akıllı şebekeler

Taş 2023 kapsamında ülkemizde edaşların mevcut olgunluk seviyelerine ve 2023 yılına kadar hedeflenen olgunluk seviyeleri hakkında raporlar, testler ve öneriler içermektedir. Taş 2023 ile akıllı şebekeler yol haritası belirlenecek olup, Taş 2023 enerjide dijital dönüşüm için gerekli altyapı araştırmalar yapılmaktadır.

Neden Yapılıyor?

Ülkemizde 20 Şubat 2001 tarihinde kabul edilen 4628 Sayılı Elektrik Piyasası Yasası ile elektrik sektöründe piyasa modeline geçilmesini takip eden dağıtım özelleştirmeleri 2013 yılında tamamlanarak elektriğin yeterli, kaliteli, sürekli, düşük maliyetli ve çevreyle uyumlu bir şekilde tüketicilerin kullanımına sunulması için yasal alt yapı hazırlanmıştır.

Özelleştirme sürecinin 2008-2013 yıllarını kapsayacak şekilde uzaması, dağıtım şirketlerinin akıllı şebeke olgunluk seviyelerinin farklılaşmasına yol açmıştır. Üçüncü uygulama döneminin başlangıcı olan 2016 yılından itibaren bazı şirketler kapsamlı Gözetleyici Kontrol ve Veri Toplama Sistemi (“SCADA”) ile Otomatik Sayaç Okuma Sistemini (OSOS) devreye sokmuş ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) tabanlı kesinti yönetim sistemlerini kurmaya başlamışken, bazı bölgelerin henüz bu konularda ihale aşamasına dahi gelmediği bilinmektedir.

Farklı olgunluk seviyesinde bulunan dağıtım şirketlerinin nihai halde 2035 yılına kadar aynı olgunluk seviyesinde buluşturulması adına ELDER – AF Mercados ile TAŞ 2023 Danışmanlık projesini başlatmıştır. Proje kapsamında “Akıllı Şebeke Yol Haritası” iş adımları 2023’e kadar kısa ve orta, 2035’e kadar ise uzun dönem olacak şekilde planlanacaktır.

Akıllı Şebeke Yönetimi

Teorik olarak sonsuz sayıdaki üreticinin, iletim ve dağıtım şebekesinin, depolama sistemlerinin ve tüketicilerin ortak bir bilişim ve haberleşme teknolojisi üzerinden entegrasyonu anlamına gelmektedir.

Akıllı şebeke yönetimi dağıtım şirketlerinde şebeke, şebeke modeli ve iş süreçleri yönetimi gibi faaliyetleri ve bu faaliyetlerin yürütülmesinde kullanılan OT ve BT sistemlerini tanımlamaktadır.

Dağıtım şirketleri, bu yeni sistemde bir nevi “hava trafik kontrol” merkezinin yöneticisi pozisyonundadır. Üretim, şebeke ve tüketiciler arasındaki karmaşık etkileşimi yönetmektedir.

Akıllı şebeke yönetimi ana başlığı temel olarak şu kavramları içermektedir:

1. Gelişmiş Şebeke İzleme, Yönetim ve Kontrol Sistemleri
   • SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): Dağıtım yönetim sistemi ile saha donanımları arasındaki bağlantıyı gerçek zamanlı olarak sağlar.
   • Gelişmiş Dağıtım Yönetim Sistemi (ADMS: Advanced Distribution Management System); Elektrik dağıtım şebekesinin dinamik olarak kontrolünü sağlar.
   • Kesinti Yönetim Sistemi (OMS: Outage Management System);
   • Dağıtık Enerji Kaynakları Yönetim Sistemi (DERMS: Distributed Energy Resource Management System)
   • Dağıtım Merkezi Otomasyonu
   • Fider Otomasyonu
   • Diğer İzleme/Ölçme Sistemleri
2. Coğrafi Bilgi Sistemleri
3. BT Sistemleri
   • Çağrı Merkezi
   • İşgücü Yönetim Sistemi
   • Müşteri Bilgi Yönetim Sistemi
   • Kurumsal Kaynak Yönetimi
   • Diğer Kurumsal BT Sistemleri

Haberleşme Altyapıları

Şebeke bileşenleri ile diğer tüm teknolojik sistemler arasındaki etkileşimin haberleşme altyapıları ile sağlanması, haberleşme altyapılarını akıllı şebeke kavramının en önemli bileşenlerinden biri haline getirmektedir.

Akıllı şebeke yatırımlarının ve projelerinin başarılı olması için ilk ve temel kriterlerden biri, doğru tasarlanmış bir haberleşme ağı ve uygun bir sistem mimarisidir.

Doğru haberleşme teknolojisini seçimi ise bu başarının temel unsurudur.

Akıllı şebeke haberleşme katmanları;

• Güç sistemi katmanı,
• Akıllı şebeke izleme, kontrol ve yönetim fonksiyonlarını sağlayan kontrol katmanı,
• İki yönlü iletişimi sağlayan haberleşme katmanı,
• Veri gizliliği, bütünlüğü ve kimlik doğrulama gibi gereksinimleri karşılayan güvenlik katmanı,
• Mevcut ya da yeni bilgi altyapılarının üzerinde çalışacak akıllı şebeke uygulamalarını tanımlayan uygulama katmanı

Akıllı sayaçlardan oluşan grup üzerinden akan veri komşu ağı ile taşınarak OG/AG trafosu noktasındaki veri konsantratörleri tarafından toplanmaktadır. Toplanan bu veri Dağıtım Operatörünün ya da Bağımsız Sayaç Verisi Yönetim Şirketinin veri merkezine geniş alan ağı ile taşınmaktadır. Bu verilerin yorumlanması, sayaç yönetimi, uzlaştırma yönetimi, tahakkuk yönetimi gibi süreçler bu merkezdeki MDM (Meter Data Management/Sayaç Veri Yönetimi) yazılımının çeşitli modülleri vasıtası ile yapılmaktadır.

Local Haberleşme

Burada farklı katmanlarda kullanılan haberleşme ortamı (communication media), protokoller ve servisler tasarımdan tasarıma ve bölge şartlarına göre değişiklik gösterebilmektedir. Örneğin LAN/HAN katmanında PLC, Ethernet, Z-Wave, Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi gibi alternatiflerin tamamı için çeşitli çözümler sunulmaktadır. Aynı şekilde NN ve WAN katmanında da kablolu (PSTN, xDSL, PLC, Koaksiyel Kablo, Karasal/Telekom Hattı, Fiber optik gibi) ya da kablosuz (Wi-Max, 2G/3G/4G Mobil Ağlar, CDMA, RF) altyapılı çözümleri görmek mümkündür. Bknz;  RS-485 İle Enerji İzleme

Özellikle dağıtım şebekelerinde uygun haberleşme altyapılarının eksikliğinden dolayı, mevcut şebeke işletmeciliği; şebekedeki dinamik değişimlerle ve sistemin durumuyla ilgili gerçek zamanlı bilgiden yoksun ya da sınırlı bir bilgiyle yapılmaktadır. Eksik bir durumsal farkındalık ile açık-döngü mantığında gerçekleştirilen şebeke işletmeciliği, sık rastlanan kesintilere yavaş müdahaleler nedeniyle hizmet kalitesinde sorunlara yol açmaktadır.

Mevcut elektrik şebekesini daha güvenilir, etkin, güvenli ve verimli hale getirme ihtiyacı vardır. Bu da yeni nesil elektrik şebekesi, başka bir deyişle, otomatik ve yaygın olarak gömülü ve dağıtık enerji tedarikini etkinleştiren ve hem elektriğin hem de bilginin iki yönlü akışı ile tanımlanan akıllı şebeke ile mümkündür.

SCADA Sistemleri

Haberleşme zamanlaması sorunları SCADA sisteminin performansını büyük ölçüde etkileyebilmektedir. Bu sebeple Telekom operatörlerinden hizmet alınması durumunda SCADA veri noktalarının bakım ve onarımının öncelikli olması gerekmektedir.

Ayrıca kritik altyapının  bir parçasını oluşturan SCADA’nın siber tehlikelerden korunması gerekir. Bu korumanın sağlanması amacıyla güvenlik duvarı, VPN, tünel açma, yetkilendirme, şifreleme, IDS gibi güvenlik önlemlerinin alınması ve takibinin yapılması gerekmektedir.

Kontrol merkezinden kontrol merkezine ve kontrol merkezinden çalışma istasyonuna haberleşme için fiziki ortam şehirler ve ilçeler arasında metro ethernet olarak seçilebilir. Bu haberleşme için yedek teknoloji, 3G veya uydu bağlantıları şeklinde olabilir.

TEİAŞ’ın kontrol merkezleri arasındaki veri iletişim gereksinimlerine ilişkin detayları belirlemesi ve duyurması akabinde, dağıtım SCADA kontrol merkezi ile TEİAŞ kontrol merkezi arasında ICCP haberleşme linkinin tesis edilmesi elzem hale gelecektir.

Şebeke teknolojileri, tüketicilere bütünleşik ve verimli hizmetler sunabilmek için sürekli olumlu yönde değişir ve ilerlerken, önümüzdeki dönemde akıllı şebeke teknolojilerinin bu değişime yapacağı muazzam katkılar, ancak Telekom firmaları ile yapılacak işbirlikleri ile sağlanabilecektir.

Mobil Haberleşme

Dağıtım şirketleri, 2G, 3G ve LTE benzeri kamuya açık haberleşme altyapılarını kullanmak konusunda ciddi sıkıntılar yaşamaktadır. Bu altyapılarda, kırsal ve kentsel bölgelerdeki haberleşme performansları birbirlerinden ciddi anlamda değişiklik göstermektedir. Kentsel bölgelerde hem kablolu hem kablosuz haberleşme altyapıları çok daha iyi kapsama alanlarına sahipken, kırsal bölgeler bu kadar şanslı değildir.

Özellikle, akıllı sayaç uygulamalarında GSM (2G/3G) çözümleri uygun olarak değerlendirilse bile, kırsal bölgelerde çoğunlukla kapsama alanı ve sinyal kalitesi (-90dBm çoğu yerde desteklenmemektedir) problemi yaşanmaktadır. Buna karşı, GSM haberleşme yerine bazı bölgelerde özel haberleşme çözümleri tercih edilmektedir. RF, WiMAX, PLC vb. özel haberleşme altyapısını tercih eden dağıtım şirketleri, bu altyapıları işletmek için, organizasyonel olarak gerekli aksiyonları almakla yükümlüdürler.

Telekom Operatörleri

Bu konudaki bir diğer trend ise MVNO (Mobile Virtual Network Operator) ve/veya PVNO (Private Virtual Network Operator) çözümleridir. Mobil/Özel Sanal Şebeke Operatörü olarak çevirebileceğimiz yapı şu şekilde özetlenebilir:

• MVNO/PVNO gerçek şebeke operatörleri (Turkcell, Vodefone, Türk Telekom) ile anlaşarak tek bir sim kartın her 3 operatörün altyapısı ile haberleşebilmesini sağlar.
• Sim kartın takıldığı haberleşme cihazı, bulunduğu bölgede sinyal kalitesi en iyi olan haberleşme operatörü üzerinden merkezi sistem ile haberleşerek verileri aktarır.
• Dağıtım şirketi, tek bir sim kart ile ve tek bir muhatap ile ilişkide olduğu için haberleşme problemlerinin çözümünde daha çabuk aksiyon alınır.

Ancak, MVNO/PVNO modelinin ülkemizde uygulanabilirliği konusunda sıkıntılar vardır. Yönetmelik/Mevzuat dağıtım şirketlerini herhangi bir Telekom operatörünü seçmek konusunda zorlamaktadır.

Sayaç Verisi Yönetimi Süreçleri Modelleri

MODEL I – Dağıtım Şirketi Kontrolündeki Veri Merkezi Modeli

Özellikle Avrupa’daki akıllı sayaç yaygınlaştırma projelerinde genel olarak tercih edilen modeldir. Bu modelde sayaç operasyonları ve sayaç verisi merkezi yönetimi, dağıtım şirketi tarafından yapılmaktadır. Tüketiciler ve piyasadaki diğer paydaşlar, veriye, dağıtım şirketinin kontrolünde olan portal üzerinden erişim sağlamaktadır. Müşteriler için genel uygulama web ara yüzü üzerinden erişim verilmesi şeklindedir.

MODEL II – Bağımsız Bir Şirket/Kuruluş Kontrolündeki Veri Merkezi

Modeli İlk modelde olduğu gibi sayaç verisinin toplanması ve diğer sayaç operasyonlarının (açma/kesme, montaj/demontaj vb.) yönetimi dağıtım şirketi tarafından yerine getirilmektedir.  Ancak sayaç verisi merkezi dağıtım şirketi dışında bağımsız farklı bir şirket (Market Facilitator) tarafından yönetilmektedir.

Diğer paydaşlara ve tüketicilere erişim, bu şirket/kurum yönetiminde olan portal üzerinden sağlanmaktadır. Müşterilerin erişimi için genel uygulama web ara yüzü ile yapılmaktadır. Bu model verinin serbest dolaştırıldığı ve sayaç verisinin merkezi bir yapının kontrolünde olmadığı modele geçiş olarak da ele alınabilir.

Türkiye’de OSOS kapsamındaki sayaçların verilerinin yönetim süreci de bu model kapsamında değerlendirilebilir. Akıllı sayaç süreçleri yönetimleri ve verinin temin edilmesi dağıtım şirketleri tarafından yapılmakta ve toplanan uzlaşmaya esas veri EPİAŞ’a iletilmektedir. Mevcut durumda veri EPİAŞ’a bir entegrasyon altyapısı üzerinden iletilmemektedir ve kurulacak yeni altyapı ile birlikte EPİAŞ’a verinin bir entegrasyon üzerinden sağlanması planlanmaktadır

MODEL III – Serbest Veri Akışı Modeli

Bu model, başlığından da anlaşılacağı üzere, fiziksel bir veri yönetim merkezi içermemektedir. Veri bir nevi bulut sistemi üzerinden çevrimiçi kullanıcılar ile paylaşılmaktadır. Farklı paydaşların sayaçlar ile olan ara yüzleri DAM (Data Access Manager – Veri Erişim Yöneticisi) modülleri tarafından kontrol edilmektedir. Bu modüllerde tanımlı olan ID’ler ve yetkiler üzerinden, her bir kullanıcı tipi için tanımlı olan veri erişimi yönetilmektedir.

Gelişmiş şebeke yönetim altyapıları ile ilgili kritik konular şu şekilde ele alınmalıdır:

• Birlikte çalışabilirlik (Interoperability); Aynı ya da farklı tedarikçilerin sağladığı iki farklı cihaz ya da yazılımın bilgi alışverişinde bulunabilmesi ve bu bilgileri ekipman çalışmasında doğru olarak kullanabilmesi
• Siber güvenlik
• Haberleşme teknolojilerinin seçimi
• Diğer IT ve OT sistemlerle entegrasyon

Siber Güvenlik

Geleneksel olarak BT sistemleri için siber güvenlik; elektronik bilgi ve iletişim sistemlerinin gizlilik, bütünlük ve kullanılabilirliğini korumaya odaklanır.

Akıllı şebeke siber güvenlik kavramı, akıllı şebekelerin güvenilirliğini saptamak ve müşteri verilerini korumak amacıyla, bilgi ve haberleşme sistemleri ve altyapılarına uygulanması gereken önlemleri içermektedir. Akıllı şebekedeki siber güvenlik, hem operasyonel hem de bilgi ve haberleşme teknolojilerinde dengeli bir şekilde uygulanmalıdır. Bir alandaki eksik ve yetersiz uygulamalar, tüm sistemlerin, dolayısıyla da fiziksel altyapıların güvenirliğini olumsuz olarak etkileyecektir. Uygulanacak bir siber güvenlik önlemi, emniyetli ve güvenilir güç sistemi işlemlerine engel olmamalıdır. Ayrıca bütün ekosistemi kapsayacak şekilde olması gerekmektedir.

Dağıtım şirketleri genel olarak farklı siber güvenlik uygulama ihtiyaçlarına yönelik olarak birbirinden bağımsız çözümler seçmekte ve ona uygun haberleşme teknolojilerini devreye almaktadır. Böylece, günün sonunda birbiri ile ilgisi olmadığı düşünülen sistemler herhangi bir sinerji oluşturmaktan uzak ve birbirileri ile çalışma ihtimallerini zayıflatacak şekilde konumlanmaktadırlar. Bu kısa-vadeli bakış ve taktiksel yaklaşım, sistemde açıkların oluşmasına ve dağıtım şirketleri için ekstra maliyetlere neden olmaktadır.

TAŞ 2023 için detay bilgiye https://www.akillisebekelerturkiye.org/ adresinden ulaşabilirsiniz.

Bu sene ICSG 2018 kapsamında yapılacak TAŞ 2023 oturumu ile konuyla ilgili daha detay bilgiye sahip olabileceğimize inanıyorum,

ELDER Yönetim Kurulu Başkanı Çeçen: Ülkemiz birçok sektörde çok büyük yatırım potansiyeli taşıyor. ICSG 2018’de yabancı katılımcıların, ülkemizdeki yatırım potansiyelini açıkça göreceklerini düşünüyorum.https://t.co/Qle4cfuUnk

— ICSG Istanbul 2018 (@ICSG2018) 26 Şubat 2018