در گذشته سیستم های کنترل نیروگاهی هیچ گونه تبادل داده یا اشتراک اطلاعاتی با دیگر سیستم ها نداشتند. اما امروزه با توجه به نیازمندی جهت بهبود کارایی، بهینه سازی و تصمیم گیری های سریع تجاری، این گونه سیستم های صنعتی جزئی از دنیای "بزرگ به هم متصل" شده اند و اطلاعات آنها توسط شبکه های داخلی، تجاری و یا حتی اینترنت قابل دست یابی می باشند. این ارتباط و انتقال داده، راه ها و فرصت های جدیدی را برای تهدید و حملات خرابکارانه علیه این گونه سیستم های کنترلی ایجاد نموده است. از طرفی پس از حادثه 11 سپتامبر شرایط امنیتی مورد تحمل، دچار تغییرات شدیدی شده است. لذا امروزه مباحث مربوط به امنیت در شبکه های کنترل صنعتی و سایر زیرساخت های بحرانی، یکی از بحث های مهم و چالش برانگیز دولت ها می باشد. از طرف دیگر یکی از سیستم های کنترل نیروگاه های سیکل ترکیبی رایج در کشور، سیستم کنترلی teleperm xp ساخت شرکت زیمنس می باشد. هدف از این پژوهش بیان نمودن دلایل اهمیت امنیت اطلاعات در سیستم های کنترل نیروگاه های سیکل ترکیبی با تاکید بر روی teleperm xp، تحلیل و شناخت تمایز میان امنیت این گونه سیستم ها با سیستم های رایج it، ارزیابی کمی و کیفی وضعیت امنیت در سیستم کنترلی teleperm xp، راه کارها و سیاست های امنیتی موجود جهت بهبود امنیت اطلاعات در این سیستم کنترلی می باشد. به منظور ارائه یک ارزیابی صحیح از وضعیت امنیتی سیستم کنترلی teleperm xp از یک مدل سازی سرویس گرا- وظیفه گرا استفاده شده است. این مدلی که بسیار مناسب سیستم های کنترل صنعتی و از جمله سیستم کنترلی teleperm xp می باشد، برای اولین بار و در این پایان نامه پیشنهاد شده است. این مدل برخلاف مدل های وظیفه گرا و یا سرویس گرا که به تنهایی نمی توانند ارتباط دقیق میان زیر سیستم ها، تجهیزات و سرویس ها را ارائه نمایند و یا اینکه دارای پیچیدگی بسیار بالا می باشند، ضمن داشتن سادگی لازم به خوبی می تواند ارتباط میان زیر سیستم ها، تجهیزات و سرویس ها را نشان دهد. بر اساس این مدل پیشنهادی اقدام به مدل سازی سیستم کنترلی و بررسی دقیق ارتباط میان زیرسیستم ها، تجهیزات و سرویس ها نموده و سپس با شناسایی آسیب پذیری های سیستم کنترلی و تعریف سناریوهای حمله و با استفاده از درخت حمله اقدام به ارزیابی کمی محاسبه آسیب پذیری کل سیستم کنترلی نموده ایم. نتایج حاصل از ارزیابی امنیتی سیستم کنترلی teleperm xp نشان دهنده ضعف امنیتی آشکار در این ساختار کنترلی و عدم به کارگیری تجهیزات و سیاست های امنیتی مناسب، می باشد. قابل ذکر است که این ارزیابی براساس استانداردهای موجود در حوزه سیستم های کنترل صنعتی و برای اولین بار است که بر روی سیستم کنترل نیروگاه سیکل ترکیبی، teleperm xp، موجود در کشور صورت می گیرد. در نهایت با توجه به اقدامات امنیتی موجود و با توجه به آسیب پذیری های شناسایی شده، اقدام به ارائه راه کارهای مناسب، جهت اصلاح امنیتی سیستم کنترلی teleperm xp نموده ایم. که بایستی در به کارگیری این سیستم کنترلی مد نظر قرار گیرد.

امروزه کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی از اولویت های اساسی هر کشور محسوب می شود. افزایش مقدار co2 در جو و تأثیرات زیاد بر روی گرمایش کره زمین، یکی از دلایل اصلی برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر است. از طرفی رایگان بودن و در دسترس بودن این گونه انرژی ها یکی از عواملی است که سیاستمداران و سرمایه گذاران را به سمت استفاده از این گونه انرژی ها سوق می دهد. یکی از این انرژی ها، انرژی باد می باشد که در سال های اخیر استفاده از آن بعنوان یک منبع انرژی پاک و اقتصادی پیشرفت های بسیار چشمگیری داشته است. یکی از متداولترین ژنراتورهای مورد استفاده در توربین بادی با توجه به مشخصه عملکردی آن dfig می باشد. زیرا که در این صورت امکان استفاده بهینه از انرژی باد و بدست آوردن حداکثری توان از باد و همچنین داشتن فرکانس ثابت در خروجی توربین و کنترل راحت تر نسبت به بقیه توربین های بادی، بوجود می آید.. اما عیب عمده این ژنراتور داشتن اینرسی ناچیز و کم نقشی این ژنراتور در نوسانات فرکانس شبکه است. با افزایش توربین های باد و افزایش استفاده از انرژی باد، چالش های جدیدی در عملکرد شبکه ایجاد شده است، یکی از این چالش ها، پایین آوردن مقدار اینرسی ژنراتورهای شبکه در مقابل نوسانات فرکانس شبکه می باشد. امروزه راهکارهای مناسبی برای افزایش اینرسی اینگونه توربین ها در شبکه ارائه شده است. این راهکارهای پیشنهادی نه تنها بر روی اینرسی شبکه بایستی تأثیر منفی داشته باشد بلکه باعث افزایش بهبود پاسخ فرکانسی شبکه در قبال تغییرات فرکانسی باشد. یکی از این راهکارها استفاده از انرژی جنبشی ذخیره شده در پره های توربین بادی است. در این پایان نامه ابتدا سعی شده تا مدل سازی مناسبی از توربین بادی از نوع dfig انجام شود، این مدلسازی به گونه ای می باشد که می توان پاسخ شبکه را در مقابل نوسانات فرکانسی شبکه بررسی کرد و تأثیر نفوذ اینگونه توربین های بادی دیده می شود. سپس با توجه به راهکار جدید ارائه شده در این پایان نامه، یعنی استفاده از انرژی جنبشی ذخیره شده ای که در ژنراتور dfig وجود دارد، سعی در بهبود پاسخ فرکانسی شبکه می شود و تأثیر استفاده از این ژنراتورها مشاهده می شود. استفاده از روش های کنترل هوشمند گام بعدی است . در این مرحله سعی شده است با استفاده از کنترل فازی و تجهیز توربین بادی به این نوع کنترلر باعث افزایش راندمان اینگونه توربین ها در بازسازی فرکانس شبکه شود. برای این کار از یک کنترلر فازی که دارای ورودی های، میزان انحراف فرکانس از مقدار نامی خود، میزان بار اضافه شده به شبکه و میزان مشارکت توربین بادی در تولید توان شبکه می باشد. از این کنترلر فازی برای تنظیم ضرایب pi حلقه کنترل سرعت روتور ژنراتور و کنترل زاویه پره ) تغییر مقدار (cp استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد در یک شبکه قدرت که میزان مشارکت توربین های بادی در حدود 15% می باشد با این کار پاسخ فرکانسی شبکه به میزان 10% بهبود یافته است. البته هر قدر میزان مشارکت توربین های بادی در شبکه افزایش یابد میزان بهبود پاسخ فرکانسی نیز افزایش می یابد.

کنترل پیش بینی مدل یک روش جهت طراحی کنترل کننده بوده که شامل یک الگوریتم بهینه سازی آنلاین است و یک تکنیک کنترلی قوی به ویژه در صنایع فرایندی می باشد و این امر به علت توانایی های آن جهت اداره سیستم های چند متغیره که شامل محدودیت ها و هدف های چندگانه بوده می باشد. در این پایان نامه کاربرد mpc جهت سیستم مقیاس بزرگ زنجیره ای از نیروگاه های واقع بر رودخانه کارون به ترتیب شامل سد کارون4، سد کارون3، سد کارون1 و سد مسجدسلیمان مورد مطالعه قرار می گیرد. در حال حاضر کنترل کننده های pi محلی با پیش خور اضافی جهت تنظیم سطوح آب به کار برده می شوند. این کنترل کننده ها برای رسیدن به دو هدف کنترلی متناقض یعنی کوچک نگه داشتن انحرافات سطح آب و تغییرات تخلیه توربین ها به سختی تنظیم می شوند. به علاوه از آنجا که هیچگونه ارتباط و تبادل اطلاعات بین کنترل کننده های محلی وجود ندارد تخلیه در طول رودخانه معمولا زیاد می شود. mpc یک استراتژی کنترلی بسیار مناسب جهت اداره مساله تنظیم سطح آب توصیف شده می باشد. اولین دلیل جهت استفاده از mpc توانایی آن جهت اداره کردن هدف های کنترلی چندگانه یعنی مینیمم کردن انحرافات سطح پذیرش و تغییرات تخلیه توربین می باشد. انگیزه دوم جهت استفاده از mpc توانایی این روش جهت مدیریت محدودیت هایی است که به طور صریح بر روی متغیرهای سیستم گذاشته می شود. به علاوه تنظیم mpc جهت دادن اولویت یعنی یا کوچک نگه داشتن انحرافات سطح پذیرش یا کوچک نگه داشتن تغییرات تخلیه توربین بسیار آسان تر می باشد. مطالعات ما نشان داد که طرح mpc متمرکز که عملیات های کنترلی همه نیروگاه ها را هماهنگ می سازد از لحاظ محاسباتی غیر عملی است. بنابراین زنجیره نیروگاه ها را با استفاده از طرح mpc غیرمتمرکز از طریق تقسیم آن به زیرسیستم های کوچکتر و کنترل هر زیرسیستم با یک طرح mpc محلی کنترل می کنیم. هرچند احتیاجات محاسباتی با استفاده از mpc غیرمتمرکز کاهش می یابد اما عملکرد کنترلی به علت عدم هماهنگی بدتر می شود. به منظور کاهش بدترشدن عملکرد? یک ارتباط پایین دستی بین طرح های mpc محلی ایجاد می کنیم. هر mpc محلی پیش بینی هایی از جریان خروجی خود را به mpc محلی پایین دست اعلام می کند. با این روش mpc محلی پایین دست یک پیش بینی از جریان ورودی واردشونده به زیرسیستمی که کنترل می کند را در اختیار دارد. از طریق شبیه سازی ها نشان داده شده که ایجاد ارتباط پایین دستی جهت جلوگیری از بدتر شدن قابل توجه عملکرد درmpc غیرمتمرکز کفایت می کند. همچنین نتیجه می گیریم که طرح mpc غیرمتمرکز با چهار mpc محلی که در آن هر نیروگاه توسط یک طرح mpc محلی کنترل می شود مناسب ترین طرح کنترلی می باشد زیرا عملکرد آن قابل قبول بوده و زمان محاسباتی نیز حداقل می باشد. یک دسته شبیه سازی نیز جهت تعیین حساسیت عملکرد کنترلی mpc غیرمتمرکز به محدودیت باند مرده انجام شده است که براساس آن، این محدودیت به وضوح باعث بدتر شدن عملکرد می شود اما می تواند تعداد تنظیم های تخلیه توربین را کاهش دهد که این امر بسیار سودمند بوده و از فرسودگی سریع تجهیزات جلوگیری می کند. کلمات کلیدی: کنترل پیش بینی مدل، رودکارون، مدل تاخیر انتگرالی

کنترل پیش بینی مدل یک روش جهت طراحی کنترل کننده بوده که شامل یک الگوریتم بهینه سازی آنلاین است و یک تکنیک کنترلی قوی به ویژه در صنایع فرایندی می باشد و این امر به علت توانایی های آن جهت اداره سیستم های چند متغیره که شامل محدودیت ها و هدف های چندگانه بوده می باشد. در این پایان نامه کاربرد mpc جهت سیستم مقیاس بزرگ زنجیره ای از نیروگاه های واقع بر رودخانه کارون به ترتیب شامل سد کارون4، سد کارون3، سد کارون1 و سد مسجدسلیمان مورد مطالعه قرار می گیرد. در حال حاضر کنترل کننده های pi محلی با پیش خور اضافی جهت تنظیم سطوح آب به کار برده می شوند. این کنترل کننده ها برای رسیدن به دو هدف کنترلی متناقض یعنی کوچک نگه داشتن انحرافات سطح آب و تغییرات تخلیه توربین ها به سختی تنظیم می شوند. به علاوه از آنجا که هیچگونه ارتباط و تبادل اطلاعات بین کنترل کننده های محلی وجود ندارد تخلیه در طول رودخانه معمولا زیاد می شود. mpc یک استراتژی کنترلی بسیار مناسب جهت اداره مساله تنظیم سطح آب توصیف شده می باشد. اولین دلیل جهت استفاده از mpc توانایی آن جهت اداره کردن هدف های کنترلی چندگانه یعنی مینیمم کردن انحرافات سطح پذیرش و تغییرات تخلیه توربین می باشد. انگیزه دوم جهت استفاده از mpc توانایی این روش جهت مدیریت محدودیت هایی است که به طور صریح بر روی متغیرهای سیستم گذاشته می شود. به علاوه تنظیم mpc جهت دادن اولویت یعنی یا کوچک نگه داشتن انحرافات سطح پذیرش یا کوچک نگه داشتن تغییرات تخلیه توربین بسیار آسان تر می باشد. مطالعات ما نشان داد که طرح mpc متمرکز که عملیات های کنترلی همه نیروگاه ها را هماهنگ می سازد از لحاظ محاسباتی غیر عملی است. بنابراین زنجیره نیروگاه ها را با استفاده از طرح mpc غیرمتمرکز از طریق تقسیم آن به زیرسیستم های کوچکتر و کنترل هر زیرسیستم با یک طرح mpc محلی کنترل می کنیم. هرچند احتیاجات محاسباتی با استفاده از mpc غیرمتمرکز کاهش می یابد اما عملکرد کنترلی به علت عدم هماهنگی بدتر می شود. به منظور کاهش بدترشدن عملکرد? یک ارتباط پایین دستی بین طرح های mpc محلی ایجاد می کنیم. هر mpc محلی پیش بینی هایی از جریان خروجی خود را به mpc محلی پایین دست اعلام می کند. با این روش mpc محلی پایین دست یک پیش بینی از جریان ورودی واردشونده به زیرسیستمی که کنترل می کند را در اختیار دارد. از طریق شبیه سازی ها نشان داده شده که ایجاد ارتباط پایین دستی جهت جلوگیری از بدتر شدن قابل توجه عملکرد درmpc غیرمتمرکز کفایت می کند. همچنین نتیجه می گیریم که طرح mpc غیرمتمرکز با چهار mpc محلی که در آن هر نیروگاه توسط یک طرح mpc محلی کنترل می شود مناسب ترین طرح کنترلی می باشد زیرا عملکرد آن قابل قبول بوده و زمان محاسباتی نیز حداقل می باشد. یک دسته شبیه سازی نیز جهت تعیین حساسیت عملکرد کنترلی mpc غیرمتمرکز به محدودیت باند مرده انجام شده است که براساس آن، این محدودیت به وضوح باعث بدتر شدن عملکرد می شود اما می تواند تعداد تنظیم های تخلیه توربین را کاهش دهد که این امر بسیار سودمند بوده و از فرسودگی سریع تجهیزات جلوگیری می کند. کلمات کلیدی: کنترل پیش بینی مدل، رودکارون، مدل تاخیر انتگرالی

بخش مهمی از تولید الکتریسیته کشور سهم نیروگاه های گازی و سیکل ترکیبی است. از جمله متداول ترین توربین های گازی نصب شده در کشور، توربین v94.2 ساخت شرکت زیمنس می باشد. به دست آوردن مدلی ریاضی کارآ و دقیق برای توربین گازی v94.2 به منظور بررسی عملکرد آن در مدهای کاری مختلف از جمله راه اندازی، بارگیری، خوابانیدن و کارکرد عادی در قالب یک سیمولاتور بلادرنگ امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. بنابراین هدف از مدلسازی توربین گاز v94.2 در این پایان نامه، طراحی یک سیمولاتوربه منظور اهداف آموزشی و تست الگوریتم های کنترلی است. تا کنون اغلب روش های مدلسازی که برای مدل کردن رفتار دینامیکی توربین گاز استفاده شده اند، به مدهای کاری راه اندازی و خوابانیدن مربوط نمی شدند. یکی از روش های مدلسازی استفاده از داده های عملیاتی واقعی و شناسایی سیستم با استفاده از الگوریتم کمترین مربعات خطا می باشد. در این پایان نامه، با استفاده از داده های عملیاتی، مدلسازی توربین گاز v94.2 در مدهای کاری راه اندازی، بارگیری و خوابانیدن انجام شده است. می توان از ساختارهای متفاوت خطی یا غیرخطی برای مدل کردن سیستم استفاده کرد. با توجه به ماهیت دینامیکی غیرخطی توربین های گازی یک مدل خطی قادر به مدلسازی توربین با دقت کافی نمی باشد. بنابراین از ساختار چندخطی برای مدلسازی استفاده شده است، بدین معنا که به جای داشتن یک مدل کلی، مدل به دست آمده از چند زیرمدل خطی جدا تشکیل می شود که هر کدام از این زیرمدل ها در ناحیه مربوط به خود، سیستم را مدلسازی می کند. چنین ساختاری، بر خلاف مدل های غیرخطی دیگر همچون شبکه عصبی ساختاری ساده دارد و ارتباط بین ورودی و خروجی های آن نیز واضح است. در این پایان نامه برای اولین بار از مدل چندخطی برای مدلسازی توربین گاز در مدهای کاری راه اندازی و خوابانیدن استفاده شده است و می توان گفت که چنین مدلسازی جامعی برای توربین گاز v94.2 با استفاده از ساختار چندخطی تا کنون ارائه نشده است. به منظور مدلسازی توربین گاز v94.2 در مد راه اندازی از 7 سری داده های واقعی راه اندازی به دست آمده از نیروگاه گازی خرمشهر در شرایط دمایی مختلف برای شناسایی سیستم استفاده شده است. در این مد، سرعت توربین به عنوان خروجی در نظر گرفته شده است و ورودی های مدل با توجه به ناحیه عملکردی توربین و زیرمدل های مختلف متفاوتند. در این مد از 8 زیر مدل خطی برای مدلسازی توربین استفاده شده است که در ابتدای مدلسازی ورودی سیستم تنها توان خروجی sfc می باشد. در ادامه و با باز شدن شیر سوخت از دور 700 ورودی های دبی سوخت و فشار خروجی کمپرسور نیز اضافه می شوند. بعد از دور 2100 ، sfc خاموش شده و ورودی مربوط به آن نیز از مدلسازی حذف می شود. همچنین در مدهای کاری بارگیری و خوابانیدن نیز مدلسازی با استفاده از داده های به دست آمده از نیروگاه خرمشهر انجام شده است. در این مدها توان الکتریکی به عنوان خروجی و دبی سوخت به عنوان ورودی در نظر گرفته شده اند و از 13 زیرمدل خطی برای مدلسازی توربین در مد کاری بارگیری و 17 زیرمدل خطی برای مدلسازی توربین در مد کاری خوابانیدن استفاده شده است. با بررسی رفتار مدل در مدهای کاری مختلف و صحت سنجی مدل با استفاده از داده های واقعی نتیجه می شود که مدل خطای کمتر از 3% دارد که مطابق استاندارد های مورد استفاده در سیمولاتور های صنعتی بلادرنگ می باشد و لذا مدل بدست آمده ضمن داشتن سادگی لازم می تواند در یک سیمولاتور صنعتی مورد استفاده در صنعت نیروگاه بکار گرفته شود.

عدم تشخیص به موقع عیب یا خرابی به وسیله کاربر در سیستم های حساس، منجر به صدمه دیدن و از بین رفتن مقادیر قابل توجهی از امکانات و اطلاعات خواهد شد. در برخی از موارد این امر باعث تلفات جانی نیز می گردد. در نتیجه تمایل روزافزونی در زمینه تشخیص خرابی چه در مجامع علمی و چه در مجامع صنعتی ایجاد شده است و خودکار نمودن تشخیص عیب سیستم و علت آن امروزه یک ضرورت در حوزه های مختلف از جمله نیروگاه ها محسوب می شود. با توجه به افزایش تعداد نیروگاه های سیکل ترکیبی بر اساس طرح نیام شرکت مپنا در کشور، مدل سازی و طراحی سیستم تشخیص عیب برای اجزای اصلی این نیروگاه ها، امری مهم تلقی می شود. یکی از اجزای اصلی نیروگاه سیکل ترکیبی، بویلر بازیاب حرارتی می باشد که عملکرد مناسب آن نقش بسزایی را در بهبود عملکرد نیروگاه ایفا می کند. از طرفی با توجه به اینکه بویلر بازیاب حرارتی یک سیستم پیچیده و با مقیاس بزرگ صنعتی محسوب می شود، بایستی از روش دقیق و کارآمد برای مدل سازی و طراحی سیستم نظارتی آن استفاده نمود. در این گزارش، تمرکز بر روش باند گراف صورت گرفته است. روش باند گراف به دلیل دارا بودن ویژگی های رفتاری ، ساختاری و سببی ، علاوه بر استفاده در مدل سازی سیستم ها، می تواند برای آنالیز و طراحی سیستم تشخیص عیب قسمت های گوناگون سیستم ها نیز مورد استفاده قرار گیرد. در واقع این روش، مصالحه ای بین روش های پیچیده مدل سازی که بر استفاده از معادلات دیفرانسیلی پیچیده تاکید دارند و روش های مدل سازی که سیستم را به صورت یک جعبه سیاه مدل می کنند، می باشد و نیز محدودیتی برای مدل سازی سیستم ها در حوزه های گوناگون ندارد. در این گزارش، بر اساس این روش، در مرحله اول، تمامی زیرسیستمهای اصلی بویلر بازیاب حرارتی نیروگاه سیکل ترکیبی طرح نیام مپنا یعنی پیشگرمکن، تانک ذخیره، پمپهای فشار ضعیف و قوی، اکونومایزر فشارقوی، درام و اواپراتور فشار ضعیف و قوی و سوپرهیترهای فشار ضعیف و قوی مدل سازی شده اند. سپس مدل پیشنهادشده مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. با توجه به اینکه مقادیر به دست آمده از مدل، کمتر از 2 درصد با مقادیر واقعی فرآیند اختلاف دارند، اعتبارسنجی مدل با موفقیت انجام گرفته است. در مرحله دوم، بر اساس روش باند گراف، سیستم تشخیص عیب مناسبی برای بویلر بازیاب حرارتی نیروگاه سیکل ترکیبی طرح نیام مپنا طراحی گردیده است. سپس با تزریق خرابیهای گوناگون به مدل پیشنهادشده، صحت عملکرد سیستم طراحی شده، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصله از این ارزیابی نشان می دهد که سیستم تشخیص عیب طراحی شده، هر 77 عیب ممکن برای بویلر مذکور را به درستی آشکارسازی و جداسازی می کند و می تواند سیستم تشخیص عیب مطلوب و دقیقی برای بویلرهای بازیاب حرارتی طرح نیام مپنا محسوب شود. لازم به ذکر است که با توجه به اطلاعات جمع آوری شده از مقالات و کتب گوناگون، چنین طرحی در این مقیاس بزرگ، برای اولین بار انجام گرفته است.

در این پروژه به منظور درک بهتر استاندارد iec 61850 و پیاده سازی آن، همچنین به منظور ایجاد یک بستر تحقیقاتی به منظور ارزیابی استاندارد iec 61850 و ...، ساخت یک سیمولاتور بلادرنگ dcs پست های فشار قوی مد نظر قرار گرفته است. بدین منظور پست شیخ بهایی تهران به عنوان نمونه موردی مدنظر قرار گرفته است. طراحی صفحات hmi و مدل سازی تجهیزات اولیه و ثانویه پست کاملا منطبق با این نمونه واقعی انجام شده است. طراحی صفحات hmi با استفاده از زبان برنامه نویسی c# و شبیه سازی تجهیزات اولیه و ثانویه در محیط نرم افزار matlab/simulink انجام گرفته است. سپس سیستم اتوماسیونی منطبق بر استاندارد iec 61850 برای این پست طراحی، مدل سازی و شبیه سازی شده است. برای طراحی و مدل سازی از نرم افزار visual scl و به منظور شبیه سازی از نرم افزار omnet++ استفاده شده است. در نهایت نیز دو توپولوژی مختلف ستاره و حلقه در شبکه ارتباطی سیستم اتوماسیون پست مورد بررسی و مزایا و معایب هر کدام از این توپولوژی ها ذکر گردیده اند. برای سیمولاتور توسعه داده شده در این پروژه می توان کاربردهای زیر را برشمرد: 1- آموزش بهره برداران پست های فشار قوی 2- بستری مناسب جهت ارزیابی استاندارد iec 61850 3- امکان طراحی سیستم کنترل پست بر اساس این استاندارد و ارزیابی آن قبل از اعمال به سیستم واقعی4- امکان ارزیابی سیستم کنترل خریداری شده از جنبه های مختلف (تست های که روی پلنت واقعی امکان آن وجود ندارد) 5- سایر کاربردهای تحقیقاتی و آموزشی این پروژه، اولین سیمولاتور بلادرنگ dcs پست های فشار قوی که بر اساس استاندارد iec 61850 توسعه و ساخته شده است. در این پروژه علاوه بر پیاده سازی پروتکل های ارتباطی استاندارد iec 61850، اطلاعات و سرویس ها منطبق با بخش 7 استاندارد iec 61850 مدل سازی، پیاده سازی و شبیه سازی شده اند. بر خلاف سایر کارهای مشابه، در این پروژه علاوه بر پروتکل goose، پروتکل mms نیز پیاده سازی و شبیه سازی شده است.

امروزه یکی از رایج ترین پروتکل ارتباطی استفاده شده در سطح فیلد سیستم های dcs نیروگاهها و فرآیندهای بزرگ صنعتی، پروتکل profibus pa میباشد.در این پروژه سعی شده استبا در نظر گرفتن معیارهای تعیین شده توسط استانداردهای معتبر از قبیل sp50، en50170 و iec 1158-2برای اولین بار یک سیمولاتور نرم افزاری بلادرنگ ( real time software simulator)تهیه شود که بتواند عملکرد پروتکل پروفیباس را در حالت های مختلفاز قبیل وقوع خطاهای سخت افزاری، وقوع خطاهای نرم افزاری و قرار گرفتن ابزارهای شبکه در محیط های با قابلیت انفجار و احتراق، بطور دقیقیشبیه سازی کند. مدلسازی این پروتکل در سه بخش مدلسازی زمانی پروتکل، مدلسازی ساختار پیغام ها و مدلسازی فرآیندهای موجود در پروتکل انجام شده است. شبیه سازی این پروتکل نیز با استفاده از سه مدل بدست آمده، در نرم افزارomnet++انجام شده است. همچنین دو خصوصیت مهم پروتکل profibus pa، یعنی بلادرنگ بودن و تحمل پذیری خطا، در مدلسازی و شبیه سازی این پروتکل گنجانده شده اند. در بررسی بلادرنگ بودن پروتکل، تمامی فرآیندها، در محیط نرم افزارomnet++ ، در زمان مورد انتظار انجام می شوند. همچنین در بحث تحمل پذیری خطا، تمامی مکانیزم های استفاده شده در پروتکل profibus pa که موجب میشوند سیستم دارای قابلیت تحمل خطا شود، در سیمولاتور ارائه شده پیاده سازیشده اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این پروتکل از نظر تحمل پذیری خطا و بلادرنگ بودن در سطح فرآیند، مناسب می باشد.

به دلایل اقتصادی، نیاز است که سیستم های قدرت در بالاترین سطح ممکن بهره برداری و یا به-عبارت دیگر نزدیک مرز پایداری خود کار کنند. درنتیجه یک اغتشاش ناخواسته می تواند باعث ناپایداری سیستم قدرت شود. لذا همواره ارزیابی پایداری سیستم های قدرت جهت تعیین حد پایداری مورد توجه بوده است. در گذشته این فرایند بصورت بلادرنگ انجام نمی شده است، اما امروزه با وجود کامپیوترهای سریع و الگوریتم های ساده تر و وجود سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده، امکان انجام این کار بصورت بلادرنگ ممکن شده است. روش های ارزیابی پایداری بلادرنگ براساس یکی از سه معیار زیر می باشد: حد پایداری مانا، حد پایداری گذرا، حد پایداری ولتاژ. این حدود همواره باید بصورت بلادرنگ مانیتور شوند. آخرین روش ارزیابی پایداری که در سطح جهانی و در کشورهایی مانند برزیل، فرانسه، کانادا، ایالات متحده و بوسنی و هرزگوین استفاده شده است دارای مراحل زیر می باشد: تعیین حد پایداری مانا برای هر حالت بارگذاری از سیستم با استفاده از الگوریتم dimo محاسبه رزرو پایداری برای تعیین مقدار mw اضافی که قبل از ناپایداری می تواند بارگذاری شود. محاسبه حد پایداری گذرا و تعیین امن یا ناامن بودن حالت سیستم با استفاده از درصد ثابتی به نام حاشیه امنیت که بصورت تجربی تعیین می شود. مشکل این روش ارزیابی این است که درصد حاشیه امنیت استفاده شده، بصورت تجربی بدست می-آید ولی تجربه به تنهایی نمی تواند راهکار مناسبی برای تعیین این درصد باشد. برای حل این مشکل در این پروژه پیشنهاد می شودکه از شبکه عصبی برای این کار استفاده شود. با توجه به عملکرد مناسب شبکه عصبی در این زمینه، می توان نحوه ارزیابی بلادرنگ پایداری را با استفاده از این ابزار بهبود داده و نقاط ضعف آن را برطرف کرد. برای تعیین درصد حاشیه امنیت با روش شبکه عصبی ابتدا نیاز به محاسبه حد پایداری گذرا می باشد. برای محاسبه حد پایداری گذرا باید بار و تولید را در مراحل متوالی افزایش داده و در هر مرحله سناریوهای شدید را مورد ارزیابی قرار داد و تعیین کرد که در هر حالت، شبکه پایدار می ماند یا خیر. پایدار یا ناپایدار بودن یک حالت خاص می تواند توسط شبکه عصبی صورت بگیرد. مقدار mw بهره-برداری که به ازای آن ناپایداری گذرا اتفاق می افتد همان حد پایداری گذرا است. در این پروژه برای محاسبه حد پایداری گذرا از شبکه عصبی احتمالی و پرسپترون چند لایه استفاده شده است و برای بررسی عملکرد این دو نوع شبکه عصبی، از آن ها برای تعیین حد پایداری گذرای شبکه قدرت 9 باسه و 39 باسه استفاده شده است که در نتیجه هر دو شبکه دارای عملکرد مناسبی هستند ولی برای این شبیه سازی ها، شبکه pnn در اکثر حالت ها بخصوص در زمان مورد نیاز برای آموزش بهتر از mlp عمل می کند لذا با توجه به نتایج بهتر این شبکه، می توان از آن در روش ارزیابی بلادرنگ پایداری که در بالا آورده شد استفاده کرد و نقطه ضعف روش ارزیابی بلادرنگ پایداری که همان تعیین درصد حاشیه امنیت است را برطرف کرد.

کمبود منابع آب با افزایش جمعیت، صنعتی سازی و توسعه کشاورزی در بسیاری از مناطق جهان به ویژه خاورمیانه، موجب استفاده از تکنولوژی مدرن به منظور تامین افزایش تقاضا برای آب آشامیدنی شده است. کشور ایران همانند دیگر کشورهای حاشیه خلیج فارس به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و کم بارش، در لیست کشورهای در معرض بحران آب قرار دارد تا جایی که پیش بینی می شود در سال 1400 هجری شمسی کشور ایران با کمبود شدید آب مواجه می شود. بنابراین استفاده از فرایندهای آب شیرین کن می تواند نقش مهمی در تامین منابع آب ایفا کند. با استفاده از این روش می توان آب های غیر قابل مصرف(مانند آب دریا) را به صورت آب مورد مصرف تبدیل کرد. در این پژوهش ابتدا انواع روش های نمک زدایی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس روش های حرارتی به عنوان یکی از قدیمی ترین و موثرترین روش های نمک زدایی مورد مطالعه، مقایسه و دسته بندی قرار گرفته اند. در ادامه معادلات بقای جرم، شوری و انرژی در حالت پایا برای فرایند های med نوشته شده اند. پس از بررسی معادلات حالت پایا، فرایند در حالت گذرا نیز بررسی شده و معادلات حالت گذرا به دست آورده شده است. سپس با استفاده از معادلات به دست آمده، در نرم افزار متلب به شبیه سازی رفتار دینامیکی سیستم پرداخته شده است. در انتها معادلات به دست آمده بر روی یک آب شیرین کن از نوع med که در عسلویه کار میکند و مربوط به پتروشیمی کاویان می باشد، اعمال شده و جواب های حالت گذرا به دست آورده شده اند. سپس با استفاده از جواب های حالت گذرای به دست آمده و با استفاده از متد زیگلر و نیکولز به طراحی کنترل کننده ی مرسوم pid برای این فرایند پرداخته ایم.

تزریق گاز به مخازن نفتی یکی از ضروری ترین عوامل در صیانت از ذخایر نفتی و یکی از راهبردهای تولید پایدار است؛ در فرایند تزریق گاز غنی اگر حداقل فشار امتزاجی کمتر از psi 4500 باشد از نظر اقتصادی استفاده از گاز مایع شده ترجیح داده می شود. در نرم افزار pvti با تزریق گازهای مختلف به سیال مخزن مشاهده شد که تقریباً وضعیت امتزاج پذیری دی اکسید کربن همانند گاز اتان و گاز نیتروژن نیز مانند گاز متان عمل می کنند. حال هرچه سیال تزریقی به سمت ترکیبات گاز اتان حرکت نماید و از گاز متان جدا شود در نفت مخزن امتزاج پذیرتر خواهد بود. همچنین با محاسبات نرم افزار اکلیپس 300 مشاهده گردید که عملکرد مخزن در صورت تزریق دی اکسید کربن امتزاجی در بلند مدت کارایی بهتری نسبت به ترکیبات تزریقی غیر امتزاجی خواهد داشت.