Современные IT-инновации повысят надежность энергоснабжения 2020

19.04.2024 Компания Southern California Edison (SCE), крупнейшее подразделение холдинга Edison International и оператор электрораспределительной сети в южной части Калифорнии, ведет разработки в области компьютерной виртуализации для систем энергораспределения. В компании считают, что эта технология откроет новые возможности для повышения надежности сети и устойчивости системы.

В первую очередь исследования касаются защитных реле и устройств автоматизации - важнейших компонентов подстанций.

Функционирование традиционных системы защитных реле и устройств автоматизации базируется на работе оборудования, для которой требуется подключение к сети. Затраты времени и финансовых средств на развертывание такого оборудования достаточно высоки. В подстанции необходимо проложить тысяч проводов, а диспетчерская должна быть достаточно большой, чтобы вместить это оборудование и дать возможность проводить операции по обслуживанию.
Работа по модификации такой системы может потребовать длительных отключений подстанции в силу сложности релейных соединений и проводки. Их конструкция затрудняет оценку соответствия рисков будущим нормативным и требованиям кибербезопасности. Обслуживание этих систем в значительной степени является ручным процессом, а выход устройств из строя сложно предсказать.

В целом защитные реле и устройства автоматизации нельзя назвать гибкими компонентами подстанций, легко модернизировать, и компьютерная виртуализация может решить эту проблему. Виртуализация имитирует физические аппаратные устройства в программной среде. В настоящее время виртуализация широко используется в обычных ИТ-средах, и исследователи из SCE считают, что она может упростить защитные реле и устройства автоматизации и помочь решению задач по их обслуживанию и модернизации.

Ключевым компонентом виртуализированной среды защитных реле и устройств автоматизации является IEC-61850, международный стандарт для систем автоматизации подстанций. IEC-61850 обеспечивает интеграцию всех средств защиты, управления, функции мониторинга в сети энергосистемы на местном уровне или уровне управления процессами и станцией.

Традиционные реле имеют провода, по которым подается ток, контактные входы и выходы. Использование IEC-61850 предлагает упрощенную схему электрических конструкций позволяет реле принимать эти входы через цифровой сетевой интерфейс и выполнять аналого-цифровое преобразование.

Инновация, предлагаемая SCE, включает в себя кластер из двух или более резервных серверов, содержащих виртуальные реле, человеко-машинные интерфейсы, которые широко используются в производстве, и программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые часто применяются для мониторинга и управления процессами и системами.

Каждый кластер имеет сетевой интерфейс для подключения как к станциям, так и к сетям технологических шин. Интерфейс для подключения к станциям содержит элементы управления размыканием и замыканием выключателей и аналоговой информацией от силовой линии, такой как ток и напряжение. Интерфейс для подключения к сетям технологических шин имеет механизм передачи подстанции событий, в том числе команд и сигналов.

Такая технология дает целый ряд преимуществ:

- снижение общих расходов, включая оборудование, установку, проектирование и обслуживание;
- уменьшение числа проводов, минимизирует риски, связанные с электричеством;
- наличие резервных мощностей сервера;
- автоматизированный самоконтроль и оповещения;
- усиленная кибербезопасность.

Кроме того, виртуализация реле и устройств автоматизации уменьшит количество релейных стоек в диспетчерской, и, соответственно, площадь, которую они занимают. Время, необходимое для конструирования этих систем, также будет сокращен, так как проводные соединения заменяются сетевыми оптоволоконными соединениями.

Замена устройств требует минимальных изменений конструкции, так как реле являются виртуальными, не требующие подключения или изменения в конструкции стойки реле.

Технология виртуализации повышает эффективность, благодаря использованию уже существующих методов ИТ, в том числе автоматического резервного копирования и удаленной загрузки сохраненной конфигурации. Обновление могут проводиться дистанционно с помощью программного обеспечения, а не путем физических изменений, уменьшает необходимость отправки персонала в подстанции для обслуживания и устранения неисправностей.

Чем больше компонентов будет перенесено в виртуальную среду, тем шире возможности мониторинга и, соответственно, выше осведомленность о состоянии системы.

Таким образом, технологии виртуализации средств автоматизации имеют большой потенциал. Как сообщает SCE, электроэнергетическая отрасль уже проявляет интерес к этой технологии. автор (author): ARTROSTRA