Globalaren energia-trantsizioaren atzeko planotan, banatutako generazioa gaizki garrantzitsuagoa bihurtzen da osagai elektrikoa. Erne-renobagarri teknologiak hobetzen direnean, eguzki eta haize-energiarako banatutako iturrien arrakasta handia ekonomiari karbono gutxiago eramanean. Modelu hau energiaren erabilera efizientzia handitzen du, transmitazio-hilabeteak murrizten ditu eta sistema elektrikoaren oinarrizko eta fidagarritasuna hobetzen du.
Energia sistemaren teorian oinarrituta, sarea elektrikoko fidagarritasuna eta estabilitasuna hainbat generazio-iturri guztien kudeaketarekin dator bat. Sistemaren elektriko modernoen konplexutasuna banatutako generazio inguruan kontrol zehatzagoa eta dispatch-a behar ditu—batez ere, karga aldaketen eta iturri desegokiaren artean. Arren, kontsoladore elektriko inteligenteak hasieran agertu dira, informazio eta komunikazio teknologien erabiliz, datuen monitorizazio erreal-erara eta ajuste dinamikorako. Lan honetan, IEE-Business-en monitorizazio elektriko inteligenteko sistemen diseinua eta banatutako generazioan optimizatutako kontrola aztertzen dira, energia trantsizioaren eta garapena erraldoian laguntzeko.
1. Monitorizazio Elektrikoa
Monitorizazio elektrikoa sistema elektrikoen funtzionamenduaren datuak hartzea, datuak eskuratzea eta analizatzea dira, sistema elektrikoaren segurtasuna, fidagarritasuna eta efizientzia bermatzeko. Sistema elektrikoa monitorizatzeko sistema nagusia datuak eskuratzen dituen unitateak, datuak transmititzeko sareak, monitorizazio eta kudeaketa plataformak, eta alarmaren eta erantzun mekanismoak dira. Datuak eskuratzen dituen unitateek datu operazionalak kolektatzen dituzte, generatzaileak, transformadorak eta banaketa gailuak barne, tensio, intensitate, maiztasuna eta faktore potentziala bezalako parametro garrantzitsuen.
Kolektatutako datuak orduan transmititzen dira sare komunikazio estabil eta seguru baten bidez (adibidez, fibra optika, transmitizio irekia) monitorizazio zentroraino. Transmitizio datuen sare efizientea datuen aldatasuna eta integritatea bermatzen ditu, ondoren analizatzeko oinarri fidagarria ematen du. Monitorizazio eta kudeaketa plataforma datuak eskuratzen dituen datuak erreal-erara monitorizatzen ditu eta analizatzen ditu, big data analisi eta cloud computing teknologien erabiliz, bistaratze interfaseak eta erabakitzaile laguntza ematen ditu, laguntzaileei erabaki egokiak egin dituzte.
2.Sistema Diseinua
2.1 Sistemaren Arkitektura
Sistema elektriko monitorizazio inteligentearen arkitektura Taula 1ean ikus daiteke.
| Maila | Funtzio Nagusia | Teknologia Garrantzitsu |
| Perseptiboa | Datuak hartzea eta prozesamendu hasiera | Sensorrak, kontsultoriarroak |
| Sarea | Datuak transmititzeko eta komunikatzeko | Fibra optika sareak, komunikazio irekia |
| Aplikazioa | Datuak analizatzeko eta bistaratzea | Datuak prozesatzeko algoritmoak, datu handiak |
Sistema elektriko monitorizazio inteligentearen arkitekturan, maila bakoitzaren funtzioak teknologia garrantzitsuak beren artean batzen dira, funtzio lan ordena efiziente bat sortzeko. Perseptibo-mailak sensorrak eta kontsultoriarroak erabiliz datuak erreal-erara hartzen ditu, sistema funtzioaren oinarria eta baldintza lehentasuna. Daturik zehatzak eta denbora errealak ondoren analizatzeko kalitatea eragiten dute.
Sarea-mailak datuak transmititzeko hub bat da, fibra optika eta komunikazio irekia teknologia aurreratuen erabiliz datuak transmititzen ditu monitorizazio zentroraino. Transmisio datuen integritatea eta segurtasuna babestu behar ditu, datuak galdu edo manipulatu ez direla. Aplikazio-mailak datuak analizatzeko eta bistaratzea erabiliz datuak prozesatzeko algoritmoak eta datu handi teknologien erabiliz, datu asko datu balio handiak bihurtzen ditu, kudeatzaileei erabakitzaile egokiak egin dituzte.
2.2 Hardware Hautapena
Sistema hardwareren osagaiak eta euren errendamendu parametro nagusiak Taula 2ean ikus daitezke.
| Hardware Mota | Modelo eta Espezifikazioa | Errendamendu Parametro Nagusiak |
| Sensorra | Hikvision HikSensor - 500kV | Neurketaren tartea: 0 - 500 kV; |
| Kontsultoriarroa | Huawei SmartMeter 3000 | Neurketaren zehaztasuna: Klase 0.1 |
| Transmisio Gailua | ZTE ZXTR S600 | 10 Gbps Ethernet transmisioa onartzen du |
| Serverra | Lenovo ThinkServer RD630 | CPU: Intel Xeon Gold 5218; |
| Datu Gordelelea | Western Digital WD Gold 18 TB | Gordetze kapasitatea: 18 TB; |
2.3 Komunikazio Datuen Estrategia
2.3.1 Datuen Hartzea eta Transmititzeko
Datuak hartzea eta transmititzeko sistema elektriko monitorizazio inteligentearen osagai garrantzitsuak dira, sistema erreal-erara eta errendamendua eragiten duten. Prozesu honean, sensorrak eta monitorizazio gailu asko perseptibo-mailan datu garrantzitsuak elektrikoko sistemak hartzen dituzte—adibidez, tensio, intensitate, potentzia, eta maiztasuna—banatutako generazio iturrien egoera informazioa barne.
Datu zehatzak lortzeko, hartze gailuak zehaztasun handia eta fidagarritasuna behar dituzte [10]. Hartze ostean, datuak transmititzen dira sarea-mailara, fibra optika komunikazio, komunikazio irekia, eta Internet Objektuen teknologiak erabiliz. Fibra optika komunikazioak, bandera handi eta latentsia txikiagatik, datu handi transmitizio kasuetan erabilgarria da. Komunikazio irekia oso fleksibiltasuna eta erraztasuna ematen dio, monitorizazio puntuen artean komunikazioa erabilgarria da.
2.3.2 Segurtasun Medidas
Sistema elektriko monitorizazio inteligenteetan, datuen enkriptatzea, sarea elektronikoko segurtasuna, eta sarbidea kontrolatzea segurtasun estruktura anitz bat osatzen dute. Estruktura honek eragin goberdiak eta barne arriskuak murriztu egiten ditu, sistema elektronikoko kudeaketa inteligentearen oinarri seguru bat sortzeko. Enkriptatze algoritmo indartsuak datuen transmitizioan erabiliz, datuak interzeptatzea edo manipulatzea saihestu egiten da. Simetrik enkriptatze algoritmoak, adibidez, Advanced Encryption Standard (AES), datuak bakarrik dekodifikatze giltza zuzena duen erabiltzaileak soilik datuak irakurtzeko aukera ematen diote, datuen integritatea eta pribatutasuna babesten ditu, datuak transmitizioan aldatu gabe mantentzen ditu. Sarea elektronikoko segurtasunaren arabera, gailu eta sistema anitz konektatzen direnean, ciber-ataken arriskua gehitzen da. Beraz, firewall, Intrusion Detection Systems (IDS), eta Intrusion Prevention Systems (IPS) segurtasun gailuak erabiliz, sarea trafikoa erreal-erara monitorizatzen da, aktibitate galtzaileak identifikatzen eta blokeatzen dira, sistema eragin negatiborik gabe, segurtasuna osoa hobetzen da. Erabiltzaile sarbidea kontrolatzea eta autentifikazio mekanismok, adibidez, Role-Based Access Control (RBAC), bakarrik erabiltzaile autorizatukoak datuak eta sistema funtzioak erabili dezakete, datuak barnean erori arriskua murrizten ditu, sistema segurtasuna hobetzen da, eta sarbidea ilegala saihestu egiten da.
3. Ikerketa Metodologia
3.1 Ikerketa Diseinua
Ikerketa honek esperimentu eta simulazio metodoen konbinazioa erabili du, merkatu elektrikoko datu errealak eta simulazio elektrikoko demanda batu izan dira, esperimentu kasu anitz sortzeko.
Kasu horiek sistema osoa probatzea eta ebaluatzeko aukera ematen dute. Eskuarki, sistema errendamendu ebaluatzeko, programazio efizientzia, iturri erabilera, eta erantzun denbora parametroak dira. Kargak, iturri banaketa, eta generazio modu desberdinak konfiguratuz, sistema errendamendua balio kondizio askotan simulatzen da. Segurtasun ebaluatzeko, sistema erresistentzia ciber-ataken, sistema akatsen, eta datu erori arriskuak dira.
Sistema elektriko monitorizazio inteligentearen errendamendua oso ebaluatzeko, errendamendu parametroak—adibidez, erantzun denbora, programazio arrakasta ehunekoa, iturri erabilera, eta sistema estabilitasuna—and segurtasun parametroak—adibidez, intrusion detection rate, vulnerability patching time, eta data encryption strength—dira ebaluatzeko sistema zientifiko bat diseinatu da.
3.2 Errendamendu Ebaluazioa
Sistema elektriko monitorizazio inteligentearen errendamendu ebaluazioa banatutako generazioan optimizatutako kontrola Taula 3ean ikus daiteke.
| Segurtasun Indikadorea | Deskribapena | Neurketa Modua | Helburu Balioa |
| Datu Enkriptatze Maila | Sistema datuen transmitizio eta gordeleko enkriptatze indarra | Enkriptatze Algoritmo Ebaluazioa | AES - 256 edo gehiago |
| Intrusion Detection Rate | Sistema arrakasta aberra-sarbidea eta erakundeak detektatzea | Segurtasun Log Analisi | >95% |
| Access Control Effectiveness | Erabiltzaile baimen kudeaketa eta access control estrategien efektibotasuna | Baimen Audit | 100% Compliance |
| Security Vulnerability Repair Time | Identifikatutako segurtasun vulnerabilitateen konpondu beharreko denbora | Vulnerability Response Time Analysis | <24 h |
| Regular Security Audit Frequency | Sistema segurtasun audituak egin beharreko maiztasuna | Audit Report Analysis | Once per quarter |
| Malicious Software Protection Capability | Sistema malware erakundeak babesteko gaitasuna | Protective Software Evaluation | 100% Coverage |
| Effectiveness of Backup and Recovery Strategies | Datu backup eta berreskurazio estrategien efektibotasuna | Recovery Testing | 100% Success Rate |
Taula 4ko segurtasun ebaluazio parametroak sistema elektriko monitorizazio intelligentearentzat segurtasun neurri orokorrak ematen dituzte. Parametro horiek datuen enkriptatzea, intrusio detektatzea, sarbidea kontrolatzea, vulnerabilitateen konponpena eta malware babesa dituzte, sistema ciber-ataken, datu erori, eta malware erakundeak aurre egiteko gaitasuna bermatzen dutelako.
Adibidez, datuen enkriptatze-mailak AES-256 edo gehiagoko enkriptatze estandarrak erabili behar ditu, datuen transmitizio eta gordelekotasuna segurutzeko; intrusio detektatze-ratearen helburuak 95% baino gehiagoko balioa izan behar du, sistema aberra-sarbidea eta erakundeak detektatzeko eta erantzun dezakeela. Sarbidea kontrolatzearen efektibotasuna 100% betetzea beharrezkoa da, erabiltzaile baimenen kudeaketa segurtasun politiketan jarraitzea ziurtatzeko. Segurtasun vulnerabilitateen konponpen-denboraren helburua 24 ordu baino gutxiago izan behar du, identifikatutako vulnerabilitateak azkar konpondu ahal izateko.
4. Esperimentu Emaitzak
4.1 Errendamendu Probaketa Emaitzak
Errendamendu probaketa emaitzak Taula 5ean ikus daitezke.
| Errendamendu Indikadorea | Probaketa Balioa | Helburu Balioa | Ebaluazio Emaitza |
| Erantzun Denbora / s | 1.8 | <2.0 | Estandarra Betetzen Du |
| Datu Prozesamendu Abiadura / (strip/s) | 2200 | >2000 | Estandarra Betetzen Du |
| Sistema Eskuragarritasuna | 0.9998 | >0.9995 | Estandarra Betetzen Du |
| Energia Galera-tasa / % | 2.5 | <3.0 | Estandarra Betetzen Du |
| Optimizatutako Programazio Arrakasta Eruna / % | 92 | >90 | Estandarra Betetzen Du |
| Akatsen Berreskurazio Denbora / min | 4 | <5 | Estandarra Betetzen Du |
| Iturri Erabilera-tasa / % | 87 | >85 | Estandarra Betetzen Du |
Errendamendu probaketa honetan, sistema parametro guztiak ondo funtzionatu ziren, helburu balioak bete edo gainditu zituen. Sistema erantzun denbora 1.8 s zen, <2.0 s esan bezala, programazio efizientzia handia erakusten zuen. Datu prozesamendu abiadura 2,200 datu/segundo luzea izan zen, 2,000 datu/segundo esan bezala, datuen prozesamendu erreal-erara gaitasuna erakusten zuen. Sistema eskuragarritasuna 99.98% zen, 99.95% baino gehiago, estabilitasuna eta fidagarritasuna erakusten zuen. Energia galera-tasa 2.5% zen, 3.0% baino gutxiago, energia transmitizio efizientzia optimizatzen zuen. Optimizatutako programazio arrakasta eruna 92% luzea izan zen, sistema programazio helburuak sostengatzen zuen. Akatsen berreskurazio denbora eta iturri erabilera 4 minutu eta 87% izan ziren—helburu estandar baino gehiago—, sistema azkar berreskuratzeko eta iturri erabilera efiziente gaitasuna erakusten zuten. Emaitzak sistema elektriko monitorizazio intelligentearen errendamendu orokorra banatutako generazioan optimizatutako kontrola ondo funtzionatzen duela adierazten dute.
4.2 Segurtasun Probaketa Emaitzak
Segurtasun probaketa emaitzak Taula 6ean ikus daitezke.