Najwyższy poziom stabilności sieci energetycznej, bezpieczeństwa IT dzięki inteligentnej automatyce SPRECON-E-T3

W przeszłości w energetyce dominowały sieci energetyczne zasilane centralnie. Obecne trendy zmierzają w kierunku integracji rozproszonych producentów, konsumentów i prosumentów energii, wykorzystujących odnawialne źródła energii, takie jak farmy słoneczne, farmy wiatrowe i biogazownie.

Wzrost znaczenia odnawialnych źródeł energii prowadzi do zwiększenia liczby zakładów energetycznych, które integrują rozproszonych dostawców energii z różnych źródeł. Występowanie wzmożonego obciążenia w różnych punktach sieci i o różnych porach wymaga ciągłego kontrolowania informacji o stanie i obciążeniu wszystkich elementów sieci, tj. dostawców, konsumentów, sieci przesyłowej i stacji transformatorowych.  Wszystkie istotne dane muszą być zapisywane i przetwarzane w czasie rzeczywistym. Aby osiągnąć optymalny poziom obciążenia, sieci teleinformatyczne muszą współpracować z inteligentnymi systemami automatyk stacyjnych.

SPRECON – jednolita platforma do sterowania, zabezpieczeń i nadzoru

Sprecher Automation oferuje sprawdzoną, innowacyjną, doskonałą technologicznie, zaawansowaną platformę SPRECON o modułowej budowie, do automatyki i zabezpieczania urządzeń stacyjnych na wszystkich poziomach napięć. Oprócz tradycyjnych zastosowań w obszarze automatyki stacyjnej, zabezpieczeń, telemechaniki i systemów SCADA, Sprecher Automation dostarcza nowoczesne i zaawansowane rozwiązania automatyki dla stale rosnącego obszaru dystrybucji, ze szczególnym uwzględnieniem bezpieczeństwa i stabilności obsługi sieci. Dotyczy to szczególnie rozwiązań automatyki dla rozdzielni i stacji transformatorowych (inteligentnych stacji energetycznych), a także zarządzania zasilaniem od dostawców energii odnawialnej.

Obok systemu do wizualizacji procesów, SPRECON to również następujące serie urządzeń:

• SPRECON-E-C: wielofunkcyjne urządzenia automatyki
• SPRECON-E-P: zabezpieczenia i wielofunkcyjne urządzenia zabezpieczające i sterownicze
• SPRECON-E-EDIR: kierunkowy sygnalizator zwarć
• SPRECON-E-T3: kompaktowe moduły sterownicze

Kompaktowe urządzenia SPRECON-E-T3 zostały przygotowane tak aby mogły sprostać szczególnym wymaganiom stawianym przez rynek odbiorców i dostawców energii elektrycznej w kwestii bezpieczeństwa IT. Dotyczy to zwłaszcza nowych funkcji urządzeń typu Smart Grid, Smart Metering związanych z bezpieczeństwem przesyłania i przechowywania danych.  Każde urządzenie SPRECON-E-T3 posiada moduł funkcyjny związany z tzw. Cyber Security. Systemy SPRECON spełniają wymagania regulacji dotyczących bezpieczeństwa IT, a także międzynarodowych norm z serii ISO/IEC 27000 (np. System Zarządzania Bezpieczeństwem Informacji), IEC 62351 i IEC 62443.

Rys. 1. Inteligentny system sterowania i nadzoru dla stacji transformatorowych

W urządzeniach SPRECON-E-T3 zastosowano następujące funkcje systemów zarządzania bezpieczeństwem przesyłania i przechowywania informacji:

• szyfrowanie wszystkich interface’ów transmisyjnych w tym sieciowych bezpośrednio przez urządzenie – dotyczy to zarówno retransmisji danych do systemów nadrzędnych jak i połączeń serwisowych,
• dostęp serwisowy do urządzeń poprzez internet (wbudowany WEB SERWER) – dostęp zabezpieczony i szyfrowany zgodnie z Projektem Bezpieczeństwa Otwartych Aplikacji Sieciowych (OWASP),
• domyślnie nieaktywny web serwer (może być aktywowany zdalnie np. poprzez sterowanie z poziomu SCADA),
• hasła użytkowników/administratorów zgodne z odpowiednimi standardami (zgodne ze standardami określonymi przez urzędy i normy związane z bezpieczeństwem informatycznym) – same hasła i nazwy użytkowników przechowywane są w oprogramowaniu również w postaci zaszyfrowanej,
• zintegrowany firewall, wbudowany IPsec/Open-VPN, różne systemy szyfrowania danych np. AES128, AES192, AES256, Blowfish, DES, 3DES, Camellia, IDE,
• odporność sterowników na skanery portów, ping flood, TCP-Syn flood, weryfikacja poprzez OpenVAS.

Oprócz funkcji związanych z bezpieczeństwem IT oraz wspomnianych wcześniej funkcji podstawowych, SPRECON-E-T3 może pełnić również rolę urządzenia do komunikacji GPRS/UMTS. Dodatkowo, system ten umożliwia bezpośrednią łączność z przekładnikami pomiarowymi i inteligentnymi licznikami energii.

Rys. 2. Szafka sterownicza SPREBOX z kompaktowymi sterownikami SPRECON-E-T3

SPRECON-E-EDIR – moduł sygnalizatora zwarć

Kolejnym elementem platformy SPRECON jest SPRECON-E-EDIR, precyzyjny kierunkowy sygnalizator zwarć i doziemień, znajdujący zastosowanie w ciągłym monitorowaniu kompensowanych, izolowanych lub uziemionych sieci średniego napięcia, wykorzystujący takie metody, jak metoda stanów ustalonych, harmonicznych, stanów przejściowych, powracających doziemień, impulsów i szybkich impulsów, metoda admitancyjna różnicowa, sygnalizowanie kierunku zwarcia, zabezpieczenie kierunkowe 2-stopniowe, ustalanie priorytetów działania czy operacje logiczne.

SPREBOX – kompaktowe szafy sterownicze

Szafki sterownicze SPREBOX to ekonomiczne, gotowe rozwiązania, o kompaktowej budowie, do różnych zastosowań w dziedzinie automatyki. Oprócz systemu automatyki Sprecon-E-T3, szafki SPREBOX wyposażone są w nowoczesne zasilacze UPS z bateriami o różnej pojemności, a także łącza komunikacyjne i protokoły wykorzystywane w energetyce. Szafki SPREBOX przeznaczone są zarówno do użytku wewnętrznego, jak i zewnętrznego, i spełniają wszelkie wymogi co do trwałości i odporności na udary czy standardy zgodności elektromagnetycznej.

Inteligentne stacje energetyczne

Inteligentne stacje energetyczne umożliwiają rozwój zdecentralizowanych systemów zasilania i są warunkiem sprostania przyszłym standardom jakości dostaw energii. Urządzenia SPRECON-E-T3 gromadzą wszystkie dane dotyczące sieci energetycznych niezbędne do sterowania i zarządzania siecią. Aby sprostać wymaganiom  funkcjonalnym, urządzenia SPRECON-E-T3 mogą być rozszerzane o kolejne moduły wraz z rozbudową automatyki. Wszystkie moduły pomiarowe pozwalają na podłączenie przekładników o niskiej mocy w różnych technologiach. Pomaga to rozbudowywać układy pomiarowe uwzględniając czynnik ekonomiczny jakim jest koszt wdrożenia automatyki.

Rys. 3. Włączenie producentów i dystrybutorów energii w jedną sieć

Korzyści dla operatorów sieci:

• gromadzenie wszystkich istotnych danych, sterowanie i zarządzanie siecią za pomocą sterowników SMART GRID SPRECON-E-T3 z wbudowanymi protokołami zabezpieczeń sieciowych  IPsec/Open-VPN,
• nadzór nad konkretnymi dostawcami, odbiorcami, punktami sieci, obiektami energetycznymi,
• decentralizacja zadań zarządzania w celu odciążenia centralnego systemu SCADA,
• bardzo szybka implementacja rozwiązań, sprawne dopasowanie do każdej aplikacji,
• kompatybilność rozwiązania, brak ograniczeń technologicznych co do wymiany danych z innymi systemami pracującymi w różnych protokołach i technologiach.

SPRECON-E-T3 obsługuje najważniejsze protokoły stosowane w energetyce takie jak DNP 3.0, IEC61850, IEC60870-5-101/102/103/104, Modbus RTU, SNMP, NPT, protokoły do liczników energii oraz różne systemy bezprzewodowej transmisji danych, takie jak LTE/HSPA+/UMTS/EDGE/GPRS/GSM, TETRA. Ponadto, SPRECON-E-T3 może również pełnić rolę gateway’a (konwertera protokołów, koncentratora) dla podległych lub zewnętrznych układów stacyjnych czy sieciowych. Jego głównymi zaletami są:

• funkcje telemechaniki do gromadzenia danych sieciowych, zarządzania i sterowania sieciami niskiego i średnich napięcia oraz sterowania transformatorami np. instalacja z rozłącznikami/odłącznikami napowietrznymi, wnętrzowymi, recloser’ami,

• zbieranie sygnalizacji, alarmów i pomiarów, obsługa sterowań (cyfrowo i analogowo, do 15 modułów zainstalowanych na jednej karcie procesora urządzenia SPRECON-E-T3),
• bezpieczeństwo IT – szyfrowanie danych bezpośrednio przez kartę CPU urządzenia,
• wbudowany web serwer jako portal informacyjny dla operatora sieci,
• możliwość podłączenia do panelu sterowniczego SPRECON-CP do obsługi lokalnej,
• wbudowany w sterownik stos PLC do tworzenia automatyk – możliwość tworzenia dowolnych automatyk, statystyk, raportów, obliczeń matematycznych,
• obsługa karty SD do szybkiej wymiany modułów i lokalnej archiwizacji, możliwość programowania urządzenia bez użycia komputera,
• monitoring sieci trójfazowej (prąd, napięcie, kierunek przepływu obciążenia, P, Q, S, cos Φ, częstotliwość, funkcja wskaźnika średnich, detekcja kierunków zwarć i doziemień, sygnalizator zwarć  itd.),
• obsługa inteligentnych liczników energii różnych producentów,
• możliwość komunikacji, wymiany danych sterowników SMART GRID SPRECON-E-T3 pomiędzy sobą z pominięciem centrum nadzoru/systemu nadrzędnego,
• zdalny dostęp do wszystkich funkcji sterownika po bezpiecznym logowaniu.

Dzięki różnorodnej kombinacji modułów, sterowniki SPRECON-E-T3 mogą być zestawiane indywidualnie, tak by spełnić nawet najbardziej wyrafinowane wymagania użytkowników. Szczególną ich zaletą jest to, że zachowując możliwości i funkcjonalność dużych sterowników montowanych w standardowych kasetach, są rozwiązaniem bardziej ergonomicznym i dużo tańszym.

Sprecher Automation