فهرست مطالبکلمات کليديبعلائم اختصاريجفصل اول: كليات11-1- عنوان پاياننامه11-2- طرح مسئله11-2-3- فرضيه تحقيق21-2-4- سوال تحقيق21-2-5- اهميت و ضرورت انجام تحقيق21-2-6- سابقه تحقيق31-3- هدف تحقيق51-4- نحوه اعتبارسنجي51-5- ساختار پاياننامه6فصل دوم: بررسي اجزاء سيستم قدرت (پست برق 63 كيلوولت)72-1- مقدمه72-2- معرفي پستهاي برق72-3- پستهاي داخلي و خارجي92-3-1- پست داخلي92-3-1-1- تجهيزات كنترلي102-3-1-2- سيستم کنترلنظارتيو دستيابيبهاطلاعات (اسكادا)122-3-1-3- سيستمهاي ارتباطي152-3-2- پستهاي خارجي162-3-2-1- کابل172-3-2-2- ترانسفورماتور172-3-2-3- برقگير192-3-2-4- تپچنجر202-3-2-5- سيستم انتقال اطلاعات از طريق خطوط انتقال(PLC)212-3-2-6- کليدهاي فشار قوي232-3-2-7- شين يا باسبار252-3-2-8- ايزولاتور يا مقره252-4- نتيجهگيري25فصل سوم27مدلسازي سيستم قدرت در برابر عوامل تهديد در کارهاي قبلي273-1- مقدمه273-2- معرفي تهديدات در يک سيستم قدرت283-2-1- حوادث طبيعي283-2-2- حوادث انسانساز293-2-3- مقايسه بين حوادث انسانساز سهوي و عمدي303-3- نقش و جايگاه پدافند غيرعامل در يک سيستم قدرت313-3-1- مفهوم پدافند غيرعامل323-3-2- اصول پدافند غيرعامل333-3-3- نقش پدافند غيرعامل در حفظ و تقويت سيستم قدرت343-4- مدلسازي سيستمهاي قدرت در برابر تهديدات عام: بررسي کارهاي قبلي363-4-1- اهميت مدلسازي احتمال وقوع تهديد در سيستم قدرت مبتني بر ارزيابي ريسک363-4-2- عوامل تاثيرگذار در فضاي دفاع – حمله383-5- مدلسازي سيستم قدرت در برابر تهديدات الکترومغناطيسي: بررسي کارهاي قبلي403-6- نتيجهگيري42فصل چهارم: بررسي تاثير حملات الكترومغناطيسي بر عملکرد سيستم قدرت434-1- مقدمه434-2- بررسيتهديداتحاصلازانفجاراتهستهاي (NEMP)444-2-1- انفجارات اتمي بالاي سطح زمين (HEMP)454-2-2- پالس الکترومغناطيسي حاصل از انفجارات هستهاي سطحي (SBEMP)484-2-3- پالسالکترومغناطيسيتوليدشدهسيستمي (SGEMP)494-3- پالس هاي الکترومغناطيس ناشي از تسليحات الکترومغناطيسي504-3-1- مولدهاي فشرده ساز شار مغناطيسي (FCG)514-3-2- مولدهاي هيدروديناميکي- مغناطيسي (MHD)544-3-3- منبع مولد امواج مايکروويوي توان بالا (HPM)554-4- مقايسه دو تهديد HEMP و HPEM614-4-1- منابع توليد614-4-2- سطح پوشش624-4-3- رفتار در حوزه زمان634-4-4- طيف فرکانس644-4-5- شدت ميدان654-5- سازگاري الکترومغناطيسي (EMC) و تداخل الکترومغناطيسي (EMI)684-6- بررسينفوذپذيري و آسيبپذيري سيستم قدرت دربرابر حملات الکترومغناطيسي694-6-1- بررسي آسيبپذيري اجزاي الکترونيکي در يک پست فشار قوي704-6-2- بررسينفوذپذيري و آسيبپذيري سازه سيستم قدرت در برابر تهديدات الکترومغناطيسي734-6-3- مدهاينفوذوتزويجامواجالکترومغناطيسي744-6-3-1-انتشاراز روي پوشش (بهدرونپوستهفلزي)754-6-3-2- نشتازروزنهها (در رکها و ساير تجهيزات الکترونيکي و الکتريکي پست)764-6-3-3- نفوذمستقيمازطريقآنتنهاياراديوغيرارادي784-6-4- نفوذهايهدايتي [19 و 84]794-6-5- ساير ملاحظات مربوط به آسيبپذيري سيستم قدرت در برابر حملات الکترومغناطيسي814-6-5-1- بتن824-6-5-2- شيشه834-6-5-3- چوب834-7- روش پيشنهادي براي مدلسازي سيستم قدرت در مقابل حملات الکترومغناطيسي844-8- نتيجهگيري85فصل پنج: مدلسازي و شبيهسازي سيستم قدرت در مقابل تهديدات الكترومغناطيسي875-1- مقدمه875-2- تحليل و شبيهسازي تغييرات ميزان کيفيت حفاظتسازي (SE)895-2-1- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي محفظههاي کوچک895-2-1-1- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک محفظه چهارگوش895-2-1-2- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک کيس رايانه915-2-2- تحليل و شبيهسازي ميزان کيفيت حفاظتسازي براي رکهاي اتاق فرمان935-2-2-1- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با شش روزنه دايرهايشكل935-2-2-2- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با شش روزنه مستطيليشكل945-2-2-3- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي945-2-2-4- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي و تكي955-2-3- تحليل و شبيهسازي ميزان کيفيت حفاظتسازي براي سازه اتاق فرمان965-2-3-1- حالت اول: اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح975-2-3-2- حالت دوم: اتاق فرمان با ساختار اسكلت فلزي1005-2-3-3- حالت سوم : اتاق فرمان (حفاظت شده با فويل آلومينيومي) با چند روزنه1025-3- نتيجهگيري103فصل ششم: نتيجهگيري و ارائه راهكار1046-1- نتيجهگيري1046-2- راهکارهاي پدافند غيرعامل1066-2-1- راهکارهاي عمومي (کليه سطوح مقاومسازي)1076-2-2- راهکارهاي اختصاصي (براي سطوح دوم و سوم مقاومسازي)108مراجع و منابع110پيوستها و ضمائم116پيوست (الف): نفوذ پذيري نسبي. 116پيوست (ب): قابليت گذر دهي نسبي () و ضريب هدايت نسبي () برخي مواد117پيوست (ج): خواص فضاي آزاد118پيوست (د): مقادير حقيقي و موهومي نفوذ پذيري و Tang بتن118پيوست (هـ)- كيفيت حفاظتسازي در يك نوع تهويه هوا120پيوست (و): كيفيت حفاظتسازي از طريق پوشش ديوارهها با صفحات نازك هادي121پيوست (ز): حساسيتسيستمهايالكترونيكيدربرابرتهديدات122 فهرستجدولهاجدول (1-1): ساختار پاياننامه6جدول (3-1): مقايسه يک به يک بين حوادث طبيعي و انسانساز31جدول (4-1): اجزاء يک مولد امواج HPM نوعي56جدول (4-2): مشخصات برخي منابع توليد امواج HPM از حيث فناوري60جدول (4-3): نتيجه مقايسه بين HEMP و HPEM66جدول (4-4): حداکثر ميدان الکتريکي از يک مولد HPEM تجاري67جدول (4-5): اثرگذاري پالس در سختافزار يک سيستم الکترونيکي72جدول (4-6): نفوذپذيري و هدايت الکتريک بتن متناسب با درصد رطوبت.83جدول (6-1): وضعيت آسيبپذيري تجهيزات پس از مقاومسازي106جدول (هـ-1): كيفيت حفاظتسازي يك لانه زنبوري شش ضلعي از فلز استيل با منافذ 3 و عمق 12 ميليمتر120جدول (و-1): مقادير كيفيت حفاظتسازي صفحه نازك در برابر نفوذ امواج الكترومغناطيسي صفحهاي121جدول (ز-1):تاثيرپذيريحدآشفتگيوآسيبپذيريبردهادرمقايسهباساختارفيزيكيشان123جدول (ز-2): سطححساسيتسيستمهاومداراتالكترونيكي(تماميمقاديربرحسب Kv/m)124 فهرستشکلهاشکل (1-1): عملکرد بمبهاي الکترومغناطيسي5شكل (2-1): نمايشي از مراحل توليد، انتقال و توزيع برق8شکل (2-2): انواع پستهاي داخلي [20]10شكل (2-3): نماييازتجهيزاتداخلاتاقفرمانيکپست فشار قوي11شكل (2-4): نمونهاي از معماري سيستم اسكادا14شکل (2-5): نمونهاي از يک پست خارجي16شکل (2-6): نمونهاي از يک ترانسفورماتور قدرت19شکل (2-6): نمونهاي از يک تپچنجر21شکل (2-7): مهمترين اجزاي يک PLC در پست خارجي22شكل (2-8): نمايشي از يک ديژنکتور (بريکر)24شکل (3-1): انواع حوادث غيرمترقبه متصور براي يک سيستم قدرت28شكل (3-2): حوزههاي متنوع پدافند غيرعامل كشور35شكل (3-3): الگويي از چرخه مديريت حادثه36شكل (3-4): نمايي از تعاملات راهبردي ميان مهاجم و مدافع39شکل (4-1): پوشش زميني در اثر HEMP ناشي از يک انفجار هستهاي 10 مگاتني در چند ارتفاع [71 و 73]46شکل (4-2): نمايش شدت ميدان الکتريکي و طيف فرکانسي يک HEMP [70 و 71 و 74]46شکل (4-3): شکل موجهاي استاندارد براي سه نوع پالس الکترومغناطيسي[75 و 76]47شکل (4-4): شکل موج کامل ميدان الکتريکي يک HEMP [75 و 76]48شکل (4-5): مقايسهاي از انفجارات هستهاي در ارتفاعات مختلف سطح زمين [17]51شکل (4-6): مراحل انفجار يک بمب FCG به انضمام سطح مقطع يک FCG ساده واقعي [17]53شکل (4-7): ساختار بمب الكترومغناطيسي مبتني بر FCG و انتشار امواج آن [17]54شکل (4-8): مقايسه تغييرات زماني بمب الكترومغناطيسي با دو امواج الكترومغناطيسي ديگر [17]54شکل (4-9): طرح کلي مولدهاي امواج HPM [104]55شکل (4-10): مقايسه انواع منابع توليد HPM از نقطهنظر توان و فرکانس [104]58شکل (4-11): نمايش ساختاري از دو نوع منبع HPM اوليه [104]58شکل (4-12): ساختار کلي يک نوسانساز با کاتد مجازي [107]59شکل (4-13): نمايش ساختاري از دو نوع منبع HPM جديد [104]60شکل (4-14): موقعيت آزمايش starfish در هاوايي62شکل (4-15): منبع معمولي HPEM62شکل (4-16): سطح زمين پوشش داده شده توسط HEMP با شدت ميدان الکتريکي متفاوت63شکل (4-17): وابستگي پوشش سطح به عنوان تابعي از ارتفاع انفجار63شکل (4-18): نمودار شدت ميدان الکتريکي به زمان، مطابق استاندارد IEC 61000-2-1364شکل (4-19): طيف فرکانسي HEMP، HPEM و ديگر تهديدات65شکل (4-20): مقدار ميدان الکتريکي با مولفه افقي محاسبه شده تابعي از زمان66شکل (4-21): نمايشي از مدل کلي تداخل68شكل (4-22): نماي كلي از روشهاي نفوذ امواج الكترومغناطيسي به يك پست برق73شكل (4-23): سهمُدنفوذوتزويجامواجبهمحفظهپوششدادهشده[80]74شکل (4-24): منحني کيفيت حفاظتسازي (SE) براي دو پوشش مختلف [19]75شکل (4-25): SE مغناطيسيبراييکمحفظهايدهآلويکمحفظهروزنهدار[19]76شکل (4-26): نشت الکتريکي و الکترومغناطيسي از ميان روزنهها [19]78شکل (4-27): تزويج EMP با نفوذ به تسهيلات80شکل (5-1): ساختار محفظه فلزي به همراه شکاف و نحوه تابش موج صفحهاي90شکل (5-2): ميزان SE نسبت به فرکانس براي يک محفظه فلزي با روزنه مستطيلي90شکل (5-3): کيس يک رايانه نوعي با وجود روزنههاي دايروي و شکافهاي مستطيلي91شکل (5-4): ميزان SE نسبت به فرکانس براي يک كيس رايانه92شکل (5-5): ميزان SE نسبت به فرکانس براي يک كيس رايانه با وجود شكافهاي مستطيلي92شکل (5-6): ميزان SE يک کيس رايانه نسبت به فرکانس در سه حالت [97]93شکل (5-7): ميزان SE براي يک رک با شش روزنه94شکل (5-8): ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي دايرويشكل95شکل (5-9): يک رک با روزنههاي ماتريسي مربعيشكل و چهار روزنه تكي95شكل (5-10): ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي و تكي96شكل (5-11): نمايشي از سازه يك نمونه بتن مسلح و ميزان تغييرات SE در آن[103]97شکل(5-12): شبيهسازي اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح و موج صفحهاي تابيده شده به آن97شكل (5-13): نمايشي از جانمايي درب و پنجره اتاق فرمان شبيهسازي شده98شکل (5-14): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح و در چوبي و پنجره شيشهاي98شکل (5-15): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح با در و پنجره فلزي99شکل (5-16): مقايسه بين زاويه تابش از سمت جلو و جانبي اتاق فرمان99شکل (5-17): شماي اسکلت ساختمان100شکل (5-18): شماي کلي از محل نصب درب و پنجره اتاق فرمان شبيهسازي شده100شکل (5-19): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار اسكلت فلزي101شکل (5-20): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار اسكلت فلزي102شکل (5-21): ميزان SE در اتاق فرمان با ايجاد سه نوع روزنه در آن103شكل(د-1): بتن با رطوبت 8/2 درصد118شكل (د-2): بتن با رطوبت 12 درصد119شكل (و-1): نمايشي از ميزان SE در يك اتاق پوششدهي شده با فويل آلومينيومي121شكل (ز-1):محدودهسطوحانرژيكهبهقطعاتمختلفآسيبميزند122شكل (ز-2):تخريبقطعاتومداراتناشيازاعمالانواعمختلفپالسهايالكترومغناطيسي123مدلسازي سيستم قدرت با رويکرد پدافند غيرعامل در مقابل حملات الکترومغناطيسياختراع برق، زندگي بشر را بيش از گذشته به سيستم برق و اجزاي مرتبط به آن، وابسته ساخته است؛ به طوريکه اگر جريان الکتريکي به واسطه بروز تهديدي، از چرخه توليد تا توزيع و بهرهبرداري دچار اختلال گردد، به خاطر وجود وابستگي ميان اين زيرساخت با ساير زيرساختها، ميتواند بر روي روند عادي زندگي و امنيت جامعه، تاثيرات نامطلوبي بجا نهد. در اين تحقيق، منظور از سيستم قدرت، يک پست فشار قوي (63 کيلوولت) داراي اتاق فرمان و سايراجزاي مربوطه در آن است.با توجه به پيشرفتهاي اخير و نيازهاي روزافزون جوامع بشري به سيستم قدرت، حفاظت از اجزاي مرتبط با اين سيستم در برابر بروز انواع تهديدات، از اهميت ويژهاي برخوردار است. به طور كلي، تهديدات متصور براي يک سيستم قدرت، از دو منظر خارجي و داخلي قابل طرح است [1]:الف) تهديدات خارجي: تهديداتي هستند كه از خارج سيستم بروز ميكنند.ب) تهديدات داخلي: به تهديداتي اطلاق ميشوند که بر اساس خطاي نيروي انساني يا فرايندهاي داخلي سيستم شکل ميگيرند.اين پاياننامه، بر روي يكي از مهمترين مصداقهاي مربوط به تهديدات خارجي يعني تهديدات ناشي از امواج الكترومغناطيسي و تاثير آنها بر عملکرد پستهاي برق متمركز ميباشد. تهديدي که ميتواند عملكرد اجزاي مرتبط با اين سيستم را به شدت تحت تاثير عملکرد سوء خود قرار دهد. تهديدات ناشي از امواج الكترومغناطيسي به عنوان يكي از تهديدات جديد در حيطه زيرساختها و سيستمهاي قدرت، ميتواند به صورت طبيعي و انسانساز وجود داشته باشند. اين امواج، در رنجهاي مختلف به صورت مستقيم و تابشي، اجزاي سيستم را تحت تاثير قرار ميدهند و موجب آسيب آنها ميشوند.
مدلسازي سيستم قدرت با رويکرد پدافند غيرعامل در مقابل حملات الکترومغناطيسي word
فهرست مطالبکلمات کليديبعلائم اختصاريجفصل اول: كليات11-1- عنوان پاياننامه11-2- طرح مسئله11-2-3- فرضيه تحقيق21-2-4- سوال تحقيق21-2-5- اهميت و ضرورت انجام تحقيق21-2-6- سابقه تحقيق31-3- هدف تحقيق51-4- نحوه اعتبارسنجي51-5- ساختار پاياننامه6فصل دوم: بررسي اجزاء سيستم قدرت (پست برق 63 كيلوولت)72-1- مقدمه72-2- معرفي پستهاي برق72-3- پستهاي داخلي و خارجي92-3-1- پست داخلي92-3-1-1- تجهيزات كنترلي102-3-1-2- سيستم کنترلنظارتيو دستيابيبهاطلاعات (اسكادا)122-3-1-3- سيستمهاي ارتباطي152-3-2- پستهاي خارجي162-3-2-1- کابل172-3-2-2- ترانسفورماتور172-3-2-3- برقگير192-3-2-4- تپچنجر202-3-2-5- سيستم انتقال اطلاعات از طريق خطوط انتقال(PLC)212-3-2-6- کليدهاي فشار قوي232-3-2-7- شين يا باسبار252-3-2-8- ايزولاتور يا مقره252-4- نتيجهگيري25فصل سوم27مدلسازي سيستم قدرت در برابر عوامل تهديد در کارهاي قبلي273-1- مقدمه273-2- معرفي تهديدات در يک سيستم قدرت283-2-1- حوادث طبيعي283-2-2- حوادث انسانساز293-2-3- مقايسه بين حوادث انسانساز سهوي و عمدي303-3- نقش و جايگاه پدافند غيرعامل در يک سيستم قدرت313-3-1- مفهوم پدافند غيرعامل323-3-2- اصول پدافند غيرعامل333-3-3- نقش پدافند غيرعامل در حفظ و تقويت سيستم قدرت343-4- مدلسازي سيستمهاي قدرت در برابر تهديدات عام: بررسي کارهاي قبلي363-4-1- اهميت مدلسازي احتمال وقوع تهديد در سيستم قدرت مبتني بر ارزيابي ريسک363-4-2- عوامل تاثيرگذار در فضاي دفاع – حمله383-5- مدلسازي سيستم قدرت در برابر تهديدات الکترومغناطيسي: بررسي کارهاي قبلي403-6- نتيجهگيري42فصل چهارم: بررسي تاثير حملات الكترومغناطيسي بر عملکرد سيستم قدرت434-1- مقدمه434-2- بررسيتهديداتحاصلازانفجاراتهستهاي (NEMP)444-2-1- انفجارات اتمي بالاي سطح زمين (HEMP)454-2-2- پالس الکترومغناطيسي حاصل از انفجارات هستهاي سطحي (SBEMP)484-2-3- پالسالکترومغناطيسيتوليدشدهسيستمي (SGEMP)494-3- پالس هاي الکترومغناطيس ناشي از تسليحات الکترومغناطيسي504-3-1- مولدهاي فشرده ساز شار مغناطيسي (FCG)514-3-2- مولدهاي هيدروديناميکي- مغناطيسي (MHD)544-3-3- منبع مولد امواج مايکروويوي توان بالا (HPM)554-4- مقايسه دو تهديد HEMP و HPEM614-4-1- منابع توليد614-4-2- سطح پوشش624-4-3- رفتار در حوزه زمان634-4-4- طيف فرکانس644-4-5- شدت ميدان654-5- سازگاري الکترومغناطيسي (EMC) و تداخل الکترومغناطيسي (EMI)684-6- بررسينفوذپذيري و آسيبپذيري سيستم قدرت دربرابر حملات الکترومغناطيسي694-6-1- بررسي آسيبپذيري اجزاي الکترونيکي در يک پست فشار قوي704-6-2- بررسينفوذپذيري و آسيبپذيري سازه سيستم قدرت در برابر تهديدات الکترومغناطيسي734-6-3- مدهاينفوذوتزويجامواجالکترومغناطيسي744-6-3-1-انتشاراز روي پوشش (بهدرونپوستهفلزي)754-6-3-2- نشتازروزنهها (در رکها و ساير تجهيزات الکترونيکي و الکتريکي پست)764-6-3-3- نفوذمستقيمازطريقآنتنهاياراديوغيرارادي784-6-4- نفوذهايهدايتي [19 و 84]794-6-5- ساير ملاحظات مربوط به آسيبپذيري سيستم قدرت در برابر حملات الکترومغناطيسي814-6-5-1- بتن824-6-5-2- شيشه834-6-5-3- چوب834-7- روش پيشنهادي براي مدلسازي سيستم قدرت در مقابل حملات الکترومغناطيسي844-8- نتيجهگيري85فصل پنج: مدلسازي و شبيهسازي سيستم قدرت در مقابل تهديدات الكترومغناطيسي875-1- مقدمه875-2- تحليل و شبيهسازي تغييرات ميزان کيفيت حفاظتسازي (SE)895-2-1- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي محفظههاي کوچک895-2-1-1- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک محفظه چهارگوش895-2-1-2- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک کيس رايانه915-2-2- تحليل و شبيهسازي ميزان کيفيت حفاظتسازي براي رکهاي اتاق فرمان935-2-2-1- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با شش روزنه دايرهايشكل935-2-2-2- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با شش روزنه مستطيليشكل945-2-2-3- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي945-2-2-4- تحليل و شبيهسازي ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي و تكي955-2-3- تحليل و شبيهسازي ميزان کيفيت حفاظتسازي براي سازه اتاق فرمان965-2-3-1- حالت اول: اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح975-2-3-2- حالت دوم: اتاق فرمان با ساختار اسكلت فلزي1005-2-3-3- حالت سوم : اتاق فرمان (حفاظت شده با فويل آلومينيومي) با چند روزنه1025-3- نتيجهگيري103فصل ششم: نتيجهگيري و ارائه راهكار1046-1- نتيجهگيري1046-2- راهکارهاي پدافند غيرعامل1066-2-1- راهکارهاي عمومي (کليه سطوح مقاومسازي)1076-2-2- راهکارهاي اختصاصي (براي سطوح دوم و سوم مقاومسازي)108مراجع و منابع110پيوستها و ضمائم116پيوست (الف): نفوذ پذيري نسبي. 116پيوست (ب): قابليت گذر دهي نسبي () و ضريب هدايت نسبي () برخي مواد117پيوست (ج): خواص فضاي آزاد118پيوست (د): مقادير حقيقي و موهومي نفوذ پذيري و Tang بتن118پيوست (هـ)- كيفيت حفاظتسازي در يك نوع تهويه هوا120پيوست (و): كيفيت حفاظتسازي از طريق پوشش ديوارهها با صفحات نازك هادي121پيوست (ز): حساسيتسيستمهايالكترونيكيدربرابرتهديدات122 فهرستجدولهاجدول (1-1): ساختار پاياننامه6جدول (3-1): مقايسه يک به يک بين حوادث طبيعي و انسانساز31جدول (4-1): اجزاء يک مولد امواج HPM نوعي56جدول (4-2): مشخصات برخي منابع توليد امواج HPM از حيث فناوري60جدول (4-3): نتيجه مقايسه بين HEMP و HPEM66جدول (4-4): حداکثر ميدان الکتريکي از يک مولد HPEM تجاري67جدول (4-5): اثرگذاري پالس در سختافزار يک سيستم الکترونيکي72جدول (4-6): نفوذپذيري و هدايت الکتريک بتن متناسب با درصد رطوبت.83جدول (6-1): وضعيت آسيبپذيري تجهيزات پس از مقاومسازي106جدول (هـ-1): كيفيت حفاظتسازي يك لانه زنبوري شش ضلعي از فلز استيل با منافذ 3 و عمق 12 ميليمتر120جدول (و-1): مقادير كيفيت حفاظتسازي صفحه نازك در برابر نفوذ امواج الكترومغناطيسي صفحهاي121جدول (ز-1):تاثيرپذيريحدآشفتگيوآسيبپذيريبردهادرمقايسهباساختارفيزيكيشان123جدول (ز-2): سطححساسيتسيستمهاومداراتالكترونيكي(تماميمقاديربرحسب Kv/m)124 فهرستشکلهاشکل (1-1): عملکرد بمبهاي الکترومغناطيسي5شكل (2-1): نمايشي از مراحل توليد، انتقال و توزيع برق8شکل (2-2): انواع پستهاي داخلي [20]10شكل (2-3): نماييازتجهيزاتداخلاتاقفرمانيکپست فشار قوي11شكل (2-4): نمونهاي از معماري سيستم اسكادا14شکل (2-5): نمونهاي از يک پست خارجي16شکل (2-6): نمونهاي از يک ترانسفورماتور قدرت19شکل (2-6): نمونهاي از يک تپچنجر21شکل (2-7): مهمترين اجزاي يک PLC در پست خارجي22شكل (2-8): نمايشي از يک ديژنکتور (بريکر)24شکل (3-1): انواع حوادث غيرمترقبه متصور براي يک سيستم قدرت28شكل (3-2): حوزههاي متنوع پدافند غيرعامل كشور35شكل (3-3): الگويي از چرخه مديريت حادثه36شكل (3-4): نمايي از تعاملات راهبردي ميان مهاجم و مدافع39شکل (4-1): پوشش زميني در اثر HEMP ناشي از يک انفجار هستهاي 10 مگاتني در چند ارتفاع [71 و 73]46شکل (4-2): نمايش شدت ميدان الکتريکي و طيف فرکانسي يک HEMP [70 و 71 و 74]46شکل (4-3): شکل موجهاي استاندارد براي سه نوع پالس الکترومغناطيسي[75 و 76]47شکل (4-4): شکل موج کامل ميدان الکتريکي يک HEMP [75 و 76]48شکل (4-5): مقايسهاي از انفجارات هستهاي در ارتفاعات مختلف سطح زمين [17]51شکل (4-6): مراحل انفجار يک بمب FCG به انضمام سطح مقطع يک FCG ساده واقعي [17]53شکل (4-7): ساختار بمب الكترومغناطيسي مبتني بر FCG و انتشار امواج آن [17]54شکل (4-8): مقايسه تغييرات زماني بمب الكترومغناطيسي با دو امواج الكترومغناطيسي ديگر [17]54شکل (4-9): طرح کلي مولدهاي امواج HPM [104]55شکل (4-10): مقايسه انواع منابع توليد HPM از نقطهنظر توان و فرکانس [104]58شکل (4-11): نمايش ساختاري از دو نوع منبع HPM اوليه [104]58شکل (4-12): ساختار کلي يک نوسانساز با کاتد مجازي [107]59شکل (4-13): نمايش ساختاري از دو نوع منبع HPM جديد [104]60شکل (4-14): موقعيت آزمايش starfish در هاوايي62شکل (4-15): منبع معمولي HPEM62شکل (4-16): سطح زمين پوشش داده شده توسط HEMP با شدت ميدان الکتريکي متفاوت63شکل (4-17): وابستگي پوشش سطح به عنوان تابعي از ارتفاع انفجار63شکل (4-18): نمودار شدت ميدان الکتريکي به زمان، مطابق استاندارد IEC 61000-2-1364شکل (4-19): طيف فرکانسي HEMP، HPEM و ديگر تهديدات65شکل (4-20): مقدار ميدان الکتريکي با مولفه افقي محاسبه شده تابعي از زمان66شکل (4-21): نمايشي از مدل کلي تداخل68شكل (4-22): نماي كلي از روشهاي نفوذ امواج الكترومغناطيسي به يك پست برق73شكل (4-23): سهمُدنفوذوتزويجامواجبهمحفظهپوششدادهشده[80]74شکل (4-24): منحني کيفيت حفاظتسازي (SE) براي دو پوشش مختلف [19]75شکل (4-25): SE مغناطيسيبراييکمحفظهايدهآلويکمحفظهروزنهدار[19]76شکل (4-26): نشت الکتريکي و الکترومغناطيسي از ميان روزنهها [19]78شکل (4-27): تزويج EMP با نفوذ به تسهيلات80شکل (5-1): ساختار محفظه فلزي به همراه شکاف و نحوه تابش موج صفحهاي90شکل (5-2): ميزان SE نسبت به فرکانس براي يک محفظه فلزي با روزنه مستطيلي90شکل (5-3): کيس يک رايانه نوعي با وجود روزنههاي دايروي و شکافهاي مستطيلي91شکل (5-4): ميزان SE نسبت به فرکانس براي يک كيس رايانه92شکل (5-5): ميزان SE نسبت به فرکانس براي يک كيس رايانه با وجود شكافهاي مستطيلي92شکل (5-6): ميزان SE يک کيس رايانه نسبت به فرکانس در سه حالت [97]93شکل (5-7): ميزان SE براي يک رک با شش روزنه94شکل (5-8): ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي دايرويشكل95شکل (5-9): يک رک با روزنههاي ماتريسي مربعيشكل و چهار روزنه تكي95شكل (5-10): ميزان SE براي يک رک با روزنههاي ماتريسي و تكي96شكل (5-11): نمايشي از سازه يك نمونه بتن مسلح و ميزان تغييرات SE در آن[103]97شکل(5-12): شبيهسازي اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح و موج صفحهاي تابيده شده به آن97شكل (5-13): نمايشي از جانمايي درب و پنجره اتاق فرمان شبيهسازي شده98شکل (5-14): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح و در چوبي و پنجره شيشهاي98شکل (5-15): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار بتن مسلح با در و پنجره فلزي99شکل (5-16): مقايسه بين زاويه تابش از سمت جلو و جانبي اتاق فرمان99شکل (5-17): شماي اسکلت ساختمان100شکل (5-18): شماي کلي از محل نصب درب و پنجره اتاق فرمان شبيهسازي شده100شکل (5-19): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار اسكلت فلزي101شکل (5-20): ميزان SE در اتاق فرمان با ساختار اسكلت فلزي102شکل (5-21): ميزان SE در اتاق فرمان با ايجاد سه نوع روزنه در آن103شكل(د-1): بتن با رطوبت 8/2 درصد118شكل (د-2): بتن با رطوبت 12 درصد119شكل (و-1): نمايشي از ميزان SE در يك اتاق پوششدهي شده با فويل آلومينيومي121شكل (ز-1):محدودهسطوحانرژيكهبهقطعاتمختلفآسيبميزند122شكل (ز-2):تخريبقطعاتومداراتناشيازاعمالانواعمختلفپالسهايالكترومغناطيسي123مدلسازي سيستم قدرت با رويکرد پدافند غيرعامل در مقابل حملات الکترومغناطيسياختراع برق، زندگي بشر را بيش از گذشته به سيستم برق و اجزاي مرتبط به آن، وابسته ساخته است؛ به طوريکه اگر جريان الکتريکي به واسطه بروز تهديدي، از چرخه توليد تا توزيع و بهرهبرداري دچار اختلال گردد، به خاطر وجود وابستگي ميان اين زيرساخت با ساير زيرساختها، ميتواند بر روي روند عادي زندگي و امنيت جامعه، تاثيرات نامطلوبي بجا نهد. در اين تحقيق، منظور از سيستم قدرت، يک پست فشار قوي (63 کيلوولت) داراي اتاق فرمان و سايراجزاي مربوطه در آن است.با توجه به پيشرفتهاي اخير و نيازهاي روزافزون جوامع بشري به سيستم قدرت، حفاظت از اجزاي مرتبط با اين سيستم در برابر بروز انواع تهديدات، از اهميت ويژهاي برخوردار است. به طور كلي، تهديدات متصور براي يک سيستم قدرت، از دو منظر خارجي و داخلي قابل طرح است [1]:الف) تهديدات خارجي: تهديداتي هستند كه از خارج سيستم بروز ميكنند.ب) تهديدات داخلي: به تهديداتي اطلاق ميشوند که بر اساس خطاي نيروي انساني يا فرايندهاي داخلي سيستم شکل ميگيرند.اين پاياننامه، بر روي يكي از مهمترين مصداقهاي مربوط به تهديدات خارجي يعني تهديدات ناشي از امواج الكترومغناطيسي و تاثير آنها بر عملکرد پستهاي برق متمركز ميباشد. تهديدي که ميتواند عملكرد اجزاي مرتبط با اين سيستم را به شدت تحت تاثير عملکرد سوء خود قرار دهد. تهديدات ناشي از امواج الكترومغناطيسي به عنوان يكي از تهديدات جديد در حيطه زيرساختها و سيستمهاي قدرت، ميتواند به صورت طبيعي و انسانساز وجود داشته باشند. اين امواج، در رنجهاي مختلف به صورت مستقيم و تابشي، اجزاي سيستم را تحت تاثير قرار ميدهند و موجب آسيب آنها ميشوند.