Sektor energetyczny w chwili obecnej stoi przed wieloma wyzwaniami, takimi jak m.in. zdolność zapewnienia niezawodnej dostawy energii w warunkach rozproszonej generacji jak również zagrożeniami cybernetycznymi. Oba wymienione problemy związane są z możliwościami obserwowania systemu, predykcji zdarzeń i odpowiedniej reakcji na zdarzenia. Niedawne blackouty na Bałkanach i w Ekwadorze podkreślają, jak kruche może być nasze zaufanie do stabilności sieci energetycznych. Zmienne warunki pogodowe doprowadziły do kaskadowych awarii systemu dotykając nawet 17 milionów mieszkańców. Tego typu incydentom można było zapobiec, stosując zaawansowane technologie IEC 61850, które wykorzystują precyzyjną synchronizację czasu i niezawodną transmisję danych – tj. kluczowe rozwiązania do monitorowania systemu w czasie rzeczywistym i zarządzania infrastrukturą energetyczną.
Obecne zagrożenia w energetyce
Obecne zagrożenia w sektorze energetycznym są coraz bardziej zróżnicowane i złożone. W obliczu rosnącej liczby cyberataków oraz naturalnych katastrof, zabezpieczenie infrastruktury staje się priorytetem. Poniżej omówimy dwa główne rodzaje zagrożeń: awarie systemów i cyberataki.
• Kaskadowe i złożone awarie systemów
Awarie systemów elektroenergetycznych mogą wynikać z wielu czynników, których w danym momencie a nawet po awarii jesteśmy świadomi lub nie. Wśród nich można wymienić oddziaływania środowiskowe, problemy techniczne, błędy ludzkie czy naturalne katastrofy. Jednak, jest jeszcze jeden bardzo ważny czynnik, który będzie coraz szybciej pogarszał dostępność systemu w warunkach rozproszonej i dynamicznej generacji OZE i coraz częstszych sytuacji odwrócenia kierunków przepływów. Jest on związany ze zdolnościami do oceny stanu infrastruktury i systemu w czasie rzeczywistym lub quasi-rzeczywistym, jak również ograniczona zdolność złożonej analizy post-awaryjnej na danych, które posiadamy w bazach i logach i uczenia się na zaistniałych zdarzeniach. Taki stan rzeczy prowadzić będzie w dosyć krótkim czasie do zwiększonej liczby awarii rozległych obszarowo (rozlewających się kaskadowo). Sposób w jaki możemy temu zapobiec jest ściśle związany ze zdolnościami monitorowania systemu jego automatyzacji cyfryzacji w oparciu o zestaw rozwiązań opisany w IEC68150. Rozwiązania takie jak Phasor Measurement Units (PMU), Sampled Values (SV) w połączeniu z precyzyjną synchronizacją czasu i nowoczesnymi narzędziami informatycznymi wspomagają dotychczasowe rozwiązania w podejmowaniu decyzji jak również umożliwiają post awaryjne uczenie się personelu i poprawę działania sytemu. Poprawa może być realizowana poprzez reorganizację systemu lub proces inwestycyjny. Ważne jest jednak, żeby oba procesy przebiegały w sposób świadomy i w miejscach najbardziej do tego odpowiednich.
• Cyberataki
Odporność infrastruktury energetycznej w obecnym stanie wydaje się coraz większym wyzwaniem. Nie tak znowu liczne ataki na infrastrukturę energetyczną nie świadczyły o jej bezpieczeństwie, a raczej o braku zainteresowania, cyberprzestępców skoncentrowanych na obszarach świata finansów czy polityki. Sytuacja zmieniła się wraz ze zmianą geopolityczną i wzrostem zagrożeń wojennych. Odporność struktur Państwa na oddziaływania to przede wszystkim odporność krwiobiegu informacyjnego i powiadamiania, a co się z tym wiąże energetycznego bez którego nastąpiłby paraliż informacyjny. W związku z tym cyberprzestępcy coraz częściej atakują infrastrukturę energetyczną, testując jej słabe punkty lub instalując narzędzia na godzinę „X”, co już może prowadzić do poważnych zakłóceń w dostawach energii. Takie incydenty mogą mieć katastrofalne skutki zarówno dla operatorów sieci, jak i dla konsumentów. Należy, zatem już teraz myśleć o infrastrukturze w sposób specjalny, co jest w pewien sposób czynione. Są jednak dwa wyzwania. Pierwsze związane z już wybudowanymi rozwiązaniami i istniejącymi mechanizmami bezpieczeństwa. Drugie z wcześniej wspomnianymi wyzwaniami migracji do nowych technologii, które wymagają precyzyjnej synchronizacji czasu, transmisji rozgłoszeniowej przy niskich opóźnieniach, a jednocześnie z wyższym, niż to jest obecnie poziomem bezpieczeństwa. Dlatego skuteczne zabezpieczenie przed cyberatakami wymaga zaawansowanych rozwiązań technologicznych, które BitStream oferuje w swoich produktach.
Technologie BitStream
Technologie zaimplementowane w rozwiązaniach BitStream odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu niezawodności i bezpieczeństwa systemów energetycznych. Nasze zaawansowane rozwiązania w zakresie synchronizacji czasu i transmisji danych są zaprojektowane tak, aby sprostać wyzwaniom współczesnej infrastruktury energetycznej.
• Synchronizacja czasu
Rozwiązania BitStream w zakresie synchronizacji czasu oferują dokładną i bezpieczną synchronizację czasu na stacjach elektroenergetycznych i w terenie i są zgodne ze standardami IEC 61850, co jest kluczowe dla interoperacyjności w rozproszonych sieciach energetycznych.
Oferujemy, wszystkie wymagane profile synchronizacji zestandaryzowane w energetyce, które zostały przetestowane z różnorodnymi urządzeniami szyny procesowej i stacyjnej pod kątem współpracy. Opatentowane mechanizmy wzajemnej protekcji źródeł czasu pozwalają tworzyć niezawodne architektury synchronizacji nawet w warunkach zakłócania sygnału GNSS.
Posiadamy komplet rozwiązań źródeł czasu precyzyjnego i jego dystrybucji zrealizowane przez BITSTREAM (jeden producent).
Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom i połączeniu przemysłowego przełącznika sieciowego ze źródłem czasu zgodnym ze standardami IEC 61850, systemy EAZ wspierane przez nasze urządzenia pozwalają budować przejrzyste, łatwe do utrzymania i bezpieczne architektury synchronizacji i dystrybucji czasu zintegrowane z funkcjami komunikacyjnymi.
• Transmisja danych
Bezpieczna i niezawodna oraz oferującą wymagane parametry jakościowe transmisja danych jest niezbędna do monitorowania, zabezpieczania i zarządzania infrastrukturą energetyczną. BitStream oferuje zaawansowane rozwiązania telekomunikacyjne, które zapewniają niezawodną, bezpieczną transmisję sygnałów cyfrowych, zabezpieczeniowych, sterujących i synchronizujących w obrębie nowoczesnej, zautomatyzowanej stacji elektroenergetycznej i poza stacyjnej infrastruktury krytycznej. Technologie te oferują podwyższoną odporność na rekonfiguracje i cyberataki przy zachowaniu parametrów technologicznych IEC61850. Bezpieczny transport precyzyjnej synchronizacji czasu i technologie zerowej utraty pakietów w przypadku rekonfiguracji sieci stanowią o gotowości rozwiązań dla obecnych i przyszłych technologii.
Korzyści dla sektora energetycznego
Zastosowanie technologii BitStream przynosi liczne korzyści dla sektora energetycznego, w tym zwiększenie niezawodności, redukcję ryzyka przestojów oraz poprawę odporności na zakłócenia i cyberataki. Poniżej przedstawiamy te korzyści bardziej szczegółowo:
• Zwiększenie niezawodności sieci
Precyzyjna synchronizacja czasu i bezpieczna transmisja danych minimalizują ryzyko awarii, co zwiększa niezawodność sieci energetycznej. Rozwiązania BitStream pozwalają na implementacje nowoczesnych technologii IEC61850, a w związku z tym estymacje stanu sieci w czasie rzeczywistym, wykrywanie i reagowanie na zakłócenia, co zmniejsza ryzyko rozległych awarii i długotrwałych przestojów.
• Zwiększenie obserwowalności sieci
Dzięki rozwiązaniom BitStream możliwe staje się szybkie wykrywanie i reagowanie na zakłócenia. Umożliwia to unikanie długotrwałych przestojów, co jest kluczowe dla utrzymania ciągłości dostaw energii. Precyzyjna synchronizacja czasu i szybka transmisja w warunkach krytycznych jest podstawą działania nowoczesnych technologii estymacji stanu sieci. W warunkach rozproszonej generacji i dwukierunkowych przepływów wdrożenie rozwiązań IEC61850 staje się czynnikiem niezbędnym dla dalszego funkcjonowania sieci. Dzięki rozwiązaniom BitStream, operatorzy sieci mogą skuteczniej zarządzać infrastrukturą energetyczną i minimalizować ryzyko awarii.
• Odporność na zakłócenia i cyberataki
Zabezpieczenia systemów transmisji danych chronią przed atakami cyberprzestępców, a zaawansowane technologie synchronizacji czasu zwiększają stabilność sieci i umożliwiają wdrożenie nowoczesnych technologii. Dzięki temu infrastruktura energetyczna jest bardziej odporna na zakłócenia i ataki, co jest kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego.
Fot. Bitstream
Technologie bezstratnych transmisji PRP/HSR i precyzyjna synchronizacja czasu
Technologie bezstratnych transmisji PRP (Parallel Redundancy Protocol) i HSR (High-availability Seamless Redundancy) oraz precyzyjna synchronizacja czasu odgrywają kluczową rolę w bezpieczeństwie sektora energetycznego. PRP i HSR zapewniają, że dane są przesyłane bez przerw, nawet w przypadku awarii jednego z kanałów transmisyjnych, co jest niezbędne dla ciągłości operacji w nowoczesnych systemach infrastruktury krytycznej. Precyzyjna synchronizacja czasu, realizowana dzięki protokołom takim jak IEEE 1588v2 (Precision Time Protocol) w odpowiednich profilach, umożliwia dokładne koordynowanie działań w rozproszonych sieciach, co jest kluczowe dla utrzymania stabilności i niezawodności dostaw energii.
Dedykowane urządzenia dla energetyki
BitStream oferuje szeroką gamę urządzeń zaprojektowanych dla sektora energetycznego, które spełniają rygorystyczne wymagania dotyczące niezawodności i bezpieczeństwa. Poniżej prezentujemy kilka najważniejszych produktów dedykowanych dla tej branży.
Przemysłowy przełącznik 10Gbit/s Ethernet oraz wielofunkcyjna platforma sprzętowa w systemie modularnym wyposażona jest w 8 slotów dedykowanych do montażu zaawansowanych modułów w tym:
- wielosystemowych, wieloczęstotliwościowych modułów precyzyjnej synchronizacji czasu Global Navigation Synchronization Systems (GNSS),
- modułów redundantnych (REDBOX) i mechanizmów protekcji z zerową utratą pakietów PRP/HSR,
- modułów routingu i firewall z niskimi opóźnieniami dla warstwy L3 i zerową utratą pakietów,
- modułów bezpieczeństwa MACSEC AES 256bit z przenoszeniem precyzyjnej synchronizacji czasu,
-modułów transmisyjnych SFP/UTP z zaawansowanymi funkcjami diagnostycznymi i mechanizmami protekcji,
- modułów szeregowej transmisji danych,
- innych specjalizowanych modułów IEC61850.
Rozwiązanie jest dedykowane do budowy wysokowydajnej szyny stacyjnej z precyzyjną synchronizacją czasu dla technologii IEC61850.
Precyzyjny serwer czasu GNSS i sonda monitorująca jakość synchronizacji czasu oraz transmisji dla infrastruktury krytycznej. Quazar-700 umożliwia monitorowanie stanu synchronizacji czasu i częstotliwości, opóźnienia w sieci stacyjnej, co pozwala na stabilną i wydajną pracę sieci dla warunków zdefiniowanych w IEC61850.
Przemysłowy zarządzalny przełącznik L2+ z 4x 10/2.5/1G oraz 8/16/24/32 porty 10M/100M/1G RJ45 PoE÷High PoE lub sloty SFP 100/1000M. Przełącznik jest wysokowydajnym, wieloportowym 10Gbit/s przełącznikiem nowoczesnej szyny procesowej IEC61850 w konfiguracji 1U, 19”.
Zarządzalny przemysłowy switch Ethernet z funkcją serwera synchronizacji czasu PTPv2 oraz z interfejsami 4x 1/2,5/10 Gbps i 8/16x 10M/100M/1G RJ45 PoE÷High PoE IEEE802.3bt lub 8/16x 100M/1G SFP. Przełącznik jest wysokowydajnym, wieloportowym 10Gbit/s przełącznikiem nowoczesnej szyny procesowej IEC61850 w konfiguracji szyny DIN.
Przemysłowy, 10-portowy zarządzalny przełącznik Ethernet wyposażony w 2x 100M/1000M/2.5G FO SFP oraz 6x 100M/1000M FO SFP lub 8/2x 10M/100M/1G RJ45 PoE÷PoE+, dodatkowe interfejsy kontrolno-pomiarowe.
Przemysłowy serwer czasu z modułem GNSS wyposażony w 4-portowy przełącznik 10 Gigabit Ethernet i opcjonalne interfejsy 8x 10M/100M/1G RJ45 lub 8x 100M/1G SFP.
Światłowodowy multiplekser ośmiu interfejsów I/O oraz interfejsu RS-232/RS-485/422. Transparentna transmisja strumienia danych łącząca w sobie informacje z portów I/O oraz RS232/422/485, tworzy elastyczne spektrum potencjalnych zastosowań, gdzie istotny jest jak najkrótszy czas opóźnienia.
Podsumowanie
Technologie oferowane przez BitStream odgrywają kluczową rolę w migracji do IEC 61850 i podniesieniu bezpieczeństwa sektora energetycznego. W obliczu rosnących wymagań na obserwowalność systemu oraz zagrożeń, takich jak cyberataki, inwestowanie w zaawansowane rozwiązania synchronizacji czasu i transmisji danych o podniesionych walorach bezpieczeństwa jest niezbędne dla zapewnienia ciągłości dostaw energii i ochrony infrastruktury krytycznej. Dzięki innowacyjnym produktom BitStream, sektor energetyczny może skutecznie stawić czoła wyzwaniom współczesności i zapewnić bezpieczne oraz niezawodne dostawy energii.
Magdalena Oleszko
Specjalista ds. Marketingu BitStream
www.bitstream.pl
