هوشمند كردن شبكه هاي برق قدرت

به گزارش "برق نيوز" جفري تفت (Jeffrey Taft) مدير آرشيتكت شبكه هاي هوشمند در قسمت خدمات تجارت جهاني IBM مي باشد. سوابق او در زمينه پردازش سيگنال ديجيتالي بسيار حياتي است چرا كه او مسئوليت رهبري پروژه ي مهمي را دارد كه مي خواهد IBM را به عنوان تغذيه كننده نرم افزاري مطرح سازد كه اين نرم افزار توانائي اجراي شبكه هاي قدرت هوشمند را داشته باشد. از آقاي Taft پرسيديم، شبكه هاي هوشمند مستلزم و شامل چه چيزهائي هستند، چه منافعي براي بنگاه هاي تجاري و مصرف كنندگان دارند، و پردازش سيگنال ديجيتال چه نقشي در تحويل برق به مصرف كنندگان بازي مي كند.

 
شبكه هوشمند دقيقا چيست؟
 
ابتدا، بيائيد در مورد شبكه به شكلي كه هم اكنون موجود است صحبت كنيم: شما يك زير ساخت توزيع داريد كه شامل ايستگاه هاي توليد نيرو، خطوط انتقال ولتاژ-بالا براي حمل حجم بالايي از نيرو به سمت نقاط تحويل، ايستگاه هاي فرعي براي شكستن آن نيرو به ولتاژهاي پائين، مدارات تغذيه كننده، و در آخر ترانسفورماتورهاي توزيع براي كاهش بيشتر ولتاژ و مناسب استفاده در منزل شما ، مي باشد. هم اكنون، شبكه برق احتمالا در مورد زمان قطع برق چيزي متوجه نمي شود مگر پس از اينكه تعداد كافي از كاربران توخواني شوند. يك شبكه نيروي هوشمند ابزارآلاتي به دستگاه هاي شبكه مي افزايد، به ايستگاه هاي فرعي، و به خطوط انتقال، و حجم انبوعي از داده ها را جمع آوري مي كند و سپس اين داده ها را پردازش كرده، قادر خواهد بود تا بصورت يك شبكه خودكار عمل كند.
 
اين هوشمندي در كل چه معنايي براي مصرف كننده ي مسكوني يا صنعتي خواهد داشت؟
 
ابعاد مختلفي در مورد منافع وجود چنين شبكه هوشمندي مي توان در نظر گرفت؛ برخي تاثير مستقيم و برخي اثر غيرمستقيم دارند. اجازه دهيد در مورد تاثيرات مشتري صحبت كنيم. آيا شما مايليد كه بدانيد چه زماني برق شما قيمت بالاتري و چه زماني قيمت پائينتري دارد و بتوانيد استفاده ي خود را بر اين اساس بهينه كنيد؟ آيا مايليد تا بدانيد كه، در طول ساعات مشخصي از روز، برق شما گران تر است؟ آيا دوست داريد كه شبكه شما با شما تماس بگيرد و بگويد كه برق در خانه شما قطع است و اين امكان را به شما بددهد تا گام هاي اوليه را انجام دهيد؟ آيا تمايل داريد كه حتي يك قطعي برق را تجربه نكنيد چرا كه شبكه، پيش از اتفاق افتادن اين امر، راهي براي مديريت آن دارد؟ همه ي اين چيزها با يك شبكه ي هوشمند در دسترس خواهند بود.
 
چرا صنايع برق مي خواهند به سمت شبكه ي هوشمند حركت كنند؟
 
هنگامي كه سنسورهاي توزيع شده به سيستم انتقال و توزيع اضافه مي شوند، شبكه مي تواند بطو خودكار تمام آن داده ها را به منظور اهداف كنترلي، مانيتورينگ دارائي ها، مانيتورينگ كيفيت برق، و براي هوشمندي قطعي برق مورد تجزيه و تحليل قرار دهد. علاوه بر اين، ايجاد اعتماد در مشتري نسبت به هشدار هاي قطعي برق از ديگر اهداف است؛ شبكه دقيقا مي داند كه قعز برق در كجا خواهد بود، چه تجهيزاتي تحت تاثير قرار خواهد گرفت، و علت اصلي چيست و بطور خودكار خدمه تعمير مورد نياز را اسال خواهد كرد. البته، حتي پيش از اينكه گروه تعمير شروع به كار كنند، شما مايليد كه اين نقطه ي خطا را بوسيله سوئيچينگ خودكار ايزوله كنيد و تا حد امكان، حداكثر مصرف كنندگان را از طريق دور زدن نقطه مشكل ساز در شبكه نگه داريد. شبكه هوشمند قادر به انجام تمام اين كارها است.
 
شما يك مهندس الكترونيك با سابقه اي قوي د زمينه پردازش سيگنال ديجيتال هستيد. اين سابقه چگونه به شما كمك مي كند تا يك شبكه نيروي هوشمند بسازيد؟
 
پارامترهاي زيادي وجود دارند كه شما بايد از داده هاي waveform خام استنتاج كنيد. سيستم توزيع قدرت يك سيستم سه فاز با اتصالات پيچيده مي باشد. ويوفرم اسمي اين سيستم بايد بصورت موج سينوسي ساده باشد اما در عمل اينطور نيست و شما مجبور هستيد كه پردازش سيگنال پيچيده اي انجام دهيد تنها براي اينكه پارامترهايي را استخراج كنيد كه به شما مي گويند چه اتفاقاتي در حال وقوع است. از طريق پردازش سيگنال ديجيتال، ما اطلاعاتي را بدست مي آوريم كه به ما جريان نيروي واقعي و واكنشي را نشان مي دهد كه موجب آشكارسازي و مكان يابي مشكلات موجود در نقاط خطا مي شود. ما مي توانيد آن داده ها را د سرتاسر چندين سنسور و چندين خطوط نيرو با هم تلفيق كنيم.
 
براي مثال، يك مدارشكن (circuit breaker) معمولي مي تواند چندين بار راه اندازي شود تا ببيند كه آيا خطايي به سمت "خود ترميمي” پيش مي رود يا نه. فرض كنيم شاخه اي خراب شده و دو خط نيرو را از شبكه بيرون مي اندازد. اين امر ممكن است موقتي بوده و رفع شود؛ شما نمي خواهيد كه به خاطر يك خطاي موقت نيروي موجود را از دست دهيد. بنابراين، مدارشكن مدار را باز مي كند،منتظر مي ماند، ان را مي بندد و بررسي مي كند كه آيا برق آنجا هست يا نه. اين فرايند مي تواند چندين بار تكرار شود و هر بار مدارشكن بسته مي شود، جريان سريعي را از مدارشكن، ترانسفوماتور و خطوط عبور مي دهد كه باعث ايجاد فشار جدي بر تجهيزات مي گردد. اگر شما بتوانيد از روي ويوفرم نيرو فورا بگوئيد كه اين مشكل، يك نقص و خطاي ثابت و پايدار خواهد بود، ديگر نيازي نيست كه سيكل دوباره بستن مدارشكن را انجام دهيد.
 
آگاهي از عملكرد شبكه قدرت تماما با اعدادي آغاز مي شود كه از طريق پردازش سيگنال ديجيتال بدست مي آيد. پردازش سيگنال ديجيتال در قلب يك شبكه قدرت جاي مي گيرد و درك پيشرفته سيگنال از طريق تجزيه و تحليل ها ، داده هاي سيگنالي را به اطلاعاتي مبدل مي سازد كه بر اساس آنها مي توان به خوبي عمل كرد، چه بوسيله ي سيستم هاي خودكار و چه بوسيله ي افراد. در نهايت، شبكه ي هوشمند امكان اندازه گيري و حفاظت از كيفيت و اطمينان پذيري شبكه قدرت، انجام كنترل هاي شبكه اي پيچيده، ماكزيمم سازي بكارگيري امكانات موجود، پاسخگوئي سريع ، و در اغلب موارد خودكار، به مشكلات شبكه را مهيا مي سازد.