جمعه 19 اردیبهشت 1404

معرفی

شبکه های برق کشور یکی از اجزای مهم صنعت برق و واسط انتقال برق از نیروگاه به مصرف کننده می باشند، نرم‌افزارهای مطالعات سیستم قدرت پایه اصلی محاسبات مهندسی در شبکه های برق بوده و در بخش های برنامه ریزی، تحلیل، طراحی، بهره برداری، کنترل، پایش، پایایی، دیسپاچینگ و مخابرات مورد استفاده قرار گرفته و با توجه به سرعت فن‌آوری‌های مورد استفاده در صنعت برق, همواره در حال تغییر، توسعه و تکمیل می‌باشند. سیر تکوینی این نرم‌افزارها مستلزم شناسایی نیاز‌های آینده صنعت برق به نرم‌افزارهای مطالعات سیستم با استفاده از فناوری‌های نوین نرم‌افزاری می‌باشند. تحقق این هدف نیازمند ترسیم نقشه راهی است که در آن نحوه پیمودن مسیر، منابع و امکانات لازم و الزام‌های طی این مسیر، به طور شفاف و دقیق مشخص شده باشد.
در حال حاضر بازار داخلی نرم‌افزارصنعت برق رشد چشمگیری پیدا كرده است. توجه بیش از پیش مدیران دولتی و غیردولتی به كاربرد فناوری اطلاعات در حوزه‌های مربوطه و تلاش دست اندركاران برای رفع بخشی از مشكلات ساختاری این صنعت، سبب شده تا تقاضا برای محصولات جدید نرم‌افزاری افزایش و كیفیت محصولات قبلی ارتقا یابد. بنابراین با توجه به موارد یاد شده میتوان انتظار داشت كه تنوع و كیفیت محصولات نرم‌افزاری روز به روز توسعه و بهبود یابد. علیرغم رشد و توسعه نرم‌افزاری در این صنعت, تولید نرم‌افزارهای تخصصی با چالش همراه بوده و متناسب با نیازهای داخلی توسعه نیافته است. لذا برای دستیابی به اهداف توسعه ای تولیدات نرم‌افزاری مستلزم تعامل فعال با اقتصاد جهانی، اعتلای جایگاه ایران در منطقه و جهان‏، توانایی در تولید علم و فناوری، رقابت پذیری در سطوح بین المللی، تمركز بر منابع انسانی توانمند، استفاده موثر از ظرفیت های كشور، كسب فناوری نوین، بهبود پدافند غیر عامل، جذب منابع،‌ گسترش بازار‌های صادراتی،‌ تحقق رقابت‌پذیری محصولات و خدمات‏ نرم‌افزاری‌،‌ توانمندسازی بخش‌های دانشگاهی, پژوهشی و خصوصی و ایجاد زیرساختارهای مناسب فناوری اطلاعات می‌باشد.
در راستای ارتقاء شاخص‌های بهره‎وری، امنیت و پایایی شبكه برق ایران در یك دوره ده ساله و با تاكید بر مدیریت دانش محور و ظرفیت‎های غنی مغز افزاری در داخل كشور، حوزه‎ فناوری نرم‎افزارهای شبكه برق كشور حوزه‎ای است پیشتاز در تأمین نیازهای اساسی نرم‎افزاری شبکه برق كشور و دارای نقش فعال در بازارهای پر رونق منطقه‎ای به گونه‎ای كه جایگاه جمهوری اسلامی ایران را به عنوان قطب تولید نرم‎افزارهای شبكه برق در منطقه تثبیت نماید.
  • تولید نرم‌افزارهای بومی و بهره‎برداری از آن‎ها در حوزه‎های راهبردی
  • دستیابی به جایگاه نخست در بین کشورهای منطقه در زمینه صادرات نرم‎افزار به بازارهای منطقه‎ای و بین‎المللی

پروژه‌های اجرایی

الف ) پروژه طراحی و پیاده سازی مدل داده:


نرم‌افزارهای مهندسی مطالعات سیستم قدرت نیازمند ایجاد پایگاه اطلاعاتی با مدل داده است, مدل داده بر مبنای اطلاعات الکتریکی و جغرافیایی هر یک از تجهیزات شبکه و ارتباط این اجزاء در دیاگرام تک خطی شبکه طراحی می‌گردد. واحدهای محاسباتی مطالعات سیستم قدرت با استفاده از این داده‌ها پردازش انجام می دهند. این اطلاعات توسط واحد رابط کاربری توسط کاربر و یا توسط حسگرهای اندازه گیری، پایانه های غیر محلی(RTU, PLC)، تجهیزات ارتباطی، واسط انسان و ماشین (HMI) توسط سامانه های کنترل(مانند SCADA) ایجاد، تغییر، ذخیره و بازیابی می شوند.
نرم‌افزارهای ارائه شده مطالعات سیستم قدرت توسط سازندگان آن، هر یک دارای مدل داده خاص خود هستند و استفاده از داده های یک نرم‌افزار در نرم‌افزار دیگر غیر ممکن یا با مشکلات عدیده ای مواجه است.
اجزا و مسئولیت های حداقلی مدل داده با پوشش محاسباتی پایه ای مطالعات سیستم قدرت شامل موارد زیر است :
پوشش کلیه اجزاء داده عناصر الکتریکی موجود در شبکه
ایجاد مدل رابطه های بین داده های گرافیکی و الکتریکی با توجه به توپولوژی شبکه.
قابلیت ذخیره سازی و باز یابی این داده ها به قالب های مختلف استاندارد
قابلیت به اشتراک گذاری و دریافت اطلاعات با دیگر نرم‌افزارهای مهم و معتبر
دارا بودن نرم‌افزار کد منبع باز (Open Source) ملی برای هر گونه توسعه نرم‌افزارهای مهندسی صنعت برق توسط ذی نفعان

 ب) پروژه طراحی و پیاده سازی رابط کاربری :


هریک از این واحدهای محاسباتی نیازمند محیطی برای تعاملات بین کاربر, داده های الکتریکی، گرافیکی و جغرافیایی می باشند. این محیط معمولا برای کلیه واحدهای محاسباتی مطالعات سیستم قدرت مشترک می باشد. یکی از پارامترهای مهم انتخاب نرم‌افزار توسط کاربران, رابط کاربری و امکانات آن می باشد.
واحد کاربری نیازمند تعریف دقیق از انتظارات آن می باشد.خطای کم، پایداری، زیبایی، سادگی، دسترسی سریع به فرامین, نمایش و امکانات حداکثری برای تعامل با کاربر از مهمترین انتظارات آن می باشد.ایجاد و توسعه هر واحد محاسباتی نیازمند محیط مشترک جهت ترسیم دیاگرام تک خطی و مدل داده مشترک برای اجرای واحدهای محاسباتی است. زیرا ایجاد واحد کاربری گرافیکی مطالعات سیستم قدرت با توجه به امکانات حداکثری، مسلتزم زمان و هزینه زیادی می باشد. یک رابط کاربری افزارجامع بومی ملی مطالعات سیستم قدرت برای پژوهش، طرح و توسعه در کشور ضروری می باشد.اجزا و مسئولیت‎های رابط کاربری حداقلی شامل موارد زیر است :
ایجاد محیط محاوره‌ای نرم‌افزاری برای ویرایش, نمایش و ایجاد دیاگرام تک خطی, کنترلی, طراحی, برنامه ریزی توسط کاربر.
عملیات ذخیره سازی و بازیابی نقشه های گرافیکی به همراه داده های جغرافیایی و الکتریکی آن.
امکان ایجاد فرم های محاوره ای برای ارتباط با کاربر جهت نمایش, تغییر, ایجاد و یا حذف اطلاعاتی هر نماد گرافیکی
امکان ایجاد منو, جعبه ابزار برای اجرای فرامین مورد نظر کاربر
امکان نمایش نتایج حاصل از تحلیل های محاسباتی به کاربر.
امکان اسکریپت نویسی در محیط توسط کاربر و قابلیت توانایی دسترسی آن به اکثر امکانات رابط کاربری, بانک اطلاعاتی و و احدهای محاسباتی

ج) پروژه ایجاد واحد تست و سنجش كیفیت نرم‌افزارهای واحدهای محاسباتی


نرم‌افزارهای مطالعات سیستم قدرت بعلت اهداف, ابعاد و پیچیدگی آن نیازمند طراحی صحیح و برآوردن نیازهای حداکثری کاربران آن می باشد.با توجه به ماهیت این نرم‌افزارها صحت سنجی عملکرد صحیح نرم‌افزارها نیازمند فرایند تست و امینت آن می باشند. فرایند تست یك نرم‌افزار به منظور سنجش كیفیت نرم‌افزار و شناسایی خطاها و نقاط ضعف نرم‌افزار صورت می‌پذیرد. طبق آمار ارائه شده با انجام تست‌های نرم‌افزاری، هزینه نگهداری  نرم‌افزار به میزان قابل توجهی كاهش می‌یابد. به منظور سنجش میزان كیفیت نرم‌افزار تست‌های گوناگونی بر روی آن انجام می‌گیرد كه در ادامه به تعدادی از آنها اشاره می شود:
تست عملكرد (Functional): این تست به منظور سنجش صحت عملكرد برنامه طبق معیارهایی كه در طراحی نرم‌افزار مد نظر بوده است، به كار می‌رود.
تست  بار و فشار (Load/Stress): تست بار به منظور اطمینان از پاسخگویی مناسب با حداكثر تعداد كاربر و تست فشار برای بررسی عملكرد سیستم در مواقع ضعف منابع سخت‌افزاری به كار می‌رود.
تست حجم (Volume): در این تست، كارایی برنامه با حجم مشخصی از داده مورد سنجش قرار می‌گیرد.
تست كارایی (Performance): این تست به منظور بررسی زمان پاسخگویی سیستم در شرایط عادی و بدترین شرایط انجام می‌گیرد.
تست  مقیاس‌پذیری (Scalability): این تست برای سنجش قابلیت رشد برنامه در زمینه هر یك قابلیت‌های غیر كاركردی آن مثلا حجم داده،تعداد تراكنش‌ها و میزان بار قابل تحمل توسط سیستم انجام می‌شود.
تست قابلیت انتقال (Portability): این تست برای كنترل سهولت انتقال یك مولفه(Component)  نرم‌افزاری از یك محیط به محیط دیگر به كار می‌رود.

د) پروژه‌های راهبردی و محاسباتی


پروژه طراحی و پیاده‌سازی نرم‌افزار راهبری شبكه‌ی برق
راهبری شبکه، قلب سیستم برق كشور بوده و به‌صورت آنلاین صورت می‌پذیرد، هرگونه نفوذ سایبری و یا خرابكاری در این سامانه می‌تواند خسارت‌های امنیتی و اقتصادی گسترده‌ای به كشور وارد آورد. بنابراین توسعه‌ی نرم‌افزاری بومی جهت ارتقای امنیت سایبری راهبری شبكه‌ی برق امری حیاتی است.
راهبری شبكه از 15 رویه‌ی نرم‌افزاری تشكیل شده است.
توسعه‌ی رویه‌های مورد نیاز راهبری به سه بسته تقسیم گشته است از آن‌جاكه تعداد رویه‌های مورد نیاز برای راهبری زیاد هستند و نیز تعدادی از آن‌ها كاربرد و اهمیت خیلی بیشتری داشته و لذا اولویت بالاتری دارند، توسعه‌ی رویه‌های مورد نیاز راهبری به سه بسته تقسیم گشته است.

بسته‌ی 1 كه شامل رویه‌های حیاتی مورد نیاز برای راهبری شبكه است، شامل رویه‌های زیر است:
پخش بار-  پخش‌بار بهینه - پیش‌بینی بار - آنالیز رخداد - مشاركت واحدها - تخمین حالت - رویت پذیری - كنترل اتوماتیك تولید - آنالیز اتصال كوتاه - پایش شبكه

بسته‌ی 2 به‌منظور تكمیل مطالعات درنظر گرفته شده در بسته‌ی 1 بوده و سبب ارتقاء كیفیت بهره‌برداری شبكه و افزایش امنیت فنی آن می‌شود.  این بسته شامل رویه‌های زیر است:
تخمین پارامترهای شبكه - آنالیز پایداری ولتاژ - آنالیز پایداری زاویه

بسته‌ی 3 به‌منظور اتومات كردن فرآیندهایی است كه به‌طور معمول در راهبری به‌صورت دستی و با استفاده از تجربه‌ی افراد خبره انجام می‌گیرد. این بسته شامل رویه‌های زیر است:
حذف بار اتوماتیك - بازیابی

پروژه طراحی و پیاده سازی نرم‌افزار مطالعات بهره‌برداری شبكه
مطالعات بهره‌برداری از اركان اصلی مطالعات مورد نیاز برای بهره‌برداری از سیستم برق است و دارای اهمیت وافری است، ولی نرم‌افزاری كه بتواند نیازهای داخلی را پوشش دهد در دسترس نیست، مطالعات بهره‌برداری از سیستم‌های قدرت شامل مطالعات کوتاه مدتی است که تأمین امنیت سیستم را هدف اصلی و حداقل سازی هزینه‌ها را هدف ثانویه خود قرار داده است. مطالعات بهره‌برداری را می‌توان به دو بخش كلی تقسیم‌بندی كرد. بخش اول شامل تعیین نقطه‌ی كاری بهینه‌ی شبكه از لحاظ اقتصادی می‌باشد و بخش دوم شامل بررسی امنیت سیستم در آن نقطه‌ی كاری است.
 از آن‌جاكه تعداد رویه‌های مورد نیاز برای مطالعات بهره‌برداری زیاد هستند و نیز تعدادی از آن‌ها كاربرد و اهمیت خیلی بیشتری داشته و لذا اولویت بالاتری دارند، توسعه‌ی رویه‌های مورد نیاز مطالعات بهره‌برداری به دو بسته تقسیم گشته است.

بسته‌ی 1 رویه‌های حیاتی مورد نیاز برای مطالعات بهره‌برداری شبكه می‌باشند كه شامل موارد زیر است:
پیش‌بینی بار كوتاه‌مدت - پخش بار - پخش بار بهینه - آنالیز رخداد - مشاركت واحدها - آنالیز اتصال كوتاه

بسته‌ی 2 به‌منظور تكمیل بسته‌ی 1 و بیشتر شامل رویه‌های بررسی پایداری شبكه می‌باشد. درنظر گرفتن مطالعات بسته‌ی 2 سبب افزایش امنیت بهره‌برداری از شبكه می‌شود. رویه‌های این بسته شامل موارد زیر است:
آنالیز پایداری ولتاژ - آنالیز پایداری زاویه - تخمین حالت

پروژه طراحی و پیاده سازی نرم‌افزار مطالعات برنامه‌ریزی توسعه‌ی شبكه
هدف از این پروژه، تدوین و توسعه‌ی نرم‌افزار مطالعات برنامه‌ریزی توسعه‌ی شبكه است. برنامه‌ریزی توسعه‌ی شبكه از اركان اصلی مطالعات مربوط به شبكه‌های قدرت است؛ چراكه اگر برنامه‌ریزی مناسبی جهت توسعه‌ی تولید، و انتقال برق ارائه نگردد، امكان جبران آن در فاز بهره‌برداری میسر نبوده و هزینه‌ی بهره‌برداری و تامین انرژی برق را به‌شدت افزایش خواهد داد.
مطالعات برنامه‌ریزی سیستم قدرت به دو بخش کلی برنامه‌ریزیِ توسعه تولید و برنامه‌ریزیِ توسعه‌ی سیستم انتقال تقسیم می‌شود.
با توجه به این‌كه مطالعات برنامه‌ریزی شبكه، مطالعات گسترده‌ای است و همچنین اهمیت و كاربرد یك‌سری از رویه‌های مطالعاتی این حوزه بالاتر از رویه‌های دیگر آن است، در این پروژه مطالعات برنامه‌ریزی توسعه شبكه را به دو بسته تقسیم‌بندی شده است.
بسته‌ی اول حداقل‌های رویه‌های مورد نیاز برای مطالعات برنامه‌ریزی را فراهم می‌آورد و شامل برنامه‌ریزی توسعه‌ی تولید و شبكه است. بسته‌ی دوم بسته‌ی اول را تكمیل نموده و شامل برنامه‌ریزی توسعه‌ی پست‌ها و برنامه‌ریزی توان راكتیو می‌شود.

بسته‌ی 1 شامل رویه‌های نرم‌افزاری زیر است:
پیش بینی بار بلندمدت - پخش بار - پخش‌بار بهینه - بهینه‌‌سازی - برنامه‌ریزی توسعه تولید

بسته‌ی 2 شامل رویه‌های نرم‌افزاری زیر است:
برنامه‌ریزی توسعه شبکه - برنامه‌ریزی توان راکتیو - برنامه‌ریزی توسعه پست

پروژه  طراحی و پیاده سازی نرم‌افزار مطالعات حفاظت
هدف نهایی از عملكرد یك سیستم قدرتِ به هم پیوسته ارائه توان الكتریكی با كیفیت و پایایی بالا به مصرف‌کنندگان آن می-باشد. در این میان همواره ممكن است برخی اغتشاشات در سیستم، عملكرد مطمئن و پایدار آن را دچار مشکل نماید. از جمله این اغتشاشات می‌توان به خطاهای اتصال كوتاه، عیوب تجهیزات شبكه و سایر شرایط غیرعادی در شبكه اشاره كرد. حفاظت سیستم قدرت در واقع دانش و هنر شناسایی عیوب و اغتشاشات سیستم و تجهیزات قدرت به منظور جداسازی آن‌ها از شبكه و جلوگیری از آسیب‌های احتمالی می‌باشد. این امر توسط مهمترین اجزای تشكیل دهنده‌ی سیستم‌های حفاظتی یعنی رله‌های حفاظتی محقق می‌شود. مهمترین ویژگی‌ها و مشخصات یك سیستم حفاظتی مناسب برای شبکه قدرت را می‌توان به صورت زیر برشمرد:
پایایی زیاد: به این مفهوم كه سیستم حفاظتی در زمان‌هایی كه لازم است به درستی عمل كند؛
امنیت زیاد: به این مفهوم كه سیستم حفاظتی در زمان‌هایی كه لازم نیست عمل نكند؛
انتخاب‌گری: به این مفهوم كه سیستم حفاظتی طوری عمل كند كه حداكثر تداوم برق‌رسانی با حداقل قطع‌شدگی در سیستم رخ دهد؛
سرعت: به این مفهوم كه سیستم حفاظتی اغتشاش ایجاد شده در سیستم قدرت را در حداقل زمان ممكن و با سرعت‌ زیاد رفع كند تا از دامنه آسیب و خسارت به شبكه كاسته شود.

رسیدن به اهداف ذكر شده در رابطه با سیستم حفاظتی شبكه قدرت نیازمند فراهم بودن یك بستر مطالعاتی و مهندسی مناسب می‌باشد. امروزه این بستر توسط نرم‌افزارهای مختلف در حوزه حفاظت شبكه فراهم شده است. مطالعات حفاظت شبكه از 6 رویه‌ی نرم‌افزاری تشكیل شده است.
این رویه‌ها شامل موارد زیر است.
پخش بار - اتصال كوتاه - پایداری - هماهنگی سیستم‌ حفاظتی - شبیه‌سازی و مطالعه‌ی عملكرد سیستم حفاظتی - آنالیز گذراهای مغناطیسی

طراحی و پیاده سازی نرم‌افزار مطالعات شبكه‌های توزیع
با توجه به این‌كه بیشتر تلفات برق در ایران در شبكه‌های توزیع است، توسعه‌ی چنین نرم‌افزاری سبب افزایش كیفیت برنامه‌ریزی و بهره‌برداری از شبكه‌های توزیع و لذا كاهش چشم‌گیر تلفات این شبكه‌ها خواهد شد.
دلایل اهمیت بخش توزیع آن است كه این بخش، واسط اصلی زنجیره‌ی صنعت برق با مشتركین و متقاضیان بوده و نقش حیاتی در میزان رضایت مشتركین و متقاضیان برق دارد. همراه با شبكه‌های توزیع، سیستم‌های فرعی مختلفی در ارتباط با خود شبكه‌های توزیع مورد نیاز می‌باشند تا نیازهای مربوط به اقتصادی بودن، قابلیت اطمینان، كیفیت توان و ایمنی منبع تغذیه‌ی الكتریكی را برآورده نمایند.
مطالعات شبكه‌ها‌ی توزیع به دو بخش طراحی و تحلیل تقسیم‌بندی می‌شود. بخش طراحی شبكه‌های توزیع شامل رویه‌های پیش‌بینی بار، جایابی پست‌ها، مسیریابی فیدر، طراحی مسیر بهینه‌ی مانور، جایابی بهینه‌ی تجهیزات جانبی و ادوات حفاظتی (همچون خازن‌ها، سكشنالایزرها، ریكلوزرها و نشانگرهای خطا)، متعادل كردن بار، طراحی سیستم زمین، تعیین نقاط بهینه‌ی اتوماسیون شبكه و سایز كردن منابع تولیدی در ریزشبكه می‌شود. تحلیل شبكه‌های توزیع با استفاده از رویه‌های پخش بار، بازیابی، كاهش شبكه، ، بازآرایی، اتصال كوتاه، ارزیابی Arc Flash، راه‌اندازی موتور، تخصیص/تخمین بار و محاسبه‌ی امپدانس خطوط صورت می‌گیرد. گستردگی مباحث موجود در تحلیل و طراحی شبكه‌های توزیع و كاربردهای بخش‌های مختلف آن، مطالعات این حوزه بازه‌های زمان حقیقی، آن‌لاین، كوتاه‌مدت و میان‌مدت را شامل می‌شود. رویه‌های نرم‌افزاری مربوط به طراحی شبكه‌های توزیع همچون جایابی پست‌ها، مسیریابی فیدرها، جایابی بهینه‌ی ادوات جانبی، زمین كردن و سایز كردن منابع در ریز‌شبكه‌ها در افق میان‌مدت كاربرد دارند، حال‌آنكه رویه‌های متعادل كردن بار، ارزیابیArc Flash و راه‌اندازی موتور در افق كوتاه‌مدت بررسی می‌شوند. سایر رویه‌های نرم‌افزاری سیستم‌های توزیع ممكن است در بازه‌های زمانی مختلفی به كار روند. به عنوان مثال، بازیابی به صورت آن‌لاین و یا كوتاه مدت، رویه‌‌های پخش بار، اتصال كوتاه و كاهش شبكه به صورت آن‌لاین، كوتاه‌‌مدت و یا میان‌مدت و رویه‌ی پیش‌بینی بار در افق میان مدت (در طراحی شبكه‌های توزیع) و در افق كوتاه مدت (در بهره‌برداری شبكه‌های توزیع) اجرا می‌شوند.

سیستم‌های DMS و ADMS
سیستم‌های DMS (Distribution Management System) و ADMS (Advanced Distribution Management System) وظایف خود را به صورت زمان حقیقی انجام می‌دهند.
با توجه به این‌كه رویه‌های مورد نیاز برای مطالعات شبكه‌های توزیع بسیار گسترده می‌باشد، همچنین تعدادی از این روندها اهمیت بیشتری داشته و كاربرد بیشتری نیز دارند، رویه‌های مربوط به شبكه‌های توزیع را به 2 بسته تقسیم شده است.
بسته‌ی 1 كه بیشتر مربوط به رویه‌های بنیادی و رویه‌های مربوط به طراحی شبكه‌ی توزیع می‌شود و از اهمیت و كاربرد بیشتری برخوردار است و شامل رویه‌های زیر است:
پخش بار - پیش‌بینی بار (میان‌مدت) - بازیابی - جایابی پست‌ها - مسیریابی فیدر - اتصال كوتاه - طراحی مسیر بهینه‌ی مانور - جایابی و هماهنگی بهینه تجهیزات حفاظتی

بسته‌ی 2 كه بیشتر مربوط به تحلیل شبكه‌های توزیع می‌شود و شامل رویه‌های زیر است:
پیش‌بینی بار (كوتاه‌مدت) - كاهش شبكه - تخصیص/تخمین بار - متعادل كردن بار - تعیین نقاط بهینه‌ی اتوماسیون پست - بازآرایی

اطلاعات تماس مجری طرح: حميد دانايی

داخلی : 4952
آدرس پست الکترونیکی : hdanaei@nri.ac.ir