سیستم های الکتریکی مبتنی بر اینترنت اشیای صنعتی: طراحی الگوریتم های حفاظت و کنترل خودتنظیم برای شبکه های توزیع هوشمند

افزایش نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر متغیر، بارهای الکتریکی نوظهور مانند وسایل نقلیه الکتریکی و نیاز به انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان بیشتر، شبکه های توزیع الکتریکی سنتی را با چالش های بی سابقه ای مواجه ساخته است. اینترنت اشیای صنعتی به عنوان یک پارادایم تحول آفرین، با فراهم آوری امکان نظارت، کنترل و ارتباط بلادرنگ در گستره وسیعی از دستگاه های فیزیکی در شبکه برق، پتانسیل عظیمی برای خلق شبکه های توزیع هوشمند انعطاف پذیر و خودترمیم ایجاد کرده است. این مقاله به بررسی طراحی الگوریتم های حفاظت و کنترل خودتنظیم برای شبکه های توزیع هوشمند با تکیه بر زیرساخت IIoT می پردازد. در این راستا، ابتدا معماری سیستم های الکتریکی مبتنی بر IIoT تشریح شده و مولفه های کلیدی آن معرفی می شوند. سپس چالش های موجود در حفاظت و کنترل شبکه های توزیع مدرن مورد تحلیل قرار گرفته و لزوم حرکت به سمت مکانیزم های خودتنظیم تبیین می گردد. در بخش اصلی، چارچوبی برای طراحی الگوریتم های حفاظت و کنترل خودتنظیم ارائه شده که در آن از تلفیق فناوری های پیشرفته ای مانند محاسبات لبه، یادگیری ماشین، پردازش زبان طبیعی برای تحلیل داده های غیرساختاریافته و بلوک چین برای امنیت و قابلیت اعتماد استفاده می شود. دو الگوریتم نمونه برای تنظیم خودکار رله های حفاظتی و مدیریت بهینه ولتاژ به تفصیل شرح داده شده اند. پیاده سازی و ارزیابی این چارچوب بر روی یک شبکه تست معیار نشان می دهد که رویکرد پیشنهادی می تواند قابلیت اطمینان را تا ۱۸.۵٪ افزایش، مدت زمان خاموشی را تا ۳۷٪ کاهش و کارایی عملیاتی را تا ۲۲٪ بهبود بخشد. در نهایت، چالش های آتی شامل مسائل امنیت سایبری، یکپارچه سازی استانداردها و مقیاس پذیری مورد بحث قرار گرفته و راهکارهای احتمالی ارائه می شوند.

کلیدواژه ها:

اینترنت اشیای صنعتی ، شبکه توزیع هوشمند ، حفاظت خودتنظیم ، کنترل خودکار