عنوان کارگاه:

"حفاظت و اتوماسیون هوشمند در سیستم‌های قدرت سایبرفیزیکی"

ارائه دهندگان:

گئورک قره پتیان

احمد حافظی مقام

چکیده

 تحول دیجیتال در سیستم‌های قدرت، رویکردهای متداول طراحی و بهره‌برداری از سامانه‌های حفاظت و اتوماسیون را به‌طور بنیادین دگرگون کرده است. توسعه روزافزون منابع انرژی پراکنده، تولید مبتنی بر اینورتر، پست‌های دیجیتال، تجهیزات الکترونیکی هوشمند، سامانه‌های پایش گسترده، واحدهای اندازه‌گیری فازوری و معماری‌های ارتباطی مبتنی بر استاندارد IEC 61850، شبکه‌های قدرت را به سامانه‌هایی سایبرفیزیکی، هوشمند و به‌شدت به‌هم‌پیوسته تبدیل کرده است. اگرچه این تحولات موجب ارتقای چشمگیر قابلیت مشاهده‌پذیری، کنترل‌پذیری و بهره‌وری بهره‌برداری از شبکه شده‌اند، اما هم‌زمان چالش‌های جدیدی را در حوزه حفاظت، اتوماسیون، امنیت سایبری و تاب‌آوری شبکه ایجاد کرده‌اند که پاسخ‌گویی به آن‌ها مستلزم بهره‌گیری از رویکردهای نوین مهندسی است.

روش‌های متداول حفاظت عمدتاً برای شبکه‌های غیرفعال با شرایط بهره‌برداری نسبتاً قابل پیش‌بینی توسعه یافته‌اند. در مقابل، شبکه‌های توزیع فعال امروزی با ویژگی‌هایی نظیر جریان‌های توان دوطرفه، تغییرات سریع شرایط بهره‌برداری، وابستگی گسترده به زیرساخت‌های ارتباطی و تعامل مستمر میان اجزای فیزیکی و سایبری شناخته می‌شوند. این تحولات، ضرورت استفاده از سامانه‌های حفاظت و اتوماسیونی را که از قابلیت انطباق‌پذیری، هوشمندی، امنیت و اطمینان‌پذیری بالاتری برخوردار باشند، بیش از پیش آشکار ساخته است.

این کارگاه با هدف ارائه نگرشی جامع و کاربردی نسبت به فناوری‌ها، مفاهیم و راهکارهای نوین در حوزه حفاظت و اتوماسیون هوشمند طراحی شده است. در این کارگاه، به‌جای تمرکز بر یک فناوری خاص، تلاش می‌شود ارتباط میان مهندسی حفاظت، معماری‌های نوین اتوماسیون، فناوری‌های ارتباطی، امنیت سایبری و مدیریت انعطاف‌پذیری شبکه در قالب سیستم‌های قدرت سایبر فیزیکی (Cyber Physical Power Systems) به‌صورت یکپارچه تبیین شود. همچنین نقش روش‌های تصمیم‌یار هوشمند، تحلیل داده و فناوری‌های نوین در ارتقای عملکرد سامانه‌های حفاظت و اتوماسیون، بدون خدشه به قابلیت اطمینان و امنیت بهره‌برداری، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

محتوای فنی کارگاه شامل آخرین دستاوردها در حوزه حفاظت تطبیقی، پست‌های دیجیتال، معماری‌های ارتباطی مبتنی بر استاندارد IEC 61850، سامانه‌های پایش مبتنی بر PMU و WAMS، معماری‌های نوین اتوماسیون هوشمند و الزامات امنیت سایبری در سامانه‌های حفاظت خواهد بود. همچنین اثرات ناشی از نفوذ گسترده منابع انرژی تجدیدپذیر، شبکه‌های مبتنی بر مبدل‌های الکترونیک قدرت، خودروهای برقی و منابع تولید پراکنده بر عملکرد سامانه‌های حفاظت و بهره‌برداری از شبکه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه، کاربرد فناوری‌هایی نظیر یادگیری ماشین، یادگیری عمیق، یادگیری تقویتی و روش‌های تحلیل داده در قالب نمونه‌های مهندسی و مطالعات موردی معرفی خواهد شد و مزایا، محدودیت‌ها و ملاحظات اجرایی آن‌ها در محیط‌های واقعی صنعت برق مورد بحث قرار خواهد گرفت.

یکی از ویژگی‌های شاخص این کارگاه، تأکید بر ایجاد پیوند میان دستاوردهای پژوهشی روز و نیازهای عملی صنعت برق است. در این راستا، مجموعه‌ای از مطالعات موردی و مثال‌های کاربردی ارائه خواهد شد تا شرکت‌کنندگان با چالش‌های واقعی طراحی، بهره‌برداری و توسعه سامانه‌های حفاظت و اتوماسیون در سیستم‌های قدرت سایبر فیزیکی آشنا شوند. این مثال‌ها نشان خواهند داد که چگونه فناوری‌های هوشمند می‌توانند قابلیت اطمینان، تاب‌آوری، انعطاف‌پذیری و آگاهی بهره‌برداران از وضعیت شبکه را ارتقا دهند. همچنین ملاحظات مرتبط با تصمیم‌گیری مهندسی، الزامات پیاده‌سازی، زیرساخت‌های ارتباطی و تجربیات حاصل از پروژه‌های نوین شبکه‌های هوشمند نیز مورد بحث قرار خواهد گرفت.

این کارگاه برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی، پژوهشگران، مهندسان شرکت‌های برق، متخصصان حوزه حفاظت و اتوماسیون و تمامی فعالان حوزه شبکه‌های هوشمند و سامانه‌های قدرت دیجیتال طراحی شده است. شرکت‌کنندگان پس از پایان کارگاه، درک جامعی از روندهای آینده حفاظت و اتوماسیون هوشمند، چالش‌های فنی سیستم‌های قدرت سایبرفیزیکی و نقش فناوری‌های نوین در توسعه شبکه‌های قدرت آینده به دست خواهند آورد. همچنین خواهند توانست ارتباط میان مهندسی حفاظت، اتوماسیون، فناوری‌های ارتباطی، امنیت سایبری، انعطاف‌پذیری شبکه و روش‌های هوشمند تصمیم‌یار را در قالب یک چارچوب منسجم درک کرده و از این دانش در فعالیت‌های پژوهشی و پروژه‌های صنعتی بهره بگیرند.

عنوان کارگاه:

استفاده از فناوری‌های نوظهور انقلاب صنعتی ۴ و ۵ برای حل چالش‌های حفاظت و اتوماسیون در سیستمهای قدرت سایبری-فیزیکی

حمید رضا بقائی

عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تربیت مدرس

رئیس مجمع قدرت IEEE بخش ایران، و عضو هیئت مدیره انجمن شبکه های هوشمند انرژی

چکیده: سیستم‌های قدرت مدرن به عنوان پیچیدهترین سیستم های سایبری-فیزیکی، در آستانه تحولی بنیادین قرار دارند. گذار از شبکه‌های سنی به شبکه‌های هوشمند و متعاقب آن، حرکت از پارادایم انقلاب صنعتی ۴ (مبتنی بر اتوماسیون و اتصال دیجیتال) به سوی انقلاب صنعتی ۵ (مبتنی بر همکاری انسان-ماشین، تاب‌آوری و پایداری)، چالش‌های بی سابقه‌ای را در حوزه حفاظت و اتوماسیون ایجاد کرده است . این سخنرانی به بررسی چگونگی استفاده از فناوری‌های نوظهور برای پاسخ به این چالش‌ها می‌پردازد. در این راستا، ابتدا به تحلیل شکاف بین نیازهای صنعتی و تحقیقات دانشگاهی در حوزه امنیت سایبر-فیزیکی پرداخته می‌شود . سپس، نقش فناوری‌های کلیدی انقلاب صنعتی ۴ و ۵ در بازطراحی سیستمهای حفاظت و اتوماسیون تیین میگردد. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به عنوان هسته اصلی این تحول، امکان تشخیص حملات سایبری مانند تزریق داده‌های نادرست (FDI) را با دقتی بییسابقه فراهم میآورند . همچنین، فناوری‌هایی چون دوقلوی دیجیتال (Digital Twin) امکان شبیهسازی و اعتبارسنجی راهکارهای حفاظتی در محیطی امن را مهیا میکنند و بستر مناسبی برای پیاده‌سازی استراتژی‌های «نگهداری تعارضی» (Adversarial Maintenance) ایجاد مینمایند .در ادامه، به چالش‌های عملی پیاده‌سازی این فناوری‌ها پرداخته خواهد شد. موضوعاتی نظیر «طراحی مشترک حفاظت، ارتباطات و امنیت سایبری» به عنوان یک رویکرد کلیدی معرفی میشود که در آن، امنیت نه به عنوان یک لایه الحاقی، بلکه به عنوان جزیی جدایی‌ناپذیر از معماری سیستمهای قدرت در نظر گرفته میشود . همچنین، نقش فناوری‌های ارتباطی نسل جدید (مانند ۵G و TSN) در تأمین الزامات سخت‌افزاری تأخیر و قابلیت اطمینان برای سیستم‌های حفاظتی مبتنی بر استاندارد IEC 61850 و چالش‌های یکپارچه‌سازی آن‌ها مورد بحث قرار میگیرد .در نهایت، چشم‌انداز آینده سیستمهای قدرت در چارچوب انقلاب صنعتی ۵ ترسیم خواهد شد. انسان به عنوان عامل هوشمند و تصمیم گیرنده نهایی، در کنار سیستم های خودکار قرار میگیرد و مفهوم «سیستم های سایبری-فیزیکی-انسانی» (Human-Cyber-Physical Systems) شکل می گیرد . این سخنرانی با ارائه یک چارچوب جامع برای هم‌افزایی فناوری‌های نوظهور و نیازمندی‌های صنعت برق، مسیر تحقق شبکه‌های قدرت تاب‌آور، امن و پایدار را هموار میسازد.