در بخش اول و دوم و سوم این مطلب به طور مختصر به تاریخچه و مزایای و برخی ویژگیها ازجمله قابلیت اطمینان و توپولوژی این شبکه پرداختیم. در بخش پایانی این مطلب قصد داریم به دیگر ویژگیهای این شبکه همچون سیستمهای زیستی، شبکههای تصادفی و امنیت بپردازیم.
منابع انرژی تجدید پذیر
تولید انرژی تجدید پذیر اغلب میتواند به جای شبکههای انتقال درتوزیع مورداستفاده قرار گیرد.بدین معنا که DSO میتواند جریانها را مدیریت کرده و قدرت را به صورت محلی توزیع کند تا با فروش مستقیم انرژی به مصرف کننده، بازار خود را گسترش دهد. همزمان نرمافزارهای تولید سوختهای فسیلی به چالش کشیده میشوند. مقررات سختگیرانهبرای تولید منابع انرژی سنتی از سوی دولتها، دشواری کار را افزایش میدهد و فشار شرکتهای سنتی انرژی را برای تغییر به سمت منابع تجدید پذیر انرژی افزایش میدهد.
نوسان سازهای Kuramoto
هدف مدل کوراموتو این است که سیستم را به حالت تعادل نگه دارید یا همگامسازی فاز را حفظ کنید. نوسانسازهای غیر یکنواخت همچنین به مدلسازی فناوریهای مختلف، انواع مختلف ژنراتورها، الگوی مصرف و غیره کمک میکنند.
سیستمهای زیستی
شبکههای برق در بسیاری از زمینههای دیگر با سیستمهای پیچیده بیولوژیکی مرتبط بودهاند. در یک مطالعه، شبکههای برق با شبکه اجتماعی دلفین مقایسه شدند. این موجودات در صورت بروز موقعیت غیرمعمول ارتباطات را سادهتر یا تشدید میکنند. ارتباطات متقابل که آنها را قادر به زنده ماندن میکند بسیار پیچیده است.
شبکههای تصادفی
در شبکههای فیوز تصادفی چگالی جریان ممکن است در بعضی مناطق خیلی کم باشد و در بعضی مناطق دیگر خیلی قوی. بنابراین میتوان از تجزیه و تحلیل برای رفع مشکلات احتمالی شبکه استفاده کرد. به عنوان مثال تجزیه و تحلیل رایانهای با سرعت بالا میتواند فیوزهای در معرض انفجار را پیشبینی کرده و یا الگوهایی را که ممکن است به قطع برق منجر شود، تجزیه و تحلیل کند. پیشبینی الگوهای بلند مدت در شبکههای پیچیده برای انسان دشوار است بنابراین به جای آن از شبکههای فیوزی یا دیودی استفاده میشود.
شبکه ارتباطی هوشمند
از شبیهسازهای شبکه برای شبیهسازی یا تقلید جلوههای ارتباطی شبکه استفاده میشوند. این شبیهسازی به طور معمول شامل ایجاد آزمایشگاه با دستگاههای شبکه هوشمند، برنامهها و غیره است که شبکه مجازی توسط شبیه ساز شبکه ارائه میشود.
شبکههای عصبی
شبکههای عصبی برای مدیریت شبکه برق نیز در نظر گرفته شدهاند. سیستمهای انرژی الکتریکی را میتوان به چندین روش مختلف طبقهبندی کرد: غیر خطی، پویا، گسسته یا تصادفی. شبکههای عصبی مصنوعی سعی در حل مشکلترین مسائل دارند.
پیشبینی تقاضا
یک کاربرد ANN در پیشبینی تقاضا است. برای اینکه شبکهها از نظر اقتصادی و قابل اطمینان کار کنند، پیشبینی تقاضا ضروری است و مقدار توان مصرفی توسط بار باید پیشبینی شود. این امر به شرایط آب و هوایی، حوادث تصادفی و غیره بستگی دارد. برخی از عواملی که شبکههای عصبی محلی هنگام توسعه این نوع مدلها در نظر میگیرند: طبقهبندی پروفایلهای بار کلاسهای مختلف مشتری بر اساس مصرف برق، افزایش پاسخگویی به تقاضا برای پیشبینی قیمت برق در زمان واقعی نسبت به شبکههای معمول ، لزوم ورود تقاضای گذشته، وابستگی به متغیرهای ورودی خاص، اجزای مختلفی مانند بار اوج، بار پایه، بار متوسط و غیره.
تئوری مارکوف
از آنجایی که انرژی باد بسیار محبوب است، به یک عنصر ضروری در مطالعات شبکه برق محسوب میشود. ذخیرهسازی خارج از خط، تنوع باد، عرضه، تقاضا، قیمتگذاری و سایر عوامل را میتوان در یک بازی ریاضی مدل کرد. در اینجا هدف توسعه استراتژی برنده است. برای مدلسازی و مطالعه این نوع سیستم از فرآیندهای مارکوف استفاده میشود.
امنیت
در حالی که نوسازی شبکههای برقی به شبکههای هوشمند امکان بهینهسازی فرآیندهای روزمره را میدهد، یک شبکه هوشمند، به صورت آنلاین میتواند در برابر حملات سایبری آسیبپذیر باشد. ترانسفورماتورهایی که ولتاژ برق ایجاد شده در نیروگاهها را برای سفرهای طولانی، خطوط انتقال و خطوط توزیع که برق را به مصرف کنندگان افزایش میدهند بسیار مستعد آسیبپذیری هستند. این سیستمها به سنسورهایی متکی هستند که اطلاعات را در این زمینه جمع میکنند و سپس آن را به مراکز کنترل منتقل میکنند و در اینجا الگوریتمها تجزیه و تحلیل و تصمیمگیری به صورت خودکار انجام میشوند. هکرها میتوانند این سیستمهای کنترل خودکار را مختل کنند و کانالهایی را که امکان استفاده از برق تولید شده را دارند، جدا میکنند. به این کار انکار سرویس یا حمله DoS گفته میشود. آنها همچنین میتوانند حملات یکپارچهای را انجام دهند که اطلاعات فاسد در سیستم منتقل میشود. علاوه بر این، هکرها میتوانند دوباره از طریق سیستمهای تولید انرژی تجدیدپذیر و کنتورهای هوشمند متصل به شبکه، با استفاده از نقاط ضعف و یا مواردی که امنیت آنها در اولویت قرار نگرفته است، دوباره دسترسی پیدا کنند. از آنجا که یک شبکه هوشمند دارای نقاط دسترسی زیادی نظیر کنتورهای هوشمند است، دفاع از همه نقاط ضعف آن میتواند مشکل باشد. همچنین در مورد امنیت زیرساختها نگرانی وجود دارد که در درجه اول مربوط به فناوری ارتباطات است. نگرانیها عمدتاً حول محور فناوری ارتباطات در قلب شبکه هوشمند قرار دارند. با هدف برقراری تماس در زمان واقعی بین آب و برق و کنتورها در خانهها و مشاغل، این خطر وجود دارد که از این قابلیتها میتوان برای اقدامات جنایتکارانه یا حتی تروریستی بهرهبرداری کرد.
بدون تردید شبکه هوشمند یک مزیت گسترده برای ارائه دهندگان انرژی است اما همچنین برخی از مسائل امنیتی قابل توجهی را مطرح میکند. مجرمان سایبری پیش از این در بسیاری از مواقع به شبکه برقی آمریکا نفوذ کردهاند. گذشته از نفوذ رایانه این نگرانی وجود دارد که بدافزارهای رایانهای نظیر Stuxnet ، سیستمهای SCADA را که به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند هدف قرار دهند و برای حمله به شبکه هوشمند استفاده شوند.