تحت عنوان
 
زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال با در نظر گرفتن آسیب‌پذیری سیستم قدرت
 
 
 
 
 
در تاریخ 19 /   3 /1394 توسط کمیته تخصصی زیر مورد مطالعه و تصویب نهایی قرار گرفت.

  • استاد راهنمای اوّل پایان­نامه                         دکتر غلامرضا یوسفی
  • استاد راهنمای دوم پایان­نامه دکتر محمد امین لطیفی
  • استاد داور دکتر رحمت­ا… هوشمند
  • استاد داور دکتر حمیدرضا کارشناس

سرپرست تحصیلات تکمیلی                            دکتر سید محمدعلی خسروی­فرد
 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                                                                              صفحه
فهرست مطالب.. هشت
چکیده 1
فصل اوّل: مقدّمه
فصل دوم: تاریخچه‌ی کارهای انجام شده
2-1. مقدّمه. 8
2-2. مروری بر پژوهش‌های صورت گرفته در زمینه‌ی تعمیرات سیستم قدرت.. 9
2-3. مروری بر پژوهش‌‌های صورت گرفته در زمینه‌‌ی آسیب‌پذیری سیستم قدرت.. 25
2-4. اختصار‌ی فصل و نتیجه‌گیری.. 43
فصل سوم: مدل زمانی برای مطالعه آسیب‌پذیری سیستم قدرت
3-1. انگیزه 44
3-2. رویکرد 45
3-3. نوآوری‌های مدل. 46
3-4. مدل‌سازی مسأله‌ی آسیب‌پذیری با در نظر گرفتن بُعد زمان. 46
3-4-1. فرضیات.. 46
3-4-2. مدل‌سازی مطالعه آسیب‌پذیری سیستم قدرت در یک افق زمانی. 47
3-4-3. تبدیل مدل دو سطحی ارائه شده، به یک مدل یک‌سطحی. 52
3-4-4. تبدیل MPEC به یک مسأله‌ی MILP. 53
3-5. مثال عددی اوّل. 54
3-5-2. افق زمانی مطالعه. 54
3-5-3. داده‌های ورودی مسأله. 54
3-5-4. سناریوهای تعریف شده 56
3-5-5. ارائه و تحلیل نتایج. 59
3-5-6. بار محاسباتی مسأله. 66
 
3-6. مثال عددی دوم 67
3-6-1. افق زمانی مطالعه. 67
3-6-2. داده‌های ورودی مسأله. 68
3-6-3. تعریف سناریوها و ارائه و تحلیل نتایج. 69
3-7. اختصار‌ی فصل و نتیجه‌گیری.. 73
فصل چهارم: مدلی برای زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال با لحاظ آسیب‌پذیری سیستم قدرت
4-1. مقدّمه و رویکرد 75
4-1-1. نوآوری‌های مدل. 77
4-2. مدل‌سازی مسأله‌ی زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال با در نظر گرفتن آسیب‌‌پذیری شبکه‌ قدرت.. 78
4-2-1. فرضیات.. 78
4-2-2. مدل‌سازی زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال شبکه با در نظر گرفتن آسیب‌پذیری سیستم قدرت.. 78
4-3. مدل MWAW برای مطالعه آسیب‌پذیری سیستم قدرت در یک افق زمانی. 87
4-3-1. فرمول‌بندی مدل MWaW… 88
4-3-2. MPEC مربوط به مدل MWaW… 94
4-3-3. تبدیل MPEC مدل MWaW به یک مسأله‌ی MILP. 96
4-3-4. مدل نهایی MWaW به صورت یک مسأله‌ی MILP یک‌سطحی. 98
4-4. مدل نهایی VCTMS به صورت یک مسأله‌ی MILP دو سطحی. 98
4-5. بهره گیری از الگوریتم ژنتیک برای حلّ مدل VCTMS. 98
4-5-1. انتخاب متغیّرها و تابع هدف.. 98
4-5-2. کدگذاری.. 99
4-5-3. جمعیت اوّلیه. 100
4-5-4. انتخاب.. 100
4-5-5. ترکیب.. 101
4-5-6. جهش.. 101
 
4-6. مثال عددی اوّل: اجرای مدل MWaW بر روی شبکه‌ی شش شینه‌ی گارور. 101
4-6-2. افق زمانی مطالعه. 102
4-6-3. داده‌های ورودی مسأله. 102
4-6-4. ارائه و تحلیل نتایج. 104
4-7. مثال عددی دوم: اجرای مدل VCTMS برای زمان‌بندی تعمیرات معمولی در شبکه‌ی شش شینه‌ی گارور. 106
4-7-1. تعریف سناریوها 106
4-7-2. روش حل. 107
4-7-3. ارائه و تحلیل نتایج بدست آمده 109
4-7-3-الف. ارائه و تحلیل نتابج مربوط به سناریوی شماره 1.. 109
4-7-3-ب. ارائه و تحلیل نتابج مربوط به سناریوی شماره 2.. 113
4-7-3-ج. ارائه و تحلیل نتابج مربوط به سناریوی شماره 3.. 118
4-7-3-د. ارائه و تحلیل نتابج مربوط به سناریوی شماره 4.. 121
4-8. اختصار‌ی فصل و نتیجه‌گیری.. 125
فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها
5-1. جمع‌بندی نتایج. 127
5-2. پیشنهادها و ادامه‌ی پژوهش. 129
مراجع. 131
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
چکیده
بحث تعمیرات در هر سیستمی و مانند سیستم قدرت، از اهمّیت ویژه‌ای برخوردار می باشد. در ساختار سنّتی صنعت برق، تعمیرات مربوط به بخش تولید و انتقال، هر دو توسّط اپراتور شبکه صورت می‌گیرد. با تجدیدساختار صنعت برق، پیشنهاد زمان تعمیرات مربوط به بخش‌های مختلف سیستم به مالکان بخش‌ها واگذار می گردد و بهره‌بردار مستقل سیستم، مسئول نظارت و هماهنگی زمان انجام تعمیرات می‌باشد.
در مدل‌هایی که برای زمان‌بندی تعمیرات سیستم انتقال ارائه شده می باشد، عموماً کوشش در انتخاب بهترین زمان تعمیرات به مقصود حفظ قابلیت اطمینان سیستم در یک ناحیه‌ی امن می باشد و قابلیت اطمینان سیستم به عنوان مهم‌ترین قید این مسأله لحاظ می گردد. پس از سال 2001 میلادی، مطالعه‌ی تأثیر حملات عامدانه بر شبکه‌ی قدرت اهمّیت ویژه‌ای به خود گرفته می باشد؛ چراکه اعمال استانداردهای کلاسیک برای تأمین قابلیت اطمینان سیستم نمی‌تواند به قدر کافی واقعیت موجود، یعنی بحث حمله‌ی عامدانه به شبکه‌ی قدرت، را در خود لحاظ کند. در این پایان­نامه، در قدم اوّل، مدل جدیدی ارائه می­گردد که می­تواند آسیب­پذیری سیستم قدرت را در یک افق زمانی مورد مطالعه قرار دهد. «بُعد زمانی» حملات عامدانه در پژوهش­های قبلی در نظر گرفته نشده می باشد. خروجی این مرحله، مدلی زمانی می باشد که بصورت یک مسأله­ی دو سطحی فرمول­بندی شده می باشد. این مدل دو سطحی با بهره گیری از تئوری دوگان تبدیل به یک مسأله­ی برنامه­ریزی یک­سطحی می­گردد. در مرحله­ی دوّم، از این مدل برای ارائه­ی یک فرمول­بندی جدید برای زمان­بندی تعمیرات خطوط انتقال بهره گیری می­گردد. در فرمول­بندی جدید، زمان­بندی تعمیرات خطوط انتقال به صورت یک مسأله­ی برنامه­ریزی چندسطحی در نظر گرفته می­گردد که در آن، آسیب­پذیری سیستم قدرت در کنار قید قابلیت اطمینان سیستم لحاظ می­گردد.
مدل­های پیشنهادی بر روی شبکه‌های استاندارد Garver 6-Bus و IEEE-RTS 24-Bus پیاده‌سازی و توانایی این روش­ها نشان داده شده می باشد.
کلمات کلیدی: آسیب‌پذیری سیستم قدرت، برنامه‌ریزی چندسطحی، تئوری دوگان، زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال.
 
 
 
فصل اوّل
مقدّمه

 
 
 
 
 
 
 
شبکه‌‌ی قدرت، مانند مهم‌ترین زیرساخت‌های یک کشور می باشد، به گونه‌ای که تقریباً تمام زیرساخت‌های دیگر وابسته به عملکرد صحیح این شبکه‌‌ می‌باشند. در هر کشوری، بین اقتصاد و صنعت برق آن ارتباط تنگاتنگی هست و در صورت مختل شدن عملکرد شبکه‌‌ی قدرت، ضرر‌‌های اقتصادی بزرگی برای آن کشور رقم خواهد خورد. به عنوان مثال، خسارت ناشی از خامـوشی[1] رخ داده در ایالات متحده‌‌ی آمریکا در آگوست سال 2003 ، بین چهار تا ده میلیارد دلار تخمین زده شده می باشد. این خاموشی، جمعیتی در حدود 50 میلیون نفر را تحت تأثیر قرار داد و در بعضی مناطق، مصرف‌کنندگان تا چهار روز بدون برق ماندند [1]. بزرگترین خاموشی تاریخ، خاموشی سال 2012 در هند می باشد که طی آن، دسترسی بیش از 600 میلیون نفر به برق قطع گردید. گاهی خروج‌های متوالی خطوط انتقال می‌تواند زمینه را برای بروز چنین خاموشی‌های مخرّبی آماده کند. به عنوان مثال، در خاموشی سال 2003 ایالات متحده‌ی آمریکا، با وقوع خطای همزمان روی سه خط انتقال، این سه خط از مدار خارج شدند و خروج این سه خط موجب گردید تا بقیه‌ی خطوط شبکه دچار اضافه بار شوند و به سرعت، یکی پس از دیگری از مدار خارج شوند و بالتبع، باری در حدود 8/61 گیـگاوات از دست بـرود. بدیهی می باشد که اهمّیت چنین سیستمی، اطمینان از عملکرد صحیح این سیستم را بسیار ضروری می‌سازد.
شبکه‌ی قدرت به گونه کلّی از چهار بخش تولید، انتقال، توزیع و مصرف‌کنندگان تشکیل شده می باشد که برای حفظ کارآیی این سیستم، هر چهار بخش ذکر گردیده نیاز به نگهداشت و تعمیرات دارند. افزایش قابلیت اطمینان سیستم و افزایش راندمان انرژی، از مهم‌ترین نتایج بدست آمده از انجام تعمیر و نگهداشت می باشد.
در کتب و استانداردهای مختلف، تعاریف و معانی متعدّدی برای «تعمیرات» ذکر گردیده می باشد؛ به عنوان مثال،
IEEE Std 902-1998 تعمیرات را حفظ و نگهداری شرایطی می‌داند که آن شرایط برای بهره‌برداری صحیح تجهیز، با همان هدفی که آن تجهیز به خاطر آن به کار گرفته شده می باشد، لازم و ضروری می‌باشد [2]. به هر حال، آن چیز که که اهمّیت دارد وابستگی چشمگیر کارکرد صحیح سیستم قدرت به تعمیرات صحیح و به موقع بخش‌های مختلف آن می‌باشد.
از آن‌جا که دوره‌ی تعمیرات تجهیزات مختلف سیستم قدرت از چند روز تا چند هفته متغیّر می باشد، به همین خاطر
زمان‌بندی تعمیرات نیز در چند افق زمانی کوتاه مدّت (چند هفته)، میان‌مدّت (حدود یک سال) و بلندمدّت (حدود سه تا چهار سال) صورت می‌گیرد و این تعمیرات در دو دسته‌ی تعمیرات پیشگیرانه[2] و تعمیرات اصلاحی[3] قرار می‌گیرند [3]. همان‌گونه که از نام این دو دسته نیز معلوم می باشد، دسته‌ی اوّل تعمیرات به مقصود حفظ سیستم در یک وضعیت مناسب که از نظر سطح راندمان انرژی و قابلیت اطمینان مطلوب می باشد، انجام می‌گیرد و دسته‌ی دوم برای برگرداندن هرچه سریع‌تر سیستم به حالت نرمال و قابل قبول، پس از یک خطا و یا سوءعملکرد شکل میگیرد [3]. علاوه بر مدّت زمان مربوط به زمان‌بندی تعمیرات، بحث دیگری که در تعمیرات مطرح می باشد، انجام متناسب تعمیرات بخش‌های مختلف و به ویژه بخش‌های تولید و انتقال می باشد. تعداد زیادی از مقالات روش‌های مختلفی را برای زمان‌بندی تعمیرات متناسب[4] بخش تولید و انتقال ارائه داده‌اند [4]–[6]. با این حال، تعمیرات مربوط به هر بخش می‌تواند به صورت جداگانه نیز صورت پذیرد. از این میان، تعمیرات مربوط به شبکه‌ی انتقال از اهمّیت ویژه‌ای برخوردار می باشد و می‌توان تعمیرات کوتاه‌مدّت، میان‌مدّت و بلندمدّت را برای این بخش از سیستم انجام داد.
در محیط سنّتی صنعت برق، اپراتور شبکه به صورت متمرکز و با هدف حفظ قابلیت اطمینان شبکه،
زمان‌بندی مربوط به تعمیرات بخش‌های تولید و انتقال سیستم را انجام می‌دهد و برنامه‌ی زمان‌بندی را به واحدهای تولید و خطوط انتقال محوّل می کند. با تجدیدساختار صنعت برق، پیشنهاد زمان تعمیرات مربوط به بخش‌های مختلف سیستم به مالکان بخش‌ها واگذار می گردد و بهره‌بردار مستقل سیستم مسئول نظارت و هماهنگی زمان انجام تعمیرات می‌باشد.
درخصوص تحقیقات بسیاری که در زمینه‌ی تعمیرات سیستم قدرت صورت گرفته می باشد می‌توان به مقاله­ی پایه­ای کُنِجو[5] [7] تصریح نمود که با ارائه‌ی یک طریقه تکراری[6] کوشش در ارائه‌ی برنامه‌ای دارد که در یک محیط تجدیدساختار شده، واحدهای تولید بتوانند در یک طریقه رفت و برگشتی برنامه‌ی زمان‌بندی خود را به گونه‌ای تنظیم کنند که هم سود خود را بیشینه کنند و هم قیود قابلیت اطمینان سیستم با نظارت ISO مستقر بمانند. پاندزیک[7] [8] نیز با ارائه‌ی یک مدل MILP (که در واقع خطّی شده‌­ی یک مسأله‌ی دو سطحی می باشد) بهترین برنامه‌ی زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال را در یک افق یک ساله تعیین می کند. در این مدل، اپراتور سیستم انتقال (TSO)[8] در مسأله‌ی سطح بالا قرار می‌گیرد و تابع هدف خود را بیشینه کردن ظرفیت انتقالِ در دسترس در طی یک سال قرار می‌دهد. مسأله‌ی سطح پایین نیز تسویه­ی بازار را با هدف بیشینه کردن رفاه اجتماعی[9] انجام می‌دهد. وو[10] [9] نیز با در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های موجود در سیستم قدرت، برنامه‌ی تعمیرات بخش تولید و انتقال را به صورت متناسب و امنیت-مقیّد[11] تعیین می کند. لطیفی[12] [10] نیز با ارائه‌ی یک طریقه تکراری، قیود و عدم قطعیت‌های موجود در شبکه‌ی گاز را به بحث تعمیرات واحدهای تولید در یک محیط تجدیدساختار شده اضافه می کند و با ایجاد یک ارتباط بین اپراتور شبکه‌ی گاز (GNO)[13]، اپراتور مستقل بازار (IMO)[14] و اپراتور مستقلّ سیستم (ISO)[15]، برنامه‌ریزی میان‌مدّت شبکه‌های برق و گاز را به صورت متناسب انجام می‌دهد.
در تمام مدل‌هایی که زمان‌بندی تعمیرات سیستم قدرت را انجام می‌دهند، قابلیت اطمینان سیستم، یا خود تابع هدف می‌باشد و یا به صورت یک قید به مسأله اضافه می گردد. در بحث قابلیت اطمینان سیستم بیشتر به پیشامد‌هایی توجّه می گردد که به گونه معمول در خود سیستم و بدون دخالت عوامل خارجی رخ می‌دهد. خطاهای اتّصال کوتاه، قطع بار، از کار افتادن یک ژنراتور و خروج ناگهانی خطوط انتقال مثال‌هایی همانند این پیشامد‌ها هستند.
بخش دیگری از خطاها که در مطالعات قابلیت اطمینان در نظر گرفته نمی‌گردد، خطاهای عامدانه[16] می باشد که توسّط شخص و یا گروه خاصّی به قصد خدشه دار کردن به شبکه‌ی قدرت انجام می‌گیرد. طبق آمار ارائه شده توسّط MIPT[17]، در طی یک دوره‌ی 10 ساله، از سال 1994 تا سال 2004، بیش از 300 حمله‌ی مخاصمانه در سراسر جهان به شبکه‌ی قدرت صورت گرفته می باشد که از این بین، بیشترین حملات متوجّه خطوط انتقال و دکل‌های انتقال نیرو بوده می باشد [11]. برای ارائه‌ی آمار و ارقامی در این خصوص، در ایالات متّحده‌ی آمریکا بیش از %90 و در بقیه‌ی کشورها حدود %60 از حملات صورت گرفته، خطوط انتقال را هدف خود قرار داده‌اند [12].
آمار‌هایی همانند این نشان می‌دهد که سیستم قدرت علاوه بر روبرو شدن با خطاهای معمول، از ناحیه‌ی خطاهای عامدانه نیز آسیب‌پذیر به نظر می‌رسد. مطالعات بسیاری به مطالعه آسیب‌پذیری[18] سیستم قدرت پیش روی حملات عامدانه پرداخته‌اند. سالمرون[19] [13] نخستین کسی می باشد که به مدل‌سازی حملات عامدانه به شبکه‌‌ی قدرت پرداخته می باشد و مدل‌‌هایی مانند مدل Max-min برای شناسایی المان‌‌های حیاتی شبکه ارائه داده‌‌ می باشد. آرویو[20] [14] و [15] نیز از یک مدل برنامه‌ریزی دو مرحله‌‌ای، که کامل شده‌‌ی همان مدل ارائه شده توسط سالمرون می باشد، بهره گیری کرده‌ می باشد که این امکان را فراهم می‌آورد تا بتوان برای مهاجم و مدافع (اپراتور سیستم) اهداف متفاوتی را متصوّر گردید. موتو[21] [16] نیز از یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح برای شناسایی تجهیزات حیاتی شبکه بهره گیری می‌‌کند و حدّاکثر خرابکاری ممکن به ازای وجود منابع محدود برای مهاجم را محاسبه می‌‌کند. چن[22] [17] از جنبه‌‌ی دیگری موضوع نگاه می‌‌کند و با ترسیم یک چارچوب گسترده از تئوری بازی، کوشش در پاسخ به دو سؤال اساسی را دارد: یکی اینکه وقتی مدافع (اپراتور سیستم) یک بودجه‌‌ی محدود دارد، بهترین نقاط شبکه برای تقویت و استحکام بیشتر کدام نقاط هستند؟ و سؤال دوم اینکه وقتی مدافع بخواهد حدّاکثر خسارات ممکن (که می‌تواند مقدار بار قطع شده و یا هزینه‌ی قطع‌بار باشد) را به یک مقدار مشخّص محدود کند، به چه اندازه بودجه نیاز دارد تا بتواند بهترین و مطمئن‌ترین راهبرد را پیاده کند؟
غالب مطالعات صورت گرفته، تنها آسیب‌پذیری خطوط انتقال را مدّ نظر قرار داده‌اند؛ چراکه حمله به یک خطّ انتقال بسیار ساده‌تر از حمله به یک ژنراتور و یا یک پست برق می باشد و احتمال موفّقیت آن نیز بالاتر می باشد. به هرحال، نتیجه‌ای که از ترکیب مطالب ارائه شده در این بخش می‌توان گرفت این می باشد که لحاظ قید قابلیت اطمینان در زمان‌بندی تعمیرات سیستم قدرت به تنهایی نمی‌تواند تضمین کننده‌ی یک راهبرد کاملاً مطمئن باشد و لحاظ قید آسیب‌پذیری نیز ضروری می باشد.
هدفی که در این پایان‌نامه پیش گرفته می گردد، ارائه‌ی مدلی می باشد که بتوان با بهره گیری از آن، زمان‌بندی تعمیرات سیستم انتقال را با لحاظ قید آسیب‌پذیری سیستم قدرت در کنار قید قابلیت اطمینان سیستم انجام داد. ارائه‌ی چنین مدلی، خود نیازمند ارائه‌ی مدلی جدید می باشد که بتواند آسیب‌پذیری سیستم انتقال را در یک بازه‌ی زمانی معیّن مورد مطالعه قرار دهد و برخلاف مدل‌هایی که تا کنون برای تحلیل آسیب‌پذیری سیستم قدرت ارائه شده‌اند، بتواند علاوه بر تعیین بهترین مکان حمله، بهترین زمان حمله را (از دید کسی که قصد حمله به سیستم را دارد) نیز مشخّص کند. در این مدل، مهاجم[23] که قصد حمله به شبکه را دارد، با دو دسته قیود روبرو می باشد. دسته‌ی اوّل شامل قیود مربوط به محدودیت منابع در هر بازه‌ی زمانی و محدودیت منابع در دسترسِ مهاجم در کلّ دوره‌ی تصمیم‌گیری می باشد. دسته‌ی دوم قیود ناشی از این می باشد که امکان حملات چندباره به یک عنصر ضعیف شبکه در طول دوره‌ی مطالعه هست. علاوه بر آن، از آن‌جا که حمله به تجهیز خارج از مدار، منفعتی را برای مهاجم در پی نخواهد داشت، مهاجم نسبت به انجام چنین عملی اقدام نخواهد نمود. تمامی قیود فوق در این مدل در نظر گرفته شده‌اند.در ارائه‌ی این مدل، چند فرض اساسی به تبیین زیر در نظر گرفته شده می باشد:

  • زمان‌بندی تعمیرات انتقال به صورت متمرکز توسّط اپراتور سیستم و در یک ساختار سنّتی صورت می‌گیرد.
  • مدل‌سازی‌های صورت گرفته، به صورت استاتیکی و در حالت همیشگی سیستم انجام می گردد و بحث پایداری گذرای سیستم و حوادثی که بلافاصله پس از وقوع یک حمله و خروج یک خطّ انتقال ممکن می باشد رخ دهد، نادیده گرفته می گردد.
  • سیستم [24]SCADA به قدر کافی محافظت‌شده فرض شده می باشد و تنها حملات فیزیکی به خطوط انتقال میسّر می باشد.
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه برق (مخابرات): تحلیل و شبیه سازی تقویت امواج عبوری از نانولوله های کربنی فلزی با بایاس DC

فصل‌بندی باقیمانده‌ی این پایان‌نامه به این شکل می باشد که آغاز در فصل دوم مروری بر کارهای صورت گرفته در زمینه‌ی تعمیرات سیستم قدرت و همین‌گونه پژوهش‌های انجام شده در زمینه‌ی آسیب‌پذیری فیزیکی سیستم قدرت صورت خواهد گرفت و پس از آن، در فصل سوم به ارائه و تبیین دقیق مدل جدیدی که فراتر از کارهای صورت گرفته‌ی قبلی، فاکتور زمان را نیز در مطالعه آسیب‌پذیری سیستم قدرت در نظر می‌گیرد، پرداخته خواهد گردید. مدل زمانی[25] ارائه شده در این فصل (از آن‌جا که مدل ارائه شده به این سؤال پاسخ می‌دهد که در چه زمان (When) و کجا (Where) شبکه‌ی قدرت بیشتر آسیب‌پذیر می باشد، نام این مدل را WaW انتخاب کرده­ایم که مخفّف عبارت «When and Where» می‌باشد) شامل یک مسأله‌ی بهینه‌سازی دو سطحی می باشد که با بهره گیری از تئوری دوگان قوی[26] و تکنیک‌های خطّی‌سازی تبدیل به یک مدل یکپارچه‌ی برنامه‌ریزی خطّی مختلط با عدد صحیح (MILP)[27] می گردد. در این فصل، فاکتورهای مهمّی که در مطالعه آسیب‌پذیری سیستم قدرت می‌توانند بر نقشه‌ی حمله‌ی اتّخاذ شده توسّط مهاجم اثر بگذارند، معرّفی و به دقّت مطالعه شده‌اند. در این فصل، برای محک زدن توانمندی مدل ارائه شده در شناسایی نقاط آسیب‌پذیر شبکه، مثال‌های عددی متنوّعی ارائه شده می باشد.
در ادامه، در فصل چهارم مدل کامل‌شده‌ای که زمان‌بندی تعمیرات سیستم انتقال را با لحاظ قید آسیب‌پذیری سیستم قدرت انجام می‌دهد، به دقّت تبیین و بسط داده خواهد گردید. مدل ارائه شده برای زمان‌بندی تعمیرات خطوط انتقال سیستم (که مدل [28]VCTMS نام دارد)، یک مدل سه سطحی می باشد که سطح اوّل آن، مسأله‌ی تصمیم‌گیری اپراتور مستقلّ سیستم[29] در خصوص تعیین بهترین زمان‌بندی ممکن برای انجام تعمیرات معمولی خطوط انتقال شبکه را اظهار می کند و مسائل سطوح دوم و سوم، نسخه‌ی اصلاح شده‌ی مدل WaW، با نام MWaW[30]، را شامل می گردد که در این مدل، برنامه‌ی زمان‌بندی خطوط انتقال شبکه به عنوان یک پارامتر ورودی دریافت می گردد و مهاجم با آگاهی از برنامه‌ی زمان‌بندی ISO برای انجام تعمیرات معمولی خطوط کاندید، بهترین نقشه‌ی حمله را به گونه‌ای انتخاب می کند که هزینه‌های تولید و قطع‌بار شبکه بیشینه گردد. پس، پس از ارائه‌ی مدل VCTMS، مدل MWaW به گونه کامل اظهار می گردد و اثر لحاظ کردن پارامتر ورودی متناظر با زمان‌بندی تعمیرات معمولی خطوط کاندید بر معادلات و فرمول‌بندی مدل WaW به دقّت مورد مطالعه قرار می‌گیرد. پس از آن، مدل MWaW، به صورت یک مدل MILP یک‌سطحی نوشته می گردد و روابط آن به گونه کامل ارائه می گردد. با نوشتن مدل MWaW به صورت یک مدل MILP یک‌سطحی، مدل سه سطحی VCTMS تبدیل به یک مدل بهینه‌سازی دو سطح MILP می گردد. پس از آن، چگونگی بهره گیری از الگوریتم ژنتیک[31] برای حلّ مدل دو سطحی VCTMS تبیین داده می گردد و نهایتاً، در انتهای این فصل، آغاز یک مثال عددی برای مطالعه کارکرد صحیح مدل MWaW و به مقصود مطالعه قیود جدید اضافه شده در مدل MWaW نسبت به مدل WaW، ارائه می گردد. پس از آن، یک مثال عددی دیگر برای زمان‌بندی تعمیرات دو تا از خطوط انتقال یک شبکه‌ی نمونه با بهره گیری از مدل VCTMS ارائه می گردد که به دلیل محدود بودن تعداد حالات ممکن برای تعمیرات معمولی دو خطّ مورد مطالعه، در این مثال از تکنیک شمارش برای یافتن جواب بهینه‌ی سراسری[32] بهره گیری می گردد. در این مثال، سناریوهای مختلفی برای تحلیل دقیق فاکتورهای اثر گذار در زمان‌بندی صورت گرفته برای انجام تعمیرات معمولی خطوط شبکه تعریف و شبیه‌سازی خواهند گردید. در این سناریوها، اثر تصمیم ناصحیح اپراتور مستقلّ سیستم (ISO)[33] در طریقه زمان‌بندی تعمیرات خطوط شبکه و در تحلیل دقیق رفتار بهینه‌ی مهاجم به دقّت مطالعه می شوند تا بتوان اهمّیت بهره گیری از مدل‌های ارائه شده در این پایان‌نامه را بیشتر نشان داد.
در انتهای هر فصل، چکیده‌ای از فصل و نتایج قابل استنتاج از آن فصل ارائه می گردد و علاوه بر آن، در فصل آخر پایان‌نامه، نتیجه‌گیری کلّی از پژوهش‌های صورت گرفته در این پایان‌نامه انجام می گردد و در ادامه‌ی نتیجه‌گیری، یک سری پیشنهادات در قالب کارهای آینده[34] ارائه می گردد تا مسیر تکامل و بهبود هرچه بیشتر مدل‌های ارائه شده در این پایان‌نامه را نشان دهند.
 
 
 
فصل دوم
تاریخچه‌ی کارهای انجام شده

 
 
 
 
 

  • مقدّمه

انجام تعمیرات در هر سیستمی منجر به افزایش طول عمر مفید دارایی‌ها، کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری، افزایش قابلیت اطمینان[35] و کاهش خطاهای سیستم خواهد گردید. با توسعه‌ی تکنولوژی و وابستگی روز افزون بشر به سیستم‌هایی که روز به روز در حال پیچیده‌تر شدن هستند، نیاز‌های قابلیت اطمینان و دسترسی‌پذیری[36] رشد چشمگیری کرده می باشد و این در حالی می باشد که منابعِ در دسترس، محدودتر، و هزینه‌های تعمیرات بیشتر از قبل شده‌اند. مسائلی همانند این باعث شده می باشد که برای حفظ قابلیت اطمینان سیستم نیاز به ابزارهای جدید تصمیم‌گیری و نیز تکنیک‌های جدید برای زمان‌بندی تعمیرات سیستم بیش از پیش حس گردد.
در منـابع مختلف، دسته‌بندی‌هـای متفاوتی مبتنی بر راهبردهای تعمیرات صـورت گرفته می باشد [2] و [18]–[20] که یکی از مهم‌ترین دسته‌بندی‌های صورت گرفته به صورت زیر می باشد [19] و [20]:

  • راهبرد‌ تصحیحی[37]: این راهبرد شامل دسته واکنش‌هایی می گردد که پس از خرابی، به مقصود بازیابی تجهیز و یا سیستم به شرایط بهره‌برداری صورت می‌پذیرند.
  • راهبرد‌ پیشگیرانه[38]: این راهبرد، یک سری برنامه‌های بازرسی متناوب را شامل می گردد که برنامه‌ی زمانی این بازرسی‌ها از قبل تعیین شده می باشد.
  • راهبرد مبتنی بر وضعیت[39]: در این راهبرد، کارایی تجهیز به صورت پیوسته پایش می گردد و در صورت لزوم، عملیات تصحیحی لازم صورت می‌گیرد.
  • راهبرد پیشگویانه[40]: در این راهبرد، یک سری از پارامتر‌های بهره‌برداری تجهیز برای پایش منظّم انتخاب می گردد تا بتوان معضلات رخ داده در عملکرد تجهیز را قبل از این که این معضلات منجر به خرابی تجهیز شوند، تشخیص داد و عملیات لازم را انجام داد.

به گونه کلّی، نیاز صنایع به تعمیرات و نگهداری روز به روز در حال افزایش می باشد که صنعت برق نیز از این رویه مستثنا نیست. صنعت برق نیز که از چهار بخش تولید، انتقال، توزیع و مصرف­کنندگان تشکیل شده می باشد، در هر چهار بخش، نیاز به تعمیرات و نگهداری صحیح و به موقع دارد. در سیستم قدرت نیز تمام راهبردهای اظهار شده برای اجرای تعمیرات قابل اجرا هستند و گاه ترکیبی از روش‌های مختلف برای اتّخاذ بهترین راهبرد تعمیرات به کار گرفته می گردد [19]. در محیط سنّتی صنعت برق، اپراتور شبکه به صورت متمرکز و با هدف حفظ قابلیت اطمینان شبکه، زمان‌بندی مربوط به تعمیرات بخش‌های تولید و انتقال سیستم را انجام می‌دهد و برنامه‌ی زمان‌بندی تعمیرات را به واحدهای تولید و خطوط انتقال اعلام می کند. با تجدیدساختار صنعت برق، پیشنهاد زمان تعمیرات مربوط به بخش‌های مختلف سیستم به مالکان بخش‌ها واگذار می گردد و بهره‌بردار مستقل سیستم مسئول نظارت و هماهنگی زمان انجام تعمیرات می‌باشد.
در طریقه زمان‌بندی تعمیرات سیستم قدرت با هدف حفظ قابلیت اطمینان، تنها پیشامدهایی که در خود سیستم رخ می‌دهند در نظر گرفته می شوند. این پیشامدها شامل مورد هایی همچون خروج خطوط انتقال، خروج واحدهای تولید و خروج بارهای سیستم می گردد. از سوی دیگر، براساس آمار چاپ گردیده در خصوص حملات صورت گرفته به سیستم قدرت به نظر می‌رسد که نمی‌توان از اثر عواملی که از خارج از سیستم قدرت نشأت می‌گیرند چشم‌پوشی نمود. پس‌، لحاظ کردن قید آسیب‌پذیری[41] سیستم قدرت در طریقه زمان‌بندی تعمیرات این سیستم ضروری به نظر می‌رسد.
در ادامه‌ی این فصل، آغاز مروری خواهیم داشت بر مهم‌ترین پژوهش‌های صورت گرفته در زمینه‌ی تعمیرات سیستم قدرت، و پس از آن به مطالعه کارهای صورت گرفته در زمینه‌ی مدل‌سازی و ارزیابی آسیب‌پذیری سیستم قدرت خواهیم پرداخت.
[1]. Blackout

  1. 1. Preventive

[3]. Corrective
[4]. Coordinated Maintenance
[5]. Conejo
[6]. Iterative
[7]. Pandzic
[8]. Transmission System Operator
[9]. Social Welfare
[10]. Wu
[11]. Security-Constrained
[12]. Latify
[13]. Gas Network Operator
[14]. Independent Market Operator
[15]. Independent System Operator
[16]. Intentional
[17]. Memorial Institute for the Prevention of Terrorism
[18]. Vulnerability
[19]. Salmeron
[20]. Arroyo
[21]. Motto
[22]. Chen
[23]. Attacker
[24]. Supervisory Control And Data Acquisition
[25]. Time-Phased
[26]. Strong Duality Theorem
[27]. Mixed-Integer Linear Programming
[28]. Vulnerability-Constrained Transmission Maintenance Scheduling
[29]. Independent System Operator
[30]. Modified WaW
[31]. Genetic Algorithm
[32]. Global Optimum Solution
[33]. Independent System Operator
[34]. Future Works
[35]. Reliability
[36]. Availability
[37]. Corrective

[38]. Preventive
[39]. Condition-based
[40]. Predictive
[41]. Vulnerability
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :143

 
قیمت : 14700 تومان

***

—-

دسته‌ها: مهندسی برق