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

Alap mérnöki ismeretek és távközlő-hálózati alapok.

 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.

•    Az infokommunikáció szerepe a SmartGrid hálózatokban: motiváció, alkalmazási területek,az ebből következőhálózati követelmények (biztonság, megbízhatóság, minőségi és átviteli követelmények, stb.), nemzeti és nemzetközi irányelvek

•    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)

Heti 4 óra előadás

Szorgalmi időszakban egy zárthelyi dolgozat sikeres teljesítése

Vizsgaidőszakban írásbeli vizsga 

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

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

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)