سند راهبردی و نقشه‌ی راه نرم‌افزارهای شبیه‌ساز بهره‌برداری شبکه‌ی برق

شبیه‌ساز، سیستمی است که رفتار فرآیندها یا سیستم‌های موجود در جهان واقعی را در طول زمان به صورت مجازی شبیه‌سازی می‌نماید. انجام هرگونه تغییر در شبکه‌های برق بدون در نظرگرفتن تبعات آن، ممکن است موجب بروز اختلال در شبکه و تحمیل خسارات ناخواسته شود. از این رو وجود سیستمی که قادر باشد قبل از اعمال تغییر در شبکه، وضعیت آن را بر اساس شرایط فعلی و تغییرات مورد نظر بهره‌بردار شبکه (که اپراتور یا دیسپاچر نیز نامیده می‌شود) پیش‌بینی نماید، بسیار مفید و ضروری خواهد بود. سیستم‌های شبیه‌ساز شبکه توزیع این قابلیت را به راحتی در اختیار کاربران مربوطه که عمدتاً دیسپاچرهای توزیع هستند، قرار خواهند داد.

با توجه به ضرورت تدوین نقشه راه سند راهبردی توسعه نرم‎افزارهای تحلیل، مطالعه و راهبری شبکه‌های برق کشور و همچنین ضرورت تدوین نقشه راه توسعه نرم‌افزارهای شبیه‌ساز بهره‌برداری شبکه برق، به شورای محترم آموزش، پژوهش و فنآوری وزارت نیرو پیشنهاد گردید که نقشه راه این دو سند برای افق زمانی ده ساله ( تا انتهای سال ١٤٠٤) تدوین گردد تا این فناوری‌ها در قالبی نظام‌مند و با همکاری سایر ذینفعان و دست اندرکاران، کسب شده و به کار گرفته شود. متعاقباً و پس از تایید پیشنهاد مطروحه، کمیته راهبری تدوین سند متشکل از جمعی از خبرگان دانشگاه و صنعت تشکیل شده و در سال 1394 نقشه راه توسعه نرم‎افزارهای تحلیل، مطالعه و راهبری شبکه برق کشور و نقشه راه توسعه نرم‌افزارهای شبیه‌ساز بهره‌برداری شبکه برق تدوین شدند که در آنها تلاش شده بود هم شبکه‌های انتقال و هم شبکه‌های توزیع برق کشور پوشش داده شوند. در اسفندماه 1396 با جداسازی حوزه توزیع از حوزه انتقال، اسناد جداگانه‌ای تدوین شد تا هر حوزه به شکلی مستقل مورد توجه قرار گیرد. بنابراین در ادامه کار سند ”توسعه نرم‌افزارهای کاربردی و شبیه سازهای شبکه توزیع برق“ و طرح‌های مربوطه تدوین شدند و طرح ”توسعه نرم‌افزارهای شبیه‌ساز شبکه توزیع برق“ یکی از طرح‌های آن سند است که شبیه‌سازها را در حوزه توزیع پوشش می‌دهد. عملیات اجرایی این طرح در سال 1398 آغاز شده است.

نرم‌افزارهای شبیه‌ساز صنعت برق عموماً در ارتباط با سیستم‌هایی نظیر سامانه کنترل و مانیتورینگ نیروگاه‌ها، سیستم کنترل و مانیتورینگ شبکه‌های برق، پست‌های برق و نظایر آنها به‌کار گرفته می‌شوند. در رده انتقال و فوق توزیع سامانه‌های اسکادا وEMS ، و در رده توزیع سامانه‌های اسکادا و DMS دارای نرم‌افزارهای شبیه‌ساز هستند. حوزه دانشی مربوط به نرم‌افزارهای شبیه ساز صنعت برق شامل نرم‌افزار، سخت‌افزار و الگوریتم‌های مطالعات سیستم است. این حوزه علاوه بر نرم‌افزارهای شبیه‌ساز، کلیه محصولات و سیستم‌های کنترل و مانیتورینگ صنعتی در زمینه صنعت برق را در بر می‌گیرد.

از آنجایی که نرم‌افزارهای شبیه‌ساز قابلیت پیشبینی و تخمین حالت‌های مختلف را نیز دارا می‌باشند، در حوزه دانشی آنها از الگوریتم‌های ریاضی تخمین حالت، پیش‌بینی وضعیت و نیز سایر الگوریتم‌های مربوطه نقش مهمی خواهند داشت.

کاربرد نخست سیستم‌های شبیه‌ساز اسکادا، آموزش اپراتور می‌باشد. شبیه‌ساز تحلیلگر شبکه در راستای آموزش اپراتور و کمک به وی جهت تصمیمگیری در وضعیت بحرانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. شبیه‌سازها به بهره‌برداران این امکان را می‌دهند که بتوانند تغییرات مورد نظر خود را به صورت مجازی بارها بر یک شبکه که کاملاً مشابه شبکه واقعی است اعمال نموده و رفتار سیستم را مشاهده و تحلیل نمایند، و سپس در صورتیکه نتایج شبیه‌سازی رضایت‌بخش بوده و اشکالی مشاهده نشد، تغییرات مورد نظر را به سیستم واقعی اعمال کنند. به این ترتیب خطر بروز مشکلات و رخ دادن وقایع غیرقابل پیش‌بینی در شبکه از بین رفته و هزینه‌ها نیز کاهش خواهد یافت.

کاربرد مهم دیگری که برای شبیه‌سازها در صنعت برق می‌توان متصور شد امکان بررسی و ریشه‌یابی حوادث رخ داده در شبکه در محیطی کنترل شده، امن و بی‌خطر است به گونه‌ای که می‌توان با تعیین شرایط و پارامترهای مختلف و بخصوص با سریعتر کردن یا کند کردن زمان و حتی متوقف کردن آن با دقتی بالا به بررسی رویداهای قبل، بعد و حین حادثه پرداخت و مشکلاتی را که در دنیای حقیقی و سیستم‌های واقعی غیرقابل مشاهده هستند را مشاهده کرده و ثبت نمود.

علاوه بر موارد مذکور، از ابزارهای شبیه‌ساز میتوان در طراحی سیستم‌های جدید و همچنین پیش‌بینی رفتار یک سیستم در زمان آینده نیز استفاده کرد.

جلوگیری از خطای اپراتورها و در نتیجه تحمیل ناخواسته خاموشی در سطح شبکه‌های توزیع برق، پیشگیری از حوادث و جلوگیری از وارد شدن خسارت به تجهیزات، و افزایش عمر تجهیزات شبکه برق، منافع اقتصادی عمدهای دربر دارد. کاستن از خاموشی‌ها موجب افزایش رضایت مشترکین شده و منافع اجتماعی فراوانی به دنبال دارد این مسئله، بخصوص در مکان‌های صنعتی، فرهنگی، آموزشی و درمانی از اهمیت بالایی برخوردار است. آسیب ندیدن لوازم خانگی و تجهیزات صنعتی به دلیل افزایش کیفیت برق از دیگر مزایای عمده این امر است.