با توجه به گسترش سیستم های قدرت الکتریکی استفاده از وسایلی که بتواند تجهیزات را به طور اتوماتیک و از راه دور کنترل کند لازم و ضروری است، بدین منظور استفاده از کنترل نظارتی پا به میان می گذارد، شرکت زیمنس که یکی از بزرگترین شرکتهای تولید کننده تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی است که در زمینه تولید وسایل کنترل نظارتی اسکادا، نیز پیشگام بوده و بدین ترتیب با شرکت مدیریت شبکه ایران قراردادی را به امضاء می رساند که در این قرارداد دو اسکادا در کشور به کار می رود که یکی در تهران و دیگری در اصفهان می باشد. این دو اسکادا که یکی اصلی و دیگری به عنوان پشتیبان است وظیفه نظارت و کنترل بر کلیه تجهیزات اعم از کیدها، خطوط انتقال، پست ها، ترانس ها و ژنراتورها و… را بر عهده دارند تا در هر لحظه و هر شرایطی تصمیمات لازم را گرفته و به پایانه های دریافت پیام، RTU ها انتقال دهد. بدین وسیله اطلاعاتی هرچند کم در اختیار خواننده می گذاریم، تا از طریق آن گامی کوچک در عرصه مهندسی برق برداشته باشیم، قسمت اعظم این مجموعه از گزارشات شرکت زیمنس در قبال شرکت مدیریت شبکه ایران جهت توسعه مطالعات گسترده HV ایران می باشد که خواننده جهت کسب اطلاعات بیشتر می تواند به این گزارشات مراجعه کند.
SCADA چیست؟
SCADA یا supervisory control and data acquisition از اصول کلی سیستم های dcs پیروی می کند. گرچه هردو سیستم بر پایه یک هدف بنا شده اند. تفاوت های عمده ای نیز باهم دارند از جمله این تفاوت ها می توان به نوع کاربرد و کارایی این سیستم ها اشاره کرد. سیستم اسکادا همانطور که از نام آن پیداست یک سیستم کامل نیست بلکه جهت ارائه مدیریت نظارت و بررسی بر کنترل و جمع آوری اطلاعات طراحی شده و اهداف اولیه و طراحی و تولید آن عبارت از مونیتورینگ، مدیریت در تصمیم گیری در کنترل و اعلام اخطار و آلارم در مواقع مورد نیاز از طریق یک مرکز واحد می باشد.
هسته اصلی این سیستم بسته های نرم افزاری حرفه ای می باشد که بروی سخت افزارهای استاندارد و مشخص از قبیل plc ها و RTU ها قرار گرفته اند.
سیستم اسکادا علاوه بر کاربرد در فرایندهای صنعتی مانند تولید و توزیع برق (به شیوه های مرسوم یا هسته ای) ساخت فولاد، صنایع شیمیایی، صنایع آب، گاز و نفت در بعضی از امکانات آزمایشی مانند فوزیون هسته ای نیز کاربرد دارد این چنین تأسیساتی از 1000 تا چندین ده هزار کانال می باشد و با کمک شبکه ها و سیستم های مخابراتی، منطقه وسیعی را تحت بازرسی و نظارت قرار می دهند.
سیستم های اسکادا بر روی سیستم عامل های DOS و WMS و UNIX قابل اجرا هستند در سال های اخیر همه سیستمهای اسکادا به سیستم عامل NT و بعضی هم به سمت LINUX گرایش پیدا کرده اند. مطالبی در زیر می آید مربوط به سیستم اسکادا به کار برده شده توسط شرکت زیمنس می باشد که در ایران و تحت نظارت شرکت مدیریت شبکه ایران (IGMC) می باشد.

طبیعت واحدمند و توزیع شده اینترنت به افزایش محبوبیت بیش از حد آن کمک می کند که منجر به رشد نمایی در حجم ترافیک و تقاضای بی سابقه برای ظرفیت شبکه هسته گردیده است.
از اینرو فراهم کنندگان شبکه با نیاز فراهم کردن یک شبکه زیرساخت جدید که بتواند رشد ترافیک را در شبکه هسته فراهم کند مواجه شده اند. پیشرفت در خروجی (throughput) فیبر و تکنولوژی های انتقال نوری اپراتورها را قادر کرده است تا ظرفیتهای بسیار بالایی را بکار گیرند در حالیکه پیشرفت در تکنولوژی های سوییچ / روترپاکتی نسبتاً آهسته تر بوده است از اینرو هنوز قادر به رقابت با سرعت در لینکهای انتقال نیستند.
در حالی که کریرها تجهیزات DWDM و فیبر را به کار می برند تا ظرفیت را افزایش دهند، تکنولوژی های سوییچینگ پاکتی با سرعت بالا (ترابیت) و ظرفیت زیاد مورد نیاز هستند تا ترافیک را در لینکهای با سرعت بالا جمع کنند.
تکنولوژی های سوییچینگ سرعت بالا که در اینجا بررسی می شوند برای سوییچ های ATM و روترهای IP مشترک هستند. اختلاف بین سوییچ های ATM و روترهای IP در کارتهای خط می باشد بنابراین هر دو سیستم می توانند با بهره گرفتن از یک سوییچ فابریک مشترک با کارتهای خط مناسب خود ساخته شوند.
چندین معیار طراحی باید هنگام طراحی یک سوییچ پاکتی در نظر گرفته شود. اولاً سوییچ باید تأخیر کم و احتمال cell loss کوچک و ماکزیمم خروجی نزدیک به 100% را فراهم کند. قابلیت پشتیبانی خطوط ورودی سرعت بالا نیز یک معیار مهم برای سرویسهای مولتی مدیا مثل ویدئو کنفرانس می باشد. لازم است Self-routing و کنترل توزیع شده در سوییچ های با مقیاس بزرگ پیاده سازی شود.
در این پروژه ابتدا در فصل اول سیستم های سوییچ ATM، اساس کار و ساختارشان شرح داده می شود و سپس سیستم های روتر IP، فانکشنها و ساختار شان بیان می شود و آنگاه معیارهای طراحی سوییچ ها بررسی می گردد. در فصل دوم اساس و مفاهیم سوییچینگ پاکتی را توضیح می دهیم و دسته بندی معماریهای سوییچ را بیان کرده و تکنیک های سوییچینگ مختلفی که در سوییچ های ATM و روترهای ظرفیت بالا بکار گرفته می شوند را از نظر ساختار، مزایا و محدودیت ها مورد بررسی قرار می دهیم. آنگاه Performance سوییچ های اصلی را بصورت محاسبات ریاضی و نتایج شبیه سازی شده نشان می دهیم.
در فصل سوم و چهارم کارهای انجام شده در زمینه شبکه های سوییچ واحدمند مبتنی بر شبکه های کراس بار و clos و کارایی (Performance) آنها بررسی می شود. از این دو روش می توان جهت طراحی سوییچ های واحدمند استفاده نمود.
در فصل پنجم الگوریتم جدیدی جهت تخصیص مسیر به سلول های رسیده در شبکه های سوییچ ATM واحدمند ارائه می کنیم بطوریکه Performance سوییچ را بهبود بخشد و سپس در فصل ششم نتایج شبیه سازی شده این روش با روش استفاده از مسیرهای Random را مقایسه و بهبود چشمگیر عملکرد این روش را نشان می دهیم.

گسترش روز افزون شبكه های توزیع موجب شده تا دیگر امكان استفاده از روش های سنتی بهره برداری، نگهداری و حفاظت شبكه میسر نباشد. به همین دلیل برداشت اطلاعات شبكه های توزیع، مدون سازی آنها ونیز بهره گیری از سیستم اتوماسیون امری بدیهی و اجتناب ناپذیرمیباشد طبق سیستم اتوماسیون توزیع، IEEE تعریف ارائه شده از سوی موسسه سیستمی است كه قادر به نظارت، هماهنگ نمودن و اعمال فرمان روی DAS تجهیزات بصورت بلادرنگ و از راه دور دركل سیستم اعم از پست، فیدر و در محل مصرف میباشد معمولا میتواند بصورت فاز به فاز اجرا شود. ضرورت اجرای DAS سیستم اتوماسیون در ایران با توجه به شرایط نامطلوب اكثر شبكه های توزیع ،بیشتر احساس میشود. در حال حاضر از دغدغه های مهم صنعت برق كشور كه توجه تمامی مسئولین و كارشناسان بهره بردار را به خود جلب نموده، مشكلات و م عضلات موجود درسطح شبكه های توزیع میباشد. از جمله مشكلات موجود در شبكه های توزیع، بالا بودن تلفات، افت ولتاژ  غیرمجاز، خاموشی های طولانی مدت برق میباشد كه با توجه به حجم زیاد سرمایه گذاری انجام گرفته در این نوع شبكه ها و لزوم بهره برداری مناسب، ایجاد مراكز اتوماسیون توزیع بعنوان یک راه حل اساسی مطرح میگردد. پیاده سازی سیستم اتوماسیون در شبكه توزیع به اقتصادی كردن بهره برداری منجر خواهد شد. مسئله اقتصادی آنقدر اساسی و مهم است كه در یكایک اهداف اتوماسیون بخوبی قابل لمس میباشد. بطوریكه از عوامل اصلی روی آوری و استفاده از آن در شبكه های توزیع میباشد.
بهترین چشم انداز برای اهداف اتوماسیون متوجه شركتهایی هست كه با مسائل زیر درگیر هستند – نیاز به ظرفیت های جدید تولید، انتقال و پستهای جدید و افزایش ظرفیت سیستم – دارای شتركینی هستند كه نیاز به برق مطمئن تری دارند – دارای مناطقی با تلفات بالای غیرمعمول هستند كه دارای مشكل ولتاژ در رنج وسیع هستند – دارای طعیهای فراوان هستند تاریخچه استفاده از اتوماسیون به سالهای 1960 برمیگردد كه توسط كشورهای صنعتی شروع گردید و با ایجاد روش های جمع آوری مكانیزه اطلاعات و استفاده از امكانات نرم و سخت افزاری بسرعت گسترش یافت دستگاه های میكر و – پروسسوری اندازه گیری، حفاظتهای مجتمع دیجیتال و سیستم های كنترل كامپیوتری به همراه نرم افزارهای مدیریتی و محاسباتی سریع و تكامل یافته، موجب گردیده سیستم های اتوماسیون از قابلیت اطمینان بالا، امكان گسترش و كارآیی بهره مند گردد. بطور كلی وظایف اصلی اتوماسیون عبارتست از:
1- كنترل و نظارت بر كلید های پستها و فیدرها
2- اندازه گیری كمیتهای الكتریكی و غیرالكتریكی و نشان دادن آنها
3- تنظیم و نظارت بر عملكرد سیستم حفاظت
4- تشخیص محل وقوع خطا و جداسازی آن بصورت اتوماتیك

واسطه گری به سودآوری از طریق خرید و فروش همزمان یک نوع كالا و یا نوع مشابه آن اطلاق میشود كه در این خرید و فروش میزان سرمایه گذاری خالص صفر است. واسطه گری در صنعت برق كه امروزه در حال تجدیدساختار شدن میباشد، یک ایده جدید به حساب می آید. البته شایان ذكر است كه واسطه گری در سایر بازارها از جمله بازارهای مالی پدیده نوینی نیست. استفاده توسعه یافته از واسطه گری هر گونه فعالیتی كه در جهت خرید یک كالای نسبتا زیر قیمت و فروش كالای مشابه و نسبتاً بالای قیمت برای سودآوری باشد را شامل میگردد. در این تحقیق ابتدا انواع واسطه گری در كلیه بازارها بصورت كلی تعریف شده و سپس به بحث در مورد انواع واسطه گری در بازارهای برق پرداخته میشود. دو نوع واسطه گری در بازارهای برق مورد توجه قرار میگیرند، واسطه گری بین كالاهای همنوع و واسطه گری بین كالاهای غیر همنوع كه اصطلاحا به آن واسطه گری بین ما بین نیز گفته میشود.
بطور كلی عمل واسطه گری به سه عامل هدفمند بودن، موقعیت مناسب داشتن و روش های مناسب جهت رسیدن به هدف مورد نظر كه سودآوری می باشد وابسته است. هدف واسطه گری مشخص است، سودآوری بدلیل تفاوت قیمت در تبادلات لحظه ای یا خرید و فروش یک نوع كالا یا كالای از جنس متفاوت. فرصت كسب سود در واسطهگری مربوط به تفاوت در قیمتها بین كالاهای همنوع و مشابه میباشد. نحوه شناخت واسطه گری، خرید و فروش همزمان یک نوع كالا یا مشابه آن نوع كالا میباشد. در تعاریف جدید نیز هدف اصلی كماكان به دست آوردن سود میباشد. اما ممكن است كه بر خلاف تعریف اولیه در این موارد به سرمایه گذاری های اولیه نیز نیاز باشد، البته عامل سودآوری، همانند سابق تفاوت در قیمت كالاها است. بنابراین اصلاحات جدیدی در مورد سه عنصر واسطه گری جهت نشان دادن تعاریف جدیدی از واسطه گری ایجاد شده اند كه در این تحقیق ضمن تعریف این موارد به بررسی مثالهایی كاربردی از واسطه گری در بازارهای برق نیز پرداخته میشود.

مدارهای مجتمع دیجیتال همواره به علت سادگی در طراحی، قابلیت پیاده سازی از یک تکنولوژی قدیمی تر به تکنولوژی جدیدتر، کم نویز بودن و کم مصرف کردن توان نسبت به مدارهای آنالوگ، بیشتر مورد توجه طراحان مدارهای مجتمع، قرار گرفته اند.
در دهه 80 میلادی بیشترین توجه طراحان بر روی مسئله سرعت و مساحت اشغال شده توسط سطح تراشه، متمرکز بود.
اما با پیشرفت تکنولوژی و افزایش تعداد ترانزیستورها در داخل یک تراشه، توان مصرفی توسط ترانزیستورها و در مجموع، توان مصرفی توسط مدارهای مجتمع اهمیت خود را نشان داد و طراحان را وادار نمود تا راهکارهائی جهت کاهش توان مصرفی ارائه دهند.
در این راستا مسائلی از قبیل مخابرات سیار و وسائل الکترونیک قابل حمل، نیز باعث گردیدند تا ضرورت کاهش توان مصرفی بیشتر مورد توجه طراحان و مهندسان قرار گیرد.
فصل اول
کلیات
1-1- اهمیت سرعت و توان مصرفی و سطح اشغال شده در مدارها
پس از به وجود آمدن مدارهای دیجیتال، همواره سه مسئله مهم مدنظر طراحان قرار داشته است، که این سه مسئله مهم عبارتند از:
1- سرعت پاسخگوی مدار به ورودی
2- مساحت اشغال شده روی سطح تراشه
3- توان مصرفی توسط تراشه
براساس نتایج به دست آمده، توان مصرفی تراشه ها در هر 3 سال به 3 سال، 4 برابر شده است و توان مصرفی در بعضی از تراشه ها به 100 وات رسیده است.

به دلیل پیشرفت های انجام شده در فن آوری ساخت مدارهای مجتمع و کوچک شدن ابعاد ترانزیستورها، مساله فضای اشغال شده توسط مدارهای مجتمع تا حدودی کمرنگ و از اهمیت آن کم شده است و مهمترین مسائلی که باقی می مانند، مسئله سرعت و توان مصرفی است که با توجه به کاربرد مدار، هریک از این ویژگی ها می تواند در اولویت طراحی و مدنظر مهندسان طراح قرار گیرد.
2-1- مدارهای دیجیتال و دسته بندی آنها
مدارهای دیجیتال که از ترانزیستورهای MOSFET ساخته می شوند، به دو مقوله وسیع زیر تقسیم می شوند:
1- مدارهای ایستا (استاتیک)
2- مدارهای پویا (دینامیک)
به اختصار می توان بیان نمود که تمامی گره های یک دروازه ایستا مسیری مقاومتی از طریق ترانزیستورها به VDD یا زمین دارند.
اما در مدارهای پویا ولتاژ یک یا چند گره به بار ذخیره شده بر روی یک خازن بستگی دارد. دیگر تمایز این دو مدار، نیاز مدارهای پویا برای درست کار کردن به سیگنال های ساعت متناوب همگاه با سیگنال های داده است.
از مدارهای ایستا می توان به دروازه های CMOS و شبه NMOS اشاره نمود. طراحی گیت های منطقی به روش CMOS بسیار سرراست است، به این صورت که دو ترانزیستور NMOS سری عمل AND منطقی و دو ترانزیستور NMOS موازی عمل OR منطقی را انجام می دهند.
به نحوی مشابه دو ترانزیستور PMOS موازی عمل AND و دو ترانزیستور PMOS سری عمل OR را انجام می دهند. مدارهای حاصل دروازه های NOR دو ورودی و NAND دو ورودی را که در شکل (1-1) نشان داده شده است، تشکیل می دهند.
در روش شبه NMOS، یک ترانزیستور PMOS در مسیر VDD به مدار قرار می گیرد. شکل (2-1) یک گیت NAND دو ورودی شبه NMOS را نشان می دهد.
گیت های استاندارد CMOS نسبت به گیت های مشابه شبه NMOS، توان کمتری را مصرف می کنند؛ اما به علت تعداد زیاد ترانزیستورهای PMOS مورد نیاز و بزرگی ابعاد ترانزیستورهای NMOS برای دستیابی به تاخیرهای صعود، نزول یکسان، مساحت بیشتری اشغال می کنند.
در مدار معکوس کننده استاندارد CMOS معمولا ابعاد ترانزیستور PMOS دو برابر ابعاد ترانزیستور NMOS در نظر گرفته می شود زیرا مقاومت ترانزیستور PMOS در حالت روشن بودن تقریبا دو برابر مقاومت ترانزیستور NMOS در حالت روشن است، اما در گیت های طراحی شده با روش شبه NMOS، برای داشتن خروجی مطلوب؛ ابعاد ترانزیستورها به صورت تناسبی انتخاب می شوند و معمولا ابعاد ترانزیستورهای NMOS، چند برابر ابعاد ترانزیستور PMOS در نظر گرفته می شوند. که متاسفانه این نسبت زمان های صعود و نزول نابرابری را ایجاد می کند.