شامل همچنين .است اطالعاتي جريان مديريت و فرآيندها كنترل آن هدف :اطالعات آوري فن

دارند عهده بر را اطالعاتي جريان امنيت و كنترل ، مديريت پردازش، ذخيره، كه باشد مي هايي آوري

12



همكاري قابليت)Interoperability( معنا ديدگاه سه اين گرفتن نظر در با است هوشمند شبكه سه اين در مشترك صورت به كه هستند، تعريف قابل حوزه 7 معماري، اين طريق از .يافت خواهددارند وجود ديدگاه

13


مدل مفهومي فن آوري اطالعات شبكه هوشمند

هوشمند شبكه )ريز( اطالعات آوري فن و قدرت سيستم مفهومي مدل14


مدل مفهومي فن آوري اطالعات شبكه هوشمند

هوشمند شبكه حوزه 7 مختلف اجزا مخابراتي ارتباطات نحوه15


فن آوري ها و استاندارد هاي مورد نياز در فن آوري ارتباطي شبكه هوشمند16

ها، آوري فن .كند مي پشتيباني را ارتباطي هاي شبكه از اي گسترده مجموعه ارتباطات، آوري فن انداز چشم زير دسته سه در هوشمند شبكه مختلف اجزا بين ارتباطات ايجاد براي نياز مورد هاي استاندارد و ها پروتكل :گردند مي بررسي

IAN وHAN،BAN هاي شبكه نياز مورد هاي آوري فن .1

LAN وFAN،NAN هاي شبكه نياز مورد هاي آوري فن .2

WAN هاي شبكه نياز مورد هاي آوري فن .3



:IAN وHAN،BAN هاي شبكه نياز مورد هاي آوري فن .1 عنوان به معمول طور به و هستند متفاوت آن به شده متصل هاي دستگاه تعداد و اندازه در مشتري شبكه مي بندي طبقه)IAN(صنعتي هاي شبكه و،)BAN(تجاري هاي شبكه،)HAN(خانگي هاي شبكه.شوند

:LAN وFAN،NAN هاي شبكه نياز مورد هاي آوري فن .2 مي فراهم كنترل حوزه با را فيدر و ، هوشمند ريزشبكه/DER هوشمند، كنتورهاي ارتباطNAN شبكه ايجاد كنترل حوزه با را فيدر و ، هوشمند ريزشبكه/DER توزيع، هاي پست ارتباطFAN شبكه .كند

.كند مي فراهم را مهم كنترلي دستورات انتقال و ضروري هاي دارائي با ارتباطFAN شبكه همچنين .ميكند



WAN هاي شبكه نياز مورد هاي آوري فن .3 .كند مي فراهم كنترل حوزه با را ها پست وBack-haul انبوه، توليد هاي شبكه ارتباطWAN شبكه،FAN،NAN پراكنده، انرژي منابع،WAN هاي شبكه با كنترل حوزه ارتباطBack-haul شبكه با ارتباط برايFAN وNAN هاي شبكه "معموال .كند مي فراهم را غيره و)DAP(توزيع دسترسي نقطه.كنند مي استفادهBack-haul يك از بيش ازWAN شبكه


شبكه زير هر در استفاده مورد هاي آوري فن

فن آوري ها و استاندارد هاي مورد نياز در فن آوري ارتباطي شبكه هوشمند

فن آوري هاي ارتباطي زير شبكه

HAN،BANو IAN) شبكه محلي بي سيمWi-Fi ،(Zigbee ،6LoWPAN ،بلوتوث ،BPL ،HomePlug

FAN،NANو LAN ،شبكه محلي بي سيم (اترنتWi-Fi،( ،پي ال سي BPL، ارتباطات تلفن همراه) GSM,GPRS,3G,HSPA,LTE ،( xDSL،FTTH،PSTNوايمكس،

WANSonet/ SDH ، WDM/DWDM/ارتباطات مايكروويو ، راديو ترانك، ماهواره ،VSAT

19


مختلف ارتباطي هاي آوري فن مقايسه

مقايسه فن آوري هاي ارتباطي مختلف

كاربرد پوشش جغرافيايي نرخ داده طيف فركانسي فن آوري

GSM900/1800 بي سيم كيلومتر 10- 1يه بر ثانيلوبيت ك14.4 مگاهرتز

GPRS900/1800 بي سيم كيلومتر 10- 1يه بر ثانيلوبيت ك64 مگاهرتز

3G900/1800/2100 2 - يه بر ثانيلوبيت ك144 مگاهرتز يه در ثانيتمگاب

بي سيم كيلومتر 10- 1

LTE900/1800/2100/2600 مگاهرتز

مگا بيت بر 36 مگا بيت downlink -(86(ثانيه

) uplink( بر ثانيه

بي سيم كيلومتر 5- 1

WiMax2.5/3.5/5.8 (ثابت)يه در ثانيت مگاب75 گيگا هرتز

)متحرك (يه در ثانيت مگاب15

)، NLOS كيلومتر (1-5) LOS كيلومتر (10-50

بي سيم

20




PLC) خطوط فشار قوي)

هرتز يلو ك40 از يراندر ا هرتزيلو ك400تا

يلو ك64 تا يه بر ثانيت ب50يه بر ثانيتب

ي طوالنيارفواصل بس يلومتر ك500 تا يحت

بدون تكرار كننده

يقانتقال اطالعات از طر يخطوط انتقال انرژ

يكي الكتر

ZigBee868.3مگاهرتز

مگاهرتز902-928

مگاهرتز2400-2483.5

يه بر ثانيلوبيت ك20



بي سيم متر 30

Wi-Fi548، 36، 24، 18، 12، 9، 6 يگاهرتز گ ، يه در ثانيت مگاب54

متر، در 35داخل سالن: متر120 باز: يفضا

بي سيم

21




)6,7,8,10,11,13,15,18,23,26,28,32,38,42(مايكروويو هرتزيگاگ

باتوجه به فركانس يه بر ثانگيگا بيت 2 و قطر انتن يكار

محدوده پوشش .ي كند مييرتغ

كيلومتر 130 تا 5

سيستم انتقال راديويي

SDH -1/4/16/64 STM

E1=STM63

سيستم انتقال نامحدود

DWDM -80 سيستم انتقال نامحدود يه بر ثانگيگا بيت

22



اترنت .شود مي استفاده محلي سيمي هاي شبكه در گسترده طور به اترنت

IEEE استاندارد اساس بر كه باشد مي فريم بر مبتني آوري فن يك اترنت .باشد مي802.3

IEEE با استفاده براي مختلف فيزيكي هاي اليه جمله از استانداردهاي شامل كه اند شده معرفي802.310BASE-T, 100BASE-FX, 1000BASE-SX, 10GBASE-Eاترنت شبكه يك .باشد مي

LAN/WANباشد مي زير هاي دستگاه از برخي يا تمام شامل

پروتكل از مشترك انتقال محيط در تصادم مشكل حل منظور به . روتر ، سوييچ ، بريج ، هاب ، كننده تكرار CSMA/CDشود مي استفاده.



بيسيم هاي شبكه در سيم بي هاي شبكه .شود مي استفاده مختلف، اهداف با و متفاوت ابعاد در سيم بي هاي شبكه از امروزه.شوند مي تقسيم اصلي خانواده چهار



Zigbee6 وLoWPAN

ZigBee6 وLoWPAN استاندارد اساس بر شده تهيه ارتباطي هاي آوري فن دو IEEE 802.15.4 .باشند مي .دارد كاربرد پايين داده نرخ با سيم بي عمومي هاي شبكه در استاندارد اين

به باشد مي عمومي فضاهاي در سيم بي هاي شبكه براي پروتكل ترين محبوب استاندارد اين حاضر حال در .دارد كه پاييني هزينه و شبكه در باال پذيري انعطاف كم، برق مصرف دليل

متحرك و حمل قابل ثابت، هاي دستگاه نمودن متصل با سازمانده خودAd-Hoc شبكه يك استاندارد اين.كند مي ايجاد

RFD(يافته كاهش عملكرد دستگاه يك يا و)FFD( كامل عملكرد دستگاه يك تواند ميZigBee دستگاه.باشد)



PLCمتوسط و ضعيف فشار توزيع خطوط در )DLC،BPL،HomePlug( .ميكند استفاده باال فركانس امواج از انتقال براي مخابراتي زيرساخت عنوان به نيرو توزيع شبكه:دارد اصلي خانواده دو حوزه اين درPLC شبكه

/MV هاي ايستگاه هايPLC اتصال هدفش كه توزيع شبكه.1 LVاين ..است همديگر به قرار استفاده مورد نيز تركيبي صورت به توانند مي ها روش اين گيرد، مي صورت مختلفي هاي روش به اتصال مانند ديگر هاي تكنولوژي و نوري فيبرهاي از استفاده متوسط، ولتاژPLC تجهيزات از استفاده با :گيرند

LMDS

مشتري اتصال هدفش و كند مي متصل بيرون به را خانه كه خارجيPLC يا دسترسي شبكه.2 خطوط طريق از را )خانگي تجهيزات( هاCPE ياPLC هاي مودم شبكه، از بخش اين .باشد مي ايستگاه به

شبكه به كننده مصرف اتصال محل برق، پريزهاي .كند مي متصلPLC ترانسفورماتورهاي به پايين ولتاژ .باشند مي ارتباطي



:نمود اشاره زير موارد به توان ميPLC سيستم نوع اين مختلف كاربردهاي جمله از

HomePlug( خانگي سازي شبكه خانگي، تجهيزات كنترل 1.0،HomePlug AVو AV2،CC HomePlug،HomePlug BPL(،اينترنت به دسترسي )BPL،IEEE P1901(،پخش

. تقاضا مديريت و خودكار گيري اندازه تلفن، راديويي، برنامه هاي



است، ناهمگون عناصر از ايي مجموعه هوشمند شبكه ارتباطي ساخت زير اينكه دليل به .باشد مي پذير انعطاف بسيار

پروتكل يك از گيري بهره با بايد شود متصل هوشمند شبكه به دارد تصميم كه ايستگاهي .كند تزريق شبكه به را خود هاي داده مناسب

TCP/IP مدل از اول اليه در خاص استاندارد يك از استفاده در خاصي اجباري بنابراين.است نشده تعيين

.باشد مي متنوع هاي شبكه از شبكه يك هوشمند شبكه كه كرد بيان توان مي عبارتي به


فن آوري ها و استاندارد هاي مورد نياز در فن آوري ارتباطي شبكه هوشمند

كنند مي ايفا هوشمند شبكه كلي چارچوب در را مهمي نقش ارتباطي هاي زيرساخت. هدف با آنها شرايط مورد در اطالعات آوري جمع منظور به شبكه در مرتبط اجزاي تمامي به تصالا

.است ضروري امري نگهداري و تعمير نظارت، كنترل،شده اشاره ويژگيهاي به دستيابي براي كاربردي هاي برنامه و پيشرفته هاي آوري فن ادغام با

توليد شبكه اين بيشتر كنترل و تحليل تجزيه، منظور به ها داده از زيادي حجم هوشمند، شبكه.شد خواهند

به رسيدگي براي ارتباطي زيرساخت مناسبترين انتخاب و ارتباطي نيازهاي تعريف رو، اين از سيستم كل سراسر در صرفه به مقرون و امن اعتماد، قابل سرويس يك ارائه و خروجي هاي داده

.است ضروري

هاي نيازمندي از كاملي درك كه است الزم ،هوشمند شبكه براي زيرساخت يك طراحي منظور به نياز براساس و گوناگون مقاصد براي را مختلف ارتباطي هاي آوري فن توان مي .باشيم داشته آن

.نمود استفاده كاربردي هاي برنامه از يك هر هاي مندي

30


استاندارد هاي تبادل اطالعات

هوشمند گيري اندازه استانداردهاي

براي مختلف الزامات اينرو از شوند، برده كار به مختلف هاي شيوه به است ممكن هوشمند كنتورهاي .شود مي استفاده گيري اندازه ارتباطي هاي سيستم بار يك شايد( دارد شده ثبت انرژي هاي داده محدود هاي انتقال به نياز تنهاAMR كنتور خودكار قرائت

شايد( دارد طرفه دو مكرر ارتباطات به نيازAMI پيشرفته گيري اندازه ساخت زير كه حالي در )ماه در.)دقيقه 30هرIEC ANSIو62056 C12.22سيستم توصيف به كه هستند استانداردهايي از مجموعه دو

.پردازند مي هوشمند هاي كنتور براي باز ارتباطي هاي IEC مشخصات از اي مجموعه تحت را هوشمند گيري اندازه كاربرد و انتقال هاي اليه62056

.كند مي معرفيCOSEM نام به ANSI C12.22را خارجي هاي سيستم از/به ها كنتور ي داده دريافت و ارسال نحوه

.كند مي مشخص

31



Modbus

MODBUSشده متصل هاي دستگاه بين ارتباط و است كاربرد اليه در رساني پيام پروتكل يك .كند مي فراهم را مختلف هاي هاي شبكه و ها باس داخل

بر ناهمزمان سريال انتقال از استفاده با يا و اترنت طريق از تواند مي طريق از تواند مي پروتكل اين EIA روي 232،EIA 422،EIA .باشد اجرا قابل نوري فيبرهاي و485

پروتكل اجراي ترين رايج MODBUSروي بر EIA485باشد مي. استانداردEIA اتصال براي اي گسترده طور به كه است ناهمزمان ارتباط از اي نمونه،232

RS عنوان به رسمي طور به و شود مي استفاده كوتاه فواصل در كامپيوتر به ترمينال تجهيزاتشود مي شناخته232

32



Modbus

33

MODBUSمقايسه دو پياده سازي


استاندارد هاي تبادل اطالعاتDNP3

DNP3جمع تجهيزات مختلف انواع بين ارتباطات براي ارتباطي هاي پروتكل از اي مجموعه IEEE استاندارد يك عنوان بهDNP3 .باشد مي داده كنترل و كننده به1815-2010 است رسيده تصويب

پروتكل DNP3است شده تشكيل اليه پنج از. كاربر اليه DNP3باينري سيگنال و آنالوگ هاي خروجي و باينري و آنالوگ هاي ورودي تواند مي

.كند دريافت را مستر ايستگاه DNP3هاي ايستگاه معمول طور به و كند مي ارسال را اطالعات هاي درخواست

DNP3 مستر ايستگاه يك حال، اين با .دهند مي پاسخ ها درخواست اين بهDNP3 اسليو.نمايد اطالعات ارسال به اقدام اطالعات، درخواست بدون است ممكن

فيزيكي اليه DNP3مانند سريال ارتباطي هاي پروتكل از معموال EIA EIA و232 485 تهيه اترنت اتصاالت روي بر اجرا قابلDNP3 كاربردي هاي برنامه تازگي به .كند مي استفادهاند گرديده

34



DNP3گيري كار به با رايج هاي معماري DNP3

35



IEC 60870-5

استاندارد سري IEC فرامين و داده ارسال جهت اعتماد قابل و ساده پروتكل يك،60870-5 يا و دائم )ثانيه بر بيت كيلو 64 تا( سرعت كم ارتباط يك روي جغرافيايي گسترده هاي سيستم از/به.كند مي تعريف راdial-up صورت به

با پروتكل اين EPAمدل از اليه سه از استفاده با OSIخاص پروتكل، اين .كند مي تبعيت طراحي اسكادا هاي سيستم براي مناسب زماني پاسخ گرفتن جهت سرعت كم مخابراتي هاي شبكه.است شده

36



IEC 60870-5تعريف استاندارد

IEC 60870-5-1 قالب هاي ارسالي

IEC 60870-5-2 روش هاي انتقال لينك

IEC 60870-5-3 ساختار كلي از داده هاي كاربردي

IEC 60870-5-4 تعريف و كد گذاري المان هاي كاربردي

IEC 60870-5-5 قالب هاي توابع عملكردي پايه

IEC 60870-5-101 استاندارد همراه براي كارهاي اساسي كنترل از راه دور

IEC 60870-5-101 A1 براي توسعه 1اصالحيه شماره Time Tag هايIEC-101

IEC 60870-5-101 A2 براي تعاريف تكميل كننده 2اصالحيه شماره IEC-101

IEC 60870-5-102 استاندارد همراه براي انتقال مجموعه هاي يكپارچه در سيستم هاي قدرت

IEC 60870-5-103 استاندارد همراه براي اطالع رساني از تجهيزات حفاظتي

IEC 60870-5-104 دسترسي به شبكه برايIEC-101 با استفاده از پروفايل استاندارد انتقال

37



IEC 60870-5-101

شد طراحي برق اسكاداي سيستم جهت 1995 سال در پروتكل اين.

پست بين و ها پست در كنترل تله تجهيزات بين متقابل عملكرد برقراري امكان پروتكل اين از هدف هاي شبكه مانيتورينگ و كنترل در بيشتر آن كاربرد لذا بود، متفاوت سازندگان از كنترل مراكز و

.است جغرافيايي لحاظ از گسترده

هاي پروتكل IEC .روند مي بكار آب و برق نفت،گاز، صنايع در "عمدتاDNP3 و101

DNP3مقابل در و باال حجم با داده كمي تعداد IEC را كمتر حجم با داده بيشتري تعداد101.كنند مي ارسال

38



معماري IEC .است )فيزيكي و داده پيوند كاربرد، هاي اليه( اليه 3 مدل براساس101,103

در اسكادا درخواست به بنا داده ارسال اولويت تغيير امكان IEC .دارد وجود101

انتقال سرعت IEC IEC در پردازش سرعت و ثانيه بر بيت كيلو 64 تا101 كيلو 9.6 حدود103IEC و ثانيه بر بيت كيلو 19.6 يا ثانيه بر بيت IEC .باشد مي سرعت در محدوديت بدون104

101حلقه -اي نقطه چند ستاره، -اي نقطه چند نقطه، به نقطه چند نقطه، به نقطه هاي ساختار .كند مي پشتيباني را اي

39


استاندارد هاي تبادل اطالعاتIEC 60870-5-104

شد طراحي برق اسكاداي هاي سيستم جهت 1998 سال در پروتكل اين.

پروتكل كاربرد اليه هاي داده از استفاده استاندارد، اين از هدف IEC هاي شبكه روي60870-5-101 .بودTCP/IP پروتكل توسط داده ديجيتال

عبارتي به .شود مي فراهم پروتكل اين توسط داده هاي گره بين همسطح ارتباط مقدمات ترتيب اين به IEC IEC شده شبكه نسخه104 .باشد مي101

اغلب و است متغير ها ايستگاه بين دور راه از كنترل هاي پيام انتقال براي نياز مورد زمان پروتكل اين در IEC پروتكل در نياز مورد زمان از تر طوالني .است101

. پروتكل IEC را فرامين ارسال زمان گيرنده پست تا دهد مي ارائه را زماني برچسب داراي فرامين104.كند چك

40


استاندارد هاي تبادل اطالعاتIEC 60870-5-104

شد طراحي برق اسكاداي هاي سيستم جهت 1998 سال در پروتكل اين.

پروتكل كاربرد اليه هاي داده از استفاده استاندارد، اين از هدف IEC هاي شبكه روي60870-5-101 .بودTCP/IP پروتكل توسط داده ديجيتال

عبارتي به .شود مي فراهم پروتكل اين توسط داده هاي گره بين همسطح ارتباط مقدمات ترتيب اين به IEC IEC شده شبكه نسخه104 .باشد مي101

اغلب و است متغير ها ايستگاه بين دور راه از كنترل هاي پيام انتقال براي نياز مورد زمان پروتكل اين در IEC پروتكل در نياز مورد زمان از تر طوالني .است101

. پروتكل IEC را فرامين ارسال زمان گيرنده پست تا دهد مي ارائه را زماني برچسب داراي فرامين104.كند چك

41


42

IEC 104و IEC 101مقايسه معماري



IEC 61850باشد مي پستها داخل در اترنت ارتباطات براي باز استاندارد يك. IEC استاندارد يك61850

نمايد مي تضمين را پست تجهيزات همكاري قابليت كه باشد مي توابع بر مبتنيشوند مي تقسيم زير بخشهاي به توابع اين:فيزيكي هاي دستگاه خودكار چك و زمان هماهنگي شبكه، مديريت :توابع پشتيباني سيستمحالت و تنظيمات پيكربندي، مديريت مديريت، افزار نرم :توابع نگهداري يا و سيستم پيكربندي

تست مختلف هايخطاها بازيابي و ها آالرم مديريت ، تعويض هاي پارامتر مجموعه :كنترلي و عملياتي توابعبار از يافتن رهايي و اينترالكينگ حفاظت، :اتوماسيون فرايند توابعIEC كنترل و پست تجهيزات از موجود مختلف اطالعات گرا، شي مدل يك از استفاده با61850

.كند مي توصيف را پست هاي كنندهاست شده داده شرح بعدي جدول در كه همانطور است، قسمت 10 شامل استاندارد اين

43



استاندارد ساختار IEC 61850 شرح قسمت

يمقدمه و مرور كل 1

واژه نامه 2

. ي و كمكيمنيا، سرويس هاي ) يسي (تداخل الكترومغناطEMI شامل يطي محيط شراياز، مورد نيفيت مانند كيازهاي عمومين 3

يستم، سيكربندي پيستم، (مشخصات سي مهندسي)، ابزارهاي و عملكردآيند فريستم، انواع پارامتر ها (سيل از قبي مهندسياز هاي نيمعرف 4 يفيت. كين و مستندات) و تضمIEDيكربندي پ

. هاگرهي منطقشامل رويكرد دستگاه هاي توابع و مدلي برايازارتباطات مورد ن 5

فراهم كند.SCL خود را بر اساس يمات تنظيد پست باداخل) - هر دستگاه SCLپست (يكربندي زبان پ 6

نرم افزار ، ي اتوماسيون پست برا اطالعاتي مورد نياز چهار بخش است و مدلي داراين قسمتا .يدر فيزات و تجهبراي پست يساختار ارتباط 7 را معرفي مي كند. و داده ها ي منطق هاي گرهي و كالسها ها داده دستگاهيگاهپا مدل ساختاري، منطقي با گره هاي شدهمدل ساز

اين بخش ها موارد زير را ارائه مي كنند: 9 و 8

نگاشت مشخصاتو ساختاترنت مربوط به و خدماتياء نگاشت اشيفتعار ) MMS(

هايامپنگاشت يفتعار GOOSE)پستهايعموم گراي شيدادرو ( وGSSEوضع) پستها) به اترنتيكل يدادرو يت

شده ي آنالوگ نمونه بردارير انتقال مقادمورد استفاده براي خدمات نگاشت

تست انطباق 10

44


برنامه هاي كاربردي شبكه هوشمند و نيازهاي ارتباطي

گردند مي بررسي هوشمند شبكه ارتباطي عمده ها نيازمندي قسمت، اين درتاخير زمانفركانس محدودهاطمينان قابليتها داده نرخامنيتخروجي توان

.كنند مي ايفا هوشمند شبكه كلي چارچوب در را مهمي نقش ارتباطي هاي زيرساخت-

آن هاي نيازمندي از كاملي درك كه است الزم هوشمند، شبكه براي زيرساخت يك طراحي منظور به - هر هاي مندي نياز براساس و گوناگون مقاصد براي را مختلف ارتباطي هاي آوري فن توان مي .باشيم داشته.نمود استفاده كاربردي هاي برنامه از يك

45



هوشمند شبكه كاربردي هاي برنامه راه نقشه46



پيشرفته گيري اندازه ساخت زير -1

AMIنظارتي، هاي سيستم هوشمند، هاي كنتور پيشرفته، سنسورهاي از يكپارچه سيستم يك ارتباطي شبكه يك كه باشد مي اطالعات مديريت هاي سيستم و كامپيوتر، افزار نرم و افزار سخت

ها كننده مصرف نتيجه در كند، مي ايجاد )ايي منطقه برق( كنترل كز مر و هوشمند كنتور بين طرفه دو.باشند داشته مشاركت انرژي مصرف مديريت در كه سازد مي قادر را

AMIارتباطي شبكه يك نيز آن بلكه باشد، نمي هوشمند كنتور فيزيكي كارگيري به معناي به تنها ميباشد اطالعات فناوري زيرساخت و پيچيده

براي ارتباطات آوري فن انتخاب AMIهر در مشتريان تعداد و گستردگي : با مستقيم بستگي داده ميزان پذيري، مقياس ، انرژي در انتظار مورد جويي صرفه اينترنت، به اتصال بودن دسترس در منطقه،

دارد انتظار مورد ارتباطي تاخير و نياز، مورد هاي

47



پيشرفته گيري اندازه زيرساخت-1

ممكن ارتباطات از برخي روبرو شكل جمع واحد به اقامتي هاي مكان از

جمع هاي واحد از و ، ها داده آوري مديريت سيستم به ها داده آوري

نشان راAMI در كنتور اطالعات .دهد ميرابط وسيله به هوشمند كنتورهاي

يك به شده، مجهز ارتباطي هاي آوري جمع واحد نام به مركزي واحد تشكيل و گردند مي متصل ها دادهدهند مي را NAN شبكه يك

48



)WAMS( گسترده مانيتورينگ سيستمهاي -2

اختيار در را شبكه دقيق و كامل يتوضع گسترده مانيتورينگ سيستمهاي عنوان تحت سيستمها اين ميدهد قرار كاربران

و دامنه مقادير ،ميباشد پراكنده مصرف و توليد واحدهاي داراي كه گسترده انتقال و توليد شبكه يك رد مقادير متداول هاي RTU .نيست يكسان شبكه مختلف نقاط در جريان و ولتاژ به مربوط فاز

زاويه WAMS سيستم در كه حالي در ميكنند عآوريـجم فاز زاويه گرفتن نظر در بدون را دامنه را ارزشي با اطالعات و دهـش تـثب االـب رعتـس اـب جريان و ولتاژ مقادير براي دامنه با همراه فاز .ميدهد قرار كاربران اختيار در شبكه ديناميكي وضعيت با رابطه درسيستم WAMS داديـتع شامل PMU نصب شبكه مختلف نقاط در جغرافيايي لحاظ از كه ميباشد

در .يكنندـم لـمنتق PDC ايـسيستمه به را اطالعات باال دقت با زماني بـبرچس اـب و دهـش طريق از اطالعات ذخيره همزماني ،جريان و ولتاژ ،فركانس اندازهگيري بر عالوه PMU ايـتمهـسيس

GPS همزمان طور هـب مختلف ايستگاههاي در فاز اختالف كه ميسازد مهيا را امكان اين و گرفته صورت مينمايد ايفا را مهمي نقش شبكه كيفي ارزيابي در اطالعات همزماني .شود اندازهگيري

49



)DMS(توزيع مديريت -3

توزيع مديريت سيستم DMSشبكه متصديان توسط كه است ايي كاربردي هاي برنامه از اي گزيده تالشي براين، عالوه ؛ نمايد بهينه و نظارت كنترل، را توزيع شبكه كارايي تا شود مي گرفته كار به توزيع .سيستم پيچيدگي كردن مديريت جهت در است

سيستم نهايي هدف DMSدر پيشرفت ايجاد همچنين و ترميم خود و هوشمند توزيعِ سيستم يك ايجاد مديريت به منجر بايدDMS يك .است سيستم عملكرد كارآمدي و بهينگي آن، اطمينان و تامين كيفيت

.شود مشتري بيشتر رضايت و جديد خدمات ارائه شبكه، هاي دارايي بهترِ

هاي سيستم اساس بر توزيع مديريت هاي سيستم امروزه SCADAباشند مي موجود. استانداردهاي از برخي IEC 62357, IEC 61970،IEC توصيف به كه هستند موجود61968

پردازند مي مراتبي سلسله ساختار يك در آنها ارتباطات و شبكه مختلف اجزاي

50


برنامه هاي كاربردي شبكه هوشمند و نيازهاي ارتباطي51

ساختار و مولفه هاي اصلي DMS



پست اتوماسيون -4

پست اتوماسيون هاي سيستم بوسيله آنها هاي دستگاه تمامي و باشند مي برق شبكه كليدي عناصر از ها پست گردند مي حفاظت و كنترل، نظارت،

فناوري و استاندارد ملي موسسه )NIST(،استاندارد IEC و پست اتوماسيون در استفاده براي را61850.است شده شناخته رسميت به هوشمند شبكه محيط در حفاظت كاربردي هاي برنامه

تقاضا به پاسخ مديريت -5

تقاضا به پاسخ مديريت )DRM(تعادل به رسيدن براي پيك شرايط در بار و انرژي تقاضاي كنترل مستلزم اطمينان قابل عمليات و موجود انرژي از بهينه استفاده به منجر كه است، الكتريكي انرژي تقاضاي و عرضه بين .گردد مي قدرت سيستم كل از تر ارزان و ترTOU،CPP،EDP،ED-CPPو RTPرا برق قيمت حاضر حال در كه هستند هاي مكانيسم از برخي

كه است، تقاضا به پاسخ خودكار مدرن سيستم يكOpenADR .كنند مي مشخص مختلف شرايط و زمان در به پاسخ براي سروري-كالينت و پراكنده ساخت زير يك و باشد مي(Open-Source( باز منبع صورت به

كند مي سازي پياده تقاضا

52



قطع مديريت -6

قطع مديريت هاي سيستم )OMS(و تجزيه مجدد، بازگشت خدمات قطع، محل بيني پيش وظيفه .دارند عهده بر را اطمينان قابليت گزارش و كاركنان، مديريت قطع، بيني پيش و تحليل

افزار نرم با قطع مديريت سيستم هاي اينترفيس سازي يكپارچه طريق از توان مي را پيشرفته توابع اين و تماس، مراكز مشتري، اطالعات هاي سيستم،AMR خودكار قرائت هاي سيستم،SCADA هاي

داد انجام)GIS( جغرافيايي اطالعات هاي سيستمتوزيع اتوماسيون -7

كنند مي عمل نهايي كاربر و انتقال سيستم بين ارتباطي پل يك عنوان به برق توزيع هاي سيستم. ايي منطقه هاي برق براي برق، خدمات كيفيت و اطمينان قابليت كارايي، بهبود دليل به توزيع اتوماسيون

صورت به كردن اداره و كنترل نظارت، قابليت بودن دارا عنوان به توزيع اتوماسيون .دارد فراوان اهميت شده تعريف واقعي زماني هاي حالت در توزيع اجزاي كننده هماهنگ همچنين و ، دور راه از و خودكار

.كند مي ايفا برق توزيع فرايند در مهمي نقش توزيع اتوماسيون .است

53



سازي ذخيره و پراكنده پذير تجديد انرژي منابع -8

استاندارد IEEE IEEE استاندارد انجمن توسط قدرت سيستم با پراكنده توليد منابع اتصال براي1547IEEE استاندارد .رسيد تصويب به 2003 سال در كنترل و اطالعات، تبادل نظارت، دستورالعمل1547.3

كند مي ارائه را قدرت هاي سيستم به متصل پراكنده توليد منابعكنتور داده مديريت -9

خانه انرژي مديريت -10شبكه به خودرو -11 نقليه وسايل شارژ -12خط هوايي انتقال بر نظارت -13

54



هوشمند شبكه كاربردي هاي برنامه هاي نيازمنديزمان تاخير قابليت اطمينان نرخ داده امنيت برنامه هاي كاربردي

كيلو بيت بر 56 – 9.6باال پستيوناتوماسثانيه

ميلي ثانيه %15-200 99.0-99.99

يينظارت بر انتقال هوا خط

كيلو بيت بر 56 – 9.6باال ثانيه

ميلي ثانيه %15-200 99.0-99.99

كيلو بيت بر 56 – 9.6باال خانهي انرژيريتمدثانيه

ميلي ثانيه %300-2000 99.0-99.99

AMI كيلوبيت بر ثانيه 100-10باال كيلو 500براي هر گره،

-Backبيت بر ثانيه براي

Haul

ميلي ثانيه %2000 99.0-99.99

سيستمهاي مانيتورينگ ) WAMSگسترده (

كيلو بيت بر 1500-600باال ثانيه

ميلي ثانيه %15-200 99.0-99.99

كيلو بيت بر ثانيه 100-14باال پاسخ به تقاضايريتمدبراي هر گره

ميلي ثانيه تا چند %500 99.0دقيقه

55



هوشمند شبكه كاربردي هاي برنامه هاي نيازمندي ميلي ثانيه 2000% 99.0 كيلو بيت بر ثانيه 56باال قطعيريتمد

ميلي ثانيه 200-20% 99.99-99.0 كيلو بيت بر ثانيه 56-9.6باال يع توزيونتوماسا

كيلو بيت بر 100-9.6باال يع توزيريتمدثانيه

ثانيه 2 ميلي ثانيه- %100 99.0-99.99

ميلي ثانيه 2000% 99.0 كيلو بيت بر ثانيه 56باال داده كنتور يريتمد

ير پذيد تجديمنابع انرژ ي سازيرهپراكنده و ذخ

ثانيه 2 ميلي ثانيه- 300% 99.99-99.0 كيلو بيت بر ثانيه 56-9.6باال

دقيقه 5 ثانيه- 2% 99.99-99.0 كيلو بيت بر ثانيه 56-9.6باال خودرو به شبكه

دقيقه 5 ثانيه- 2% 99.99-99.0 كيلو بيت بر ثانيه 56-9.6باال يه نقليلشارژ وسا

56


برنامه هاي كاربردي شبكه هوشمند و نيازهاي ارتباطي57


الزامات تهيه طرح فن آوري ارتباطات در شبكه هوشمند58

تجزيه و تحليل الزامات و محدوديت هاي پروژه تجزيه و تحليل الزامات فنيتوصيف امكانات موجودمشخص كردن ترافيك شبكه مشخص كردن كيفيت خدمات مورد نيازQOSطراحي توپولوژي منطقي شبكه توپولوژي طراحي شبكهRedundant طراحي مدل آدرس دهيانتخاب پروتكل هاي مسيريابي و سوئيچينگتوسعه استراتژي هاي امنيت شبكهتوسعه استراتژي هاي مديريت شبكهخرابي مديريتتنظيمات مديريتكاربري مديريتكارايي مديريتامنيت مديريتطراحي فيزيكي شبكه


معماري منطقي فن آوري ارتباطات در شبكه هوشمند59


استانداردهاي شبكه هوشمند

هوشمند شبكه استانداردهاي

الكترونيك و برق مهندسان موسسه IEEE IEEE P2030 منظور بهIEEE استاندارد اولين:.است هوشمند هاي شبكه همكاري قابليت تعريف و بهتر درك براي دستورالعمل و راه نقشه نمودن فراهم

الكترونيكي علوم المللي بين كميسيون: IECهوشمند شبكه گروه IECاستاندارد 100 از بيش IEC،هاي استاندارد .است نموده توصيف كاربردي زمينه و توصيه IEC IEC و61970 61968 تهيه هوشمند شبكه در كاربردي هاي برنامه سازي يكپارچه منظور به كه هستند مرجعي هاي مدل

و برق پستهاي اتوماسيون استاندارد كه است،IEC 61850 مهم استاندارد از ديگر يكي اند گرديده از .باشد مي ها داده سازي ذخيره و ها برنامه گزارش حوادث، سريع انتقال ها، داده سازي مدل شاملIEC استاندارد ديگر، سوي را اطالعات تبادل و برق مديريت سيستم به مربوط امنيتي مسائل62351

.دهد مي پوشش

60




فناوري و استاندارد ملي موسسه : NISTو ها پروتكل سازي، استاندارد هاي تالش كنترل مسئول هاي شبكه براي امن و اعتماد قابل سازگار، هاي سيستم و خدمات نمودن فراهم منظور به ها مدل

از اي مجموعه و هوشمند شبكه معماري براي مفهومي مدل يك ارائه به اقدامNIST .باشد مي هوشمند.است برداشته هوشمند شبكه سايبري امنيت براي اوليه هاي گام و نموده استانداردها

بزرگ الكترونيكي و الكتريكي هاي سيستم در المللي بين شوراي :CIGREسازمان از يكي پستهاي در ارتباطي استانداردهاي بر كه است قدرت هاي سيستم در غيردولتي پيشرو المللي بين هاي

برق توليد هاي سيستم كنترل براي ارتباطات و اطالعات فناوري معماري همچنين و جديد و موجود.)هوشمند هاي كنتور مثال، عنوان به( .دارد تمركز

61




استاندارد المللي بين سازمان :ISOاست نموده هوشمند شبكه سازي استاندارد جهت در هاي تالش كنترل و اتوماسيون هاي سيستم ساخت در استاندارد تهيه :جمله از

ISO ISO خانه الكترونيكي هاي سيستم معماري و16484-5 / IEC 14543-3

ANSI آمريكا ملي استاندارد موسسه•

JISC ژاپن صنعتي استانداردهاي كميته•

62



هوشمند شبكه استانداردهاي كاربرد جزئيات نوع / نام استاندارد

IEC 61970 وIEC 61969

دستگاه ها ين تبادل داده ها ب براي) كه CIM (ي عمومي مدل اطالعاتيكارائه حوزه درIEC 61968 و در حوزه انتقالIEC 61970. ضروري استو شبكه ها

يعتوز

سيستم هاي مديريت انرژي

IEC 61850 ي هايستم دستگاه ها در سين ارتباط بكهاستاندارد باز و قابل انعطاف،يك پست را تعريف مي كند يوناتوماس

اتوماسيون پست

IEC 60870-6/TASE.2 ارتباطات بين مراكز كنترل يك استاندارد به منظور تبادل اطالعات بين مراكز كنترل

IEC 62351سيستم هاي امنيت اطالعات تعريف امنيت سايبري براي پروتكل هاي ارتباطي

IEEE P2030يت قابليف درك بهتر و تعريفراهم نمودن نقشه راه و دستورالعمل برا هوشمند ي شبكه هايهمكار

يكز ارتباطاتا مري همكاريتقابل

IEEE P1901ارتباطات تجهيزات داخل شبكه خانه الكتريكي وط خط توسط ارتباطات با سرعت باالياستاندارد برا

63



هوشمند شبكه استانداردهايITU-T G.9955 و

G.9956 AMIاتوماسيون توزيع، OSI مدل دادهيوند پيه و اليزيكي فيهشامل مشخصات ال

OpenADR و كنترل باري قيمتپاسخگوقيمت گذاري ديناميك، پاسخ به تقاضا

BACnetي از اجراپشتيباني كنترل و يون ساختمان، اتوماسي براي پروتكل ارتباطيك هوشمند يساختمان ها

اتوماسيون ساختمان

HomePlug هوشمند يلوسافن آوري ارتباطي مبتني بر خطوط الكتريكي به منظور ارتباط HANشبكه در

HAN

HomePlug Green PHY

تعيين كننده مشخصات فن آوري ارتباطي مبتني بر خطوط الكتريكي با هدف كاهش هزينه وتوان مصرفي

HAN

U-SNAPبه منظور ارتباط دستگاه هاي فراهم نمودن تعداد زيادي پروتكل ارتباطي به كنتور هاي هوشمندHANداخل شبكه

HAN

ISA 100.11a اتوماسيون صنعتي يك استاندارد باز براي شبكه هاي هوشمند

64



هوشمند شبكه استانداردهايSAE J2293تامين تجهيرات ماشينهاي برقي به ماشينهاي برقي يكي الكتري انتقال انرژياستاندارد برا

ANSI C12.22 پشتيباني ارتباطات در شبكه اطالعاتيAMI

ANSI C12.18 توسط پورت نوري اينفرارد ساختار داده هاانتقال AMI

ANSI C12.19 مدل اندازه گيري قابل انعطاف براي ساختار داده ها و ارتباطات اطالعات كنتورها

AMI

Z-Waveي برايگزينراه حل جا ZigBee اينترفيس هاي با استاندارد هاي كه802.11/b/g را پشتيباني مي كند

HAN

M-Busخواندن از راه دور همه نوع ي برايازالزامات مورد نكه يي استاندارد اروپايك كند يفراهم مرا كنتور

AMI

PRIME يك استاندارد باز جهاني به منظور فراهم نمودن قابليت همكاري بينفروشندگان مختلف

AMI

G3-PLC فراهم نمودن قابليت همكاري و امنيت سايبريAMI

SAE J2836و شبكه برقي يه نقليل در وساين پالگين ارتباط بي برقراريمورد استفاده برا برق

ماشينهاي برقي

SAE J2847 ماشينهاي برقي فراهم نمودن پيغامهاي ارتباطي بين ماشين هاي برقي و اجزاء شبكه هوشمند

65


امنيت و مديريت فن آوري ارتباطات در شبكه هوشمند

اطالعات .باشد مي اطالعات تبادل براي طرفه دو ارتباطات به وابسته شدت به هوشمند شبكه از برداري بهره مركزي، و بزرگ ژنراتورهاي از از ارسالي اطالعات مثال عنوان به هستند جريان در پراكنده صورت به همزمانها كننده مصرف و پراكنده هاي كننده توليد پستها،

فن متنوع هاي زيرساخت از استفاده و هوشمند شبكه به مشتري نفر ها ميليون شدن اضافه با آينده در سايبري حمالت يا ها داده سرقت خطر معرض در ايي شبكه چنين است ممكن ارتباطات، و اطالعات آوري

گيرد قرار مخرب

عمومي، هاي هزينه كنترل منظور به و شد خواهد منتقل حساس شخصي اطالعات ايي شبكه چنين در در اطالعات آوردن دست به .گردد مي استفاده اينترنت مانند ارتباطات و اطالعات فناوري هاي زيرساخت

خصوصي حريم به تجاوز امكان و باشد مجاز غير افراد توجه مورد است ممكن مشتريان مصرفي بارهاي مورد.دارد وجود مشتريان

66



دارد واقعي زمان در اطالعات امن و اعتماد قابل تحويل به نياز هوشمند شبكه. سنتي هاي تلفن سيستم و اينترنت جمله از ديگر هاي شبكه با هوشمند شبكه در اطالعات تبادل الگوي

.است متفاوتتاخير گونه هر توانند نمي حساس كاربردي هاي برنامه از برخي و بود خواهد كوتاه ارسالي هاي پيام طول

.دارند باال اطمينان قابل با ارتباط يك به نياز و كنند تحمل را اطالعات ارسال در زمانيداشت خواهد هوشمند شبكه بازدهي بر جدي اثرات امنيتي مسائل از ناشي وقفه گونه هر

اطالعات امنيت تضمين فرآينداطالعات ماندن محرمانهاطالعات صحت تضمينهويت احرازها پيام ساختن انكار قابل غير

67



اطالعات امنيت تضمين فرآيند68



اطالعات امنيت مديريت سيستم

عمومي و كالن الزامات1.

امنيتي كنترلهاي2.

69



عمومي و كالن الزامات

اجرا دامنه اهدفاطالعات امنيت كالن مشي خط سند اطالعات امنيت وانتظارات نيازها اطالعات امنيت كاري هاي روال و فرآيندها اطالعات امنيت هاي مسئوليت و ها نقش اطالعات امنيت راهبريداخلي مميزيبهبودرساني آگاهي و آموزش

70



امنيتي كنترلهاي

ارتباطات و شبكه امنيتشبكه امنيتي طرحاطالعاتي هاي دارايي فهرستامنيتي بندي زونداده هاي پايگاه زون امنيتسيم بي شبكه امنيتاينترنتي سرويسهاي با ارتباط امنيتامنيت IPسيستمهاي DMZفايروالينگنفوذ از جلوگيرياليه چند اطالعات امنيت تجهيزات

71




ارتباطات و شبكه امنيتاطالعات امنيت تجهيزات رساني روز بهشبكه سطح وقايع ثبتامن پيكربنديشبكه و سيستم مديران شبكه سازي جداشبكه مديريت ارتباطات امنيتپورت فيزيكي امنيتدهنده سرويس جداسازي

72




اطالعات و داده از حفاظت

كاربران اطالعات محرمانگي حفظقوي رمزنگاريرمز كليدهاي به دسترسي محدوديترمز كليد امن ذخيرهرمز كليد موردي و اي دوره تغييركاربرد بدون رمز كليد امحاء

73




افزارها نرم و ها سيستم امنيت

ويروس ضد از استفادهويروس ضد امنيت سطح از اطمينانسيستمها امنيتالگ( مميزي دنباله خودكار ذخيره و توليد(عمليات از توسعه و تست محيط جداسازياينترنتي پرداخت صفحه امنيتوب تحت آماده هاي برنامه از استفاده عدم

74




اطالعات و شبكه اجزاي دسترسي كنترل

كاركنان فرد به منحصر شناسهشبكه و سيستم مديران براي فاكتوري چند اصالت تصديقعبور كلمه امن مديريتاطالعات و شبكه اجزاي به اشخاص دسترسي كنترلدسترسي كنترل روالمتمركز روش به اشخاص دسترسي كنترلمحدود زماني بازه Session

75




آزمون و پايش

مميزي هاي دنباله مديريت Audit Trailsمميزي هاي دنباله از حفاظتسازي همزمان سيستم Time Synchronizationمميزي هاي دنباله پايشفايل صحت كننده بررسي File Integrity Checkerشبكه آزمونپذيري آسيب سنجشنفوذ تست

76




فيزيكي امنيت

فيزيكي دسترسي دوربينورود كنترل مكانيزمخروج و ورود ثبتشبكه پورت به فيزيكي دسترسي محدوديتمراجعين تردد كنترلدسترسي كنترل هاي داده امنيتشبكه اجزاي امن جابجاييسازي ذخيره هاي رسانه فهرستفيزيكي امن امحاء

77




اطالعات امنيت روالهاي و فرآيندها، مشي، خط

تغيير مديريت مشي خطاطالعات حفاظت مشي خطاطالعات امنيت مسئوليتهايامنيتي رساني آگاهي روالحوادث به رسيدگي طرححوادث به رسيدگي طرح بازبيني

78



هوشمند شبكه در ارتباطات آوري فن امنيتي هاي استاندارد IEC اطالعات و ارتباطات امنيت - مرتبط تبادلي اطالعات و برق هاي سيستم مديريت:62351

:از عبارتند استاندارد در امنيتي اقدامات از برخي بي كنترل، زدن دور انواع از برخي جمله، از خطراتي حمالت، خطر رساندن حداقل به براي هويت احراز•

ناراضي كارمند اقدامات و دقتيديجيتال امضاي طريق از ها موجوديت هويت احراز•رمزگذاري طريق از پيام و هويت تأييد هاي كليد محرمانگي•خرابكاري تشخيص•بازي حقه از جلوگيري•IEC استانداردهاي براي امنيت• IEC همچنين و مشتقات و60870-5 61850ها سيستم و شبكه مديريت•

79



هوشمند شبكه در ارتباطات آوري فن امنيتي هاي استاندارد NISTIR شبكه هاي مندي نياز و سايبري امنيت استراتژي مورد درNIST گزارش:7628

هوشمندNISIR مقدماتي گزارش(NIST( فناوري و استاندارد ملي موسسه• توسط كه نموده، منتشر را7628

.است يافته توسعهSGIP-CSWG كاري گروه

شبكه در خصوصي حريم حفظ و سايبري امنيت ريسك مديريت استراتژي و چارچوب شامل گزارش اين• .باشد ميAMI امنيتي هاي نيازمندي همچنين و هوشمند

شبكه در باال به پايين امنيتي تحليل پذيري، آسيب كالسهاي :شامل گزارش اين سوم جلد محتوايات• مي امنيتي هاي نيازمندي و هوشمند شبكه در سايبري امنيت براي توسعه و تحقيق هاي زمينه هوشمند،

.باشد

80



هوشمند شبكه در ارتباطات آوري فن امنيتي هاي استاندارد IEEE قابليت با پست(IED(الكترونيكي هوشمند هاي دستگاه برايIEEE استاندارد:1686

سايبري امنيت

NERC تالشهاي از استاندارد اين• CIPامنيت مورد در IEDاست گرديده ايجاد ها.

قابليت و پاسخگويي امنيت،" نيازمند آن كاربر كه است اييIED هر به انطباق قابل استاندارد اين• .باشد مي"IED از نگهداري و پيكربندي در بازرسي

كند مي پيشنهادIED از محافظت براي مختلفي هاي مكانيزم استاندارد اين•

81



هوشمند شبكه در ارتباطات آوري فن امنيتي هاي استاندارد ISO 27001

ISO/IEC استاندارد حاضر حال در• يا اطالعات امنيت مديريت سيستم استاندارد به كه27001ISMSعنوان به را آن زيادي كشورهاي كه است جهاني استاندارد ترين شناخته ، است مشهور .اند كرده انتخاب خود ملي استاندارد

كشور اطالعات تبادل فضاي امنيت عالي شوراي سوي از اجباري و تائيد مورد استاندارد حاضر حال در•.است ايران

فرآيندي مدل يك گيري بكار طريق از مديريتي فرآيندهاي و ريسك ارزيابي شامل استاندارد اين •PDCAهاي استراتژي همچنين و نوع هر از سيستم يك براي ريسك ارزيابي استاندارد اين .ميشود

.كند مي مشخص را خطرات كاهش براي امنيتي سيستم توسعه براي الزم

82


ويژگيها و الزامات مخابرات صنعت برق ايران

ايران برق صنعت در مخابرات مهم هاي كاربري

)توزيع و انتقال توليد، ( برق شبكه راهبري و مديريت براي الزم ارتباطات-1 ملي ديسپاچينگ مراكز توسط شبكه در برق توزيع و انتقال توليد، عمليات راهبري و كنترل ، مديريت

)SCC(آن پشتيبان و BSCC،ايي منطقه ديسپاچينگ )AOC(توزيع فوق ديسپاچينگ و RDC.پذيرد مي صورتصنعتي و كنترلي اطالعاتصوتي اطالعات

وحفاظت ريزي برنامه نياز مورد ارتباطات-2

بازاربرق موردنياز ارتباطات-3

83



ايران برق صنعت در مخابرات معماري و ساختار

برق شبكه راهبري و مديريت براي مخابرات معماري و ساختار-1

مختلف سطوح در ديسپاچينگ مراكز توسط شبكه در برق توزيع و انتقال توليد، عمليات راهبري و كنترل :گيرد مي صورت زير

)ولت كيلو 400 و 230(انتقال ايستگاههاي و بزرگ نيروگاههاي توليد كنترل:SCC ملي ديسپاچينگ•انتقال خطوط و ايستگاهها كنترل:AOC اي منطقه ديسپاچينگ•)ولت كيلو 132 و 66 ،63(توزيع فوق خطوط و ايستگاهها كنترل:RDC توزيع فوق ديسپاچينگ•

84




اينترفيس هاي ترمينال و مدارات طريق از قوي فشار ات تجهيز از خروج از پس اطالعات پست داخل در نياز صورت در و شدهHVI قوي فشار تجهيزات رابط سيستم وارد دارند، قرار مارشال تابلو داخل در كهRTU دور راه پايانه نام به ديگري بخش وارد سپس و شده اعمال آنها روي بر اوليه تغييرات سري يك و مايكروويو،PLC جمله از( مخابراتي هاي كانال كمك به اطالعات اين آن طريق واز شود مي

.شود مي داده انتقال كنترل مراكز به )فيبرنوري

و ديتا انتقال براي حاضر حال در كه مخابراتي محيطهاي كلي بطور DTSبكار كشوري برق شبكه در كابل و ايي اجاره خطوط گسترده، طيف و كابل ، مايكروويو،PLC نوري، فيبر از :عبارتند ميروند،

.باشد مي

85




نيازمنديهاي تامين منظور به كه است اختصاصي شبكه يك ايران برق صنعت نوري مخابرات شبكه از برق صنعت نوري ساخت زير شبكه .است يافتن توسعه حال در صنعت اين افزون روز و متعدد مخابراتي

مديريت و ايجاد طراحي، كه كشوري ساخت زير شبكه .است شده تشكيل اي منطقه و كشوري اليه دو مي تشكيل را ملي ارتباطي ساخت زير اصلي بستر است، ايران برق شبكه مديريت شركت عهده به آن

در شبكه اين گستردگي .اند قرارگرفته كشور سراسر در كه است يافته تشكيل نود 130 از شبكه اين .دهد فيبر كيلومتر هزار دوازده از بيش شبكه، اين ايجاد براي .است ساخته ملي اي شبكه را آن كشور، سطحاست شده ايجاد نيرو انتقال خطوط فراز برOPGW كابلهاي از استفاده با كشور سراسر در نوري

نوري انتقال هاي سيستم فناوري از ، ها شبكه اين سازي پياده براي SDHارتباطات ايجاد براي توانايي حاضر، حال در ها سيستم اين .است شده استفاده حوزه اين صنعتي اعتماد قابل و پرسرعت لزوم صورت در و بوده دارا راSTM-16 تاSTM‐1 از متعدد سرعتهاي با نوري هاي درگاه از پشتيباني

.هستند نيز باالتر ظرفيتهاي به توسعه قابل

86




پستهاي بنام اكنون كه آنچه DCSاتوماسيون هاي سيستم از استفاده حقيقت در شده ساخته ايران در از اي مجموعه كه حفاظتي و نظارتي بخشDCS سيستم در عبارتي به .باشد مي پستها برداري بهره در

IEDارتباطات و شود مي گرفته كار به سيستم مختلف ي ها بخش در شده توزيع صورت به است، ها .گردد مي تامين نوري فيبر هاي آوري فن طريق از "عمدتا آنها

تكنولوژي با )ولت كيلو 132 و 66،63( توزيع فوق ولتاژ درسطوح پست 79 تعداد حاضر حال در DCSLON،SPA،IEC پستها اين در استفاده مورد ارتباطي پروتكلهاي .است موجود كشور برق شبكه در

61850،IEC 60870،K-BUS،EFIP،MODBUSيا و DNP3باشند مي

87



)ولت كيلو 132 و 66،63( توزيع فوق ولتاژ درسطوح مخابراتي محيطهاي پراكندگي

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

PLC فيبر نوري مايكروويو طيف گسترده

درصد

88



)ولت كيلو 132 و 66،63( توزيع فوق ولتاژ درسطوحPLC مخابراتي محيط پراكندگي

درصد

0

5

10

15

20

25

انايج

ذربآ

ختربا

انصفه

اسفار ربغ

النگي

گانرمز

هانكرم

انراس

خانست

خوزران

زندما

نانسم

انست

وچو بل

ان ست

سيران

ته زدي

انزنج

89



)ولت كيلو 132 و 66،63( توزيع فوق ولتاژ درسطوح فيبرنوري مخابراتي محيط پراكندگي

درصد

024681012141618

انايج

ذربآ

ختربا

انصفه

اسفار ربغ

النگي

گانرمز

هانكرم

انراس

خانست

خوزران

زندما

نانسم

انست

وچو بل

ان ست

سيران

ته زدي

انزنج

90



)ولت كيلو 132 و 66،63( توزيع فوق ولتاژ درسطوح مايكروويو مخابراتي محيط پراكندگي

درصد

0

2

4

6

8

10

12

انايج

ذربآ

ختربا

انصفه

اسفار ربغ

النگي

گانرمز

هانكرم

انراس

خانست

خوزران

زندما

نانسم

انست

وچو بل

ان ست

سيران

ته زدي

انزنج

91



حفاظت مخابرات معماري و ساختار-2

باشند مي زير هاي تنوع داراي ها سيستم اين مخابراتي تجهيزات با واسط كلي طور بهپايه باند در آنالوگ مخابراتي محيط به اتصال امكان •PLC كارير باند در آنالوگ مخابراتي محيط به اتصال امكان •

V.35 وV.11 ديجيتال واسط با مخابراتي محيط به اتصال امكان•ITU-T استاندارد مطابق ديجيتال واسط با مخابراتي محيط به اتصال امكان• G.703(64kb/s , E1)نور مخابراتي محيط به اتصال امكان•

قابليت و فرمان چهار حداكثر ارسال امكان عموماً كه آنالوگ دور راه از حفاظت سيستم از حاضر حال در برق صنعت حفاظتي شبكه در دارد، را آنالوگPLC جمله از آنالوگ مخابراتي هاي محيط به اتصال

استفاده به نياز برق، صنعت مخابراتي شبكه در نوري فيبر از استفاده گسترش به توجه با .شود مي استفاده فرمان بيشتري تعداد ارسال به نياز همچنين و شبكه اين به اتصال امكان با دور راه از حفاظت سيستم از

.باشد مي مطرح شبكه در )حفاظتي فرمان شش حداقل( حفاظتي

92



بازاربرق مخابرات معماري و ساختار-3

نام با ايي پروژه اي حاضر حال در AMMداده پروژه اين در .است انجام حال در ايران برق شبكه مديريت در سپس .گردند مي ذخيرهDCU ها داده متمركز واحد در ايستگاه هر در ها كنتور تمام از شده آوري جمع هاي تلفن خط است ممكن كه ارتباطي لينك يك طريق از مستقيم طور بهDCU در شده آوري جمع هاي داده

PSTN،GSMمحلي هاي داده آوري جمع مركز به باشد، نوري فيبر يا و AMMشود مي فرستاده. اصلي كنترل مركز به نوري فيبر شبكه طريق ازAMM محلي هاي داده آوري جمع مراكز از اطالعات

AMMگردند مي ارسال ايران برق شبكه مديريت شركت در.

سيستم AMMباشد مي زير بخشهاي از متشكل:Actaris انواع از يكي و دارند را اطالعات قرائت وظيفه كه ها كنتور-1 6000،Actaris Mk6E يا7000

.باشند مي.دارند را پست داخل هاي كنتور تمامي اطالعات آوري جمع وظيفه كهDCU ها داده متمركز واحد-2 و خود ي محدوده كنتورهاي اطالعات آوري جمع آنها وظيفه كهAMM محلي هاي داده آوري جمع مراكز-3

.باشد ميAMM اصلي مركز به آنها ارسال ها، داده مديريت منظور به دارند راAMM محلي مراكز اطالعات آوري جمع وظيفه كهAMM اصلي مركز-4

.گزارشات و ها نمودار ارائه و تحليل و تجزيه پردازش،

93



ايران برق صنعت مخابرات توسعه نياز مورد هاي آوري فن

فن آوري هاي ارتباطي زير شبكه

HAN،BANو IAN) شبكه محلي بي سيمWi-Fi ،(Zigbee ،6LoWPAN

FAN،NANو LAN) اترنت، شبكه محلي بي سيمWi-Fi،( ،ارتباطات تلفن همراه پي ال سي) GSM,GPRS,3G،وايمكس ،(xDSL،FTTH ،PSTN

WANSonet/ SDH ، WDM/DWDM/ارتباطات مايكروويو، ماهواره ،VSAT

94


نقشه راه شبكه هوشمند كره جنوبي95

انداز ملي كم كربنچشم"كره جنوبي سند چشماندازي تحت عنوان 2008در سال- . منتشر نمود "پيشرفت سبز

)National Vision For Low-Carbon, Green Growth(

بستر محكمتري براي "پيشرفت سبز رياست جمهوري كره "توسط كميته 2009در سال.اجراي سند چشمانداز فراهم گرديد

كربن با هدف پروژه ملي شبكه هوشمند فراهم نمودن بستر الزم براي اقتصاد سبز و كمايجاد يك شبكه برق هوشمند و فراگير است



المللي خود در جهت كاهش انتشار كره جنوبي براي جامعه عمل پوشاندن به تعهدات بين.را تدوين كرده است "اقتصاد سبز، كم كربن "گازهاي گلخانهاي برنامه

سازي شبكه هوشمند به عنوان در اين راستا كره جنوبي بدين نتيجه رسيده كه پياده. بستر الزم در جهت اجراي برنامه فوق امري ضروري است

در سراسر كره جنوبي 2030هدف اين نقشه راه پياده سازي كامل شبكه هوشمند تا سال. است



آوري هاي جديد و كاربردهاي با فنآزمون شبكه هوشمند در گام اول احداث يك بستر.مدنظر بوده است 2012تجاري، تا سال

ايجاد 2020در گام دوم ساختارهاي شبكه هوشمند در كالن شهرهاي كره جنوبي تا سال. استتأمين منافع مشتركين خواهد شد كه تمركز آن بر

تكميل 2030در گام سوم و آخر اين برنامه اولين شبكه هوشمند ملي جهان تا سال. خواهد شد



جزئيات سه مرحله



در بخش شبكه هوشمند برق هدف ايجاد شبكهاي با اتصاالت مختلف بين نواحي توليد. انرژي الكتريكي و نواحي مصرف است

دقيقه براي هر خانه و 9دستيابي به زمان خاموشي متوسط 2030هدف پروژه در سال.است% 3قطعي شبكه انتقال و توزيع در حد

اهداف اجرايي شبكه هوشمند برق



در بخش مشترك هوشمند هدف تشويق مشترك به مصرف كمتر است . براي اين منظور مشترك از اطالعات بالدرنگ و لوازم خانگي هوشمند كه توانايي عملكرد با توجه به قيمت

. لحظهاي برق را دارند استفاده خواهد كرد درصدي كنتورهاي 100درصد صرفهجويي در مصرف برق و بكارگيري 10هدف اين بخش دستيابي به

.است 2030هوشمند تا سال




در بخش سيستم حمل و نقل هوشمند زيربناي الزم براي احداث وسيع ايستگاههاي شارژخودروهاي برقي فراهم خواهد شد به شكلي كه اين ايستگاه ها بصورت گسترده در دسترس

.باشندشبكه نيز از جمله اهداف اين بخش است-ايجاد سيستم خودرو.

در اين سيستم باطري خودروهاي برقي در زمان كمباري شارژ شده و ميتواند در زمان.پيك بار ميزان انرژي الكتريكي اضافي خود را به شبكه بفروشد

ايستگاه شارژ سريع 21ر140هزار خودرو برقي و 2ر456استفاده از 2030هدف سال.است



جويي در مصرف انرژي الكتريكي، در بخش ارائه خدمات هوشمند براي فعال كردن طرحهاي متنوع صرفه.مشترك انتخابهاي بيشتري براي تأمين انرژي مورد نياز خود خواهد داشت

،همچنين با تلفيق برق، اطالعاتICT و ايجاد بازار معامالت برق بالدرنگ گستره وسيعي از سرويسها.درصدي مشتركين است 30فراهم نمودن مشاركت 2030هدف سال . متنوع در اختيار قرار خواهد گرفت




گذاري و منافع مورد انتظارسرمايه

27/ 5بيني نياز به به منظور حصول اطمينان از اجراي موفقيت آميز شبكه هوشمند پيش تريليون يوآن در بخش ساخت زيربناي شبكه 20/ 5تريليون يوآن شده كه از اين مبلغ

. تريليون يوآن در بخش تكنولوژي و تحقيق و توسعه هزينه خواهد شد 7هوشمند و

گذاري مورد نياز توسط بخش خصوصي و دولت تأمين خواهد شد كه سهم هزينه سرمايه.تريليون يوآن است 24/ 8تريليون يوآن و سهم بخش خصوصي 2/ 7دولت



:منافع مورد انتظار از اجراي شبكه هوشمند به طور خالصه عبارتست از

ميليون تن 230كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخانهاي به ميزان •هزار شغل جديد 50بطور متوسط ايجاد ساليانه •تريليون يوآن افزايش تقاضاي خدمات و كاال در بخش مصرف خانگي 74•تريليون يوآن 47كاهش واردات انرژي به ميزان •تريليون يوآن 3/ 2عدم نياز به نيروگاههاي جديد به ميزان •تريليون يوآن افزايش صادرات 49•



سياست گذاري هاي الزم در اجراي نقشه راه

به منظور حصول اطمينان از پيادهسازي شبكه هوشمند ملي دولت كره جنوبي چندين :سياست اجرايي مشخص اتخاذ نموده است كه عبارتست از

سازي حمايت از تحقيق و توسعه در خصوص فنĤوري هاي مورد نياز و صنعتي •آنها

سازي موفق مدلهاكمك به پياده•ايجاد زيربناها •برقرار نمودن ساختارهاي قانوني و سامانگري•



سازي انرژيحمايت از تكنولوژي ذخيرهICTحمايت از تدارك تكنولوژي الزم جهت تلفيق شبكه قدرت و

حمايت از تكنولوژي امنيتيگسترش مولدهاي تجديد پذير و خودروهاي برقي

افزايش تقاضاي مصرف خانگيتسهيل افزايش حضور در بازارهاي خارجي

جزيره چي جوسازي شبكه هوشمند تدارك مشوقهاي الزم براي حصول موفقيت در پيادهاحداث سريع زيربناي مركزي شبكه هوشمند

الزام قانوني در نصب كنتورهاي هوشمند و سيستمهاي ارتباطي دوطرفه براي همه 2020مشتركين تا سال

احداث هرچه سريعتر زيربناي الزم براي ايستگاههاي شارژ خودروهاي برقيفراهم نمودن سيستم صورتحساب بالدرنگ

جزيره چي جوبستر آزمون شبكه هوشمند ©2016 Amir Jafari – www.amir-Jafari.com

KEPCO111


KEPCO112


KEPCO113


KEPCO114


KEPCO115


KEPCO116


KEPCO117


KEPCO118


KEPCO119


KEPCO120


فروشندگان سيستم هاي قدرت و تجهيزات مرتبط با ريز شبكه و شبكه هوشمند121

1- ABB2- Aclara3- Alcatel-Lucent4- Alstom Grid5- Ambient Corporation6- ARTECHE7- AutoGrid8- Aztech Associates, Inc9- Battelle10- BEC Technologies, Inc



11- Beckett Energy Systems12- Beckwith Electric Co., Inc13- BPL Global, Ltd14- Calico Energy Services15- Cisco Systems16- Cooper Power Systems17- Efacec Advanced Control Systems18- ETAP19- General Electric20- GRIDiant Corporation



21- Hitachi America, Ltd22- Itron, Inc23- Landis+Gyr24- Lockheed Martin25- Open Systems International, Inc. (OSI)26- Oracle27- Capegemini28- Petra Solar29- Schneider Electric30- Schweitzer Engineering Laboratories (SEL)



31- Siemens Energy32- Silver Spring Networks33- Space-Time Insight24- Lockheed Martin
