Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Infokommunikáció az intelligens villamos energia (Smart Grid) hálózatokban

    A tantárgy angol neve: Smart Grid Communication Networks

    Adatlap utolsó módosítása: 2012. november 8.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök informatikus szak

    Szabadon választható tárgy 

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VITMAV13   4/0/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Cinkler Tibor, Távközlési és Médiainformatikai Tanszék
    4. A tantárgy előadója
     Név: Beosztás: Tanszék, Intézet:
     Mitcsenkov Attila
     tanársegéd BME TMIT
     Paksy Géza
     tud. munkatárs
     BME TMIT
     Dr. Cinkler Tibor
     egy. docens BME TMIT
     Dr. Fehér Gábor
     egy. docens BME TMIT
     Dr. Dán András
     egy. tanár
     BME VET
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Alap mérnöki ismeretek és távközlő-hálózati alapok.

    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:

    Villamosmérnök szakon: Infokommunikáció (VITMA301)

    Mérnök informatikus szakon: Távközlő hálózatok és szolgáltatások (VITMA310)

    7. A tantárgy célkitűzése

     Az intelligens villamosenergia-rendszerek (Smart Grid hálózatok) az infokommunikáció következő nagy alkalmazási területét jelentik. A korszerű energetikai hálózatok vezérlése és üzemeltetése, a meg­újuló energiaforrások integrációja, az automatizált mérés, és a nagyfokú automatizálás révén az el­látás biztonsága és hatékonysága növekszik. Ennek megvalósítása új kommunikációs és informatikai fel­a­datokat vet fel, és a speciális alkalmazás új követelményeket támaszt.

    A tárgy célja ezen kihívások, és az ezek megoldására alkalmas technikák bemutatása. A Smart Grid há­ló­zati kommunikációval szembeni követelmények, valamint az alkalmazási környezet (villamos ener­gia hálózatok) rövid áttekintése után a tárgy részletesen is tárgyalja a Smart Grid hálózatokban al­kal­mazott kommunikációs technikákat, a hálózatok felépítését és szervezését, a biztonsági kér­dé­se­ket, a félévet pedig a fontosabb alkalmazási lehetőségek és esettanulmányok bemutatása zárja.

    8. A tantárgy részletes tematikája 1. hét
    •    Az infokommunikáció szerepe a SmartGrid hálózatokban: motiváció, alkalmazási területek,az ebből következőhálózati követelmények (biztonság, megbízhatóság, minőségi és átviteli követelmények, stb.), nemzeti és nemzetközi irányelvek
    2. hét
    •    Smart Grid hálózatok alapjai, a villamosenergia hálózatok rövid áttekintése:
    o   felépítés, főbb szereplői (termelés, fogyasztás, tárolás, átvitel)
    o   elosztott termelés és megújuló energia integrációjának vezérlési feladatai
    o   védelem és szolgáltatás-biztonság, felügyeleti feladatok
    o   terhelés-becslés és fogyasztói befolyásolás, csúcsterhelés kiegyenlítése

    3. hét

    •    A SmartGrid kommunikációs hálózat felépítése és szegmensei: hálózati,architektúrák,hálózati elemek, csomópontok és funkciók

    o   SmartGrid hálózat hozzáférési szakasza (automatizált elosztóhálózatok, visszatáplálás, mérőberendezések és valós idejű számlázás, szolgáltatásbiztonság kommunikációs és informatikai háttere)

    o    SmartGrid aggregációs hálózat (terhelés-elosztási és vezérlési funkciók kommunikációja, „demand response”, hibavédelem)
    o    SmartGrid maghálózatok infokommunikációja

    4-5. hét

    •    SmartGrid hálózati technológiák és fizikai architektúrák specialitásai az egyes hálózati szegmensekben:

    o    Vezeték nélküli kommunikáció Smart Grid hálózatokban (Wireless Personal / Local / Metropolitan Area Networks): WIFI, WiMAX, 3G, LTE technológiák alkalmazásai

    o    Vezetékes kommunikáció villamos energia hálózatokon: PLC (Power Line Communication)

    o    Optikai technológiák: DSL, PON és WDM átvitel a SmartGrid hálózatokban

    6. hét

     •    SmartGrid kommunikáció hálózati rétegei:

    o    Afizikai réteg speciális jellemzői

    o    Adatkommunikációs interfészek és protokollok

    o    IPv4 és IPv6 szerepe és alkalmazása

    o    Hálózatszervezés és szerveződés (Plug & Play)

    7-8. hét

    •    SmartGrid hálózatok funkciói és irányítása

    o    Felügyelet és adatgyűjtés, riasztások, vezérlés, optimalizálás

    o    SCADA-rendszerek és komponensek

    9. hét

    •    SmartGrid hálózatok biztonsági követelményei és eszközei:

    o    adatbiztonság (security)

    o    hitelesítés (authentication)

    o    titkosítás (encryption)

    o    adatvédelem (privacy)

    10. hét

    •    Megbízhatóság, a „kritikus infrastruktúra” követelményei

    o    elvárt magas rendelkezésre állás és hibavédelem megvalósítása
    o    fenyegetések, hálózati vagy fizikai támadások és elhárításuk a hálózat különböző pontjain (mérőeszközök, kommunikáció, vezérlés…)

    •    Nemzetközi szabványok (ITU,IEEE,IETF)

    11-12. hét

    •    SmartGrid hálózati kommunikációra épülő szolgáltatások:

    o    szolgáltatói alkalmazások, pl.:

    •   Mérés/számlázás (Advanced/Smart Metering Infrastructure)
    •   Smart Grid automatizálás (Demand Response) és üzemeltetés
    •   Villanyautók: V2G (Vehicle-to-Grid) kommunikáció

    o    előfizetői alkalmazások, pl.:

    • Home Area Networking (HAN) / Smart Home
    • Villanyautók: PEV (Plug-in Electric Vehicle) infrastruktúra

    13-14. hét

    •    Esettanulmányok: SmartGrid hálózatok és alkalmazásaik a gyakorlatban, ma létező és elérhető példákon bemutatva (bemutatók, vendégelőadók és/vagy látogatások segítségével), például:

    o    Elektromos járművek: töltés, számlázás, azonosítás… egy lehetséges „SmartGrid killer application”

    o    SmartGrid tapasztalatok Magyarországon (ELMŰ / Telvent)

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Heti 4 óra előadás

    10. Követelmények

    Szorgalmi időszakban egy zárthelyi dolgozat sikeres teljesítése

    Vizsgaidőszakban írásbeli vizsga 

    11. Pótlási lehetőségek

    Sikertelen zárthelyi a szorgalmi időszakban a pótzárthelyin pótolható. A sikertelen (pót)zárthelyi a pótlási héten különeljárási díj ellenében egy további alkalommal pótolható.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A tárgy előadóival személyesen, vagy e-mailben egyeztetett időpontban.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    J. Ekanayake, N. Jenkins, K. Liyanage, J. Wu, A. Yokoyama - Smart Grid: Technology and Applications (Wiley, 2012)

    L. T. Berger, K. Iniewski  - Smart Grid Applications, Communications, and Security (Wiley, 2012)

    T. Flick, J. Morehouse - Securing the Smart Grid: Next Generation Power Grid Security (Syngress, 2010)

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra 
    Felkészülés zárthelyire16
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés48
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
     Név: Beosztás: Tanszék, Intézet:
     Mitcsenkov Attila
     tanársegéd BME TMIT
     Paksy Géza
     tud. munkatárs
      BME TMIT
     Dr. Cinkler Tibor
     egy. docens  BME TMIT
     Dr. Fehér Gábor
     egy. docens  BME TMIT
     Dr. Dán András
     egy. tanár
      BME VET