Il settore energetico si trova attualmente ad affrontare una serie di sfide, come la capacità di garantire un approvvigionamento energetico affidabile in un ambiente di generazione distribuita e le minacce informatiche, tra le altre. Entrambi i problemi citati sono legati alla capacità di osservare il sistema, prevedere gli eventi e rispondere in modo appropriato agli incidenti. I recenti blackout nei Balcani e in Ecuador hanno evidenziato quanto fragile possa essere la nostra fiducia nella stabilità delle reti elettriche. Le condizioni meteorologiche variabili hanno portato a guasti a cascata del sistema che hanno colpito fino a 17 milioni di persone. Questi incidenti avrebbero potuto essere evitati con le tecnologie avanzate IEC 61850 che utilizzano una sincronizzazione temporale precisa e una trasmissione dati affidabile, ovvero soluzioni chiave per il monitoraggio del sistema in tempo reale e la gestione dell'infrastruttura energetica.
Le minacce attuali nel settore energetico
Le minacce attuali nel settore energetico sono sempre più varie e complesse. Con l'aumento degli attacchi informatici e dei disastri naturali, la sicurezza delle infrastrutture sta diventando una priorità. Di seguito analizzeremo i due principali tipi di minacce: i guasti ai sistemi e gli attacchi informatici.
• Guasti di sistema complessi e a cascata
I guasti ai sistemi di alimentazione possono derivare da una serie di fattori, di cui possiamo o meno essere consapevoli al momento e anche dopo il guasto. Tra questi, gli impatti ambientali, i problemi tecnici, gli errori umani o i disastri naturali. Tuttavia, c'è un altro fattore molto importante che peggiorerà sempre di più la disponibilità del sistema in condizioni di generazione distribuita e dinamica da fonti rinnovabili e di situazioni di reverse-flow sempre più frequenti. Si tratta della capacità di valutare lo stato dell'infrastruttura e del sistema in tempo reale o quasi reale, nonché della limitata capacità di effettuare analisi complesse dopo i guasti sui dati che abbiamo nei database e nei log e di imparare dagli eventi che si sono verificati. Questo stato di cose porterà a un aumento del numero di guasti a livello di area (a cascata) in un periodo di tempo piuttosto breve. Il modo in cui possiamo prevenire questo fenomeno è strettamente legato alle capacità di monitoraggio del sistema per la sua automazione digitalizzata, basata sull'insieme di soluzioni descritte nella norma IEC68150. Soluzioni come le unità di misura del fasore (PMU), i valori campionati (SV) combinati con una precisa sincronizzazione temporale e moderni strumenti informatici supportano le soluzioni esistenti nel processo decisionale e consentono l'apprendimento del personale dopo l'emergenza e il miglioramento delle prestazioni del sistema. Il miglioramento può essere realizzato attraverso una riorganizzazione del sistema o un processo di investimento. Tuttavia, è importante che entrambi i processi avvengano in modo consapevole e nei luoghi più appropriati.
• Attacchi informatici
La resilienza dell'infrastruttura energetica nel suo stato attuale sembra essere una sfida crescente. Anche in questo caso, gli attacchi non così numerosi alle infrastrutture energetiche non erano indicativi della loro sicurezza, ma piuttosto di una mancanza di interesse, in quanto i cybercriminali si concentravano su aree del mondo finanziario o politico. La situazione è cambiata con i cambiamenti geopolitici e l'aumento delle minacce belliche. La resilienza delle strutture dello Stato agli impatti è in primo luogo la resilienza del flusso di informazioni e notifiche, e di conseguenza di quello energetico, senza il quale ci sarebbe la paralisi dell'informazione. Di conseguenza, i criminali informatici attaccano sempre più spesso le infrastrutture energetiche, testandone le vulnerabilità o installando strumenti all'ora “X”, che possono già portare a gravi interruzioni dell'approvvigionamento energetico. Tali incidenti possono avere conseguenze catastrofiche sia per gli operatori di rete che per i consumatori. È quindi necessario pensare alle infrastrutture in modo particolare, cosa che si sta facendo in parte. Esistono tuttavia due sfide. La prima riguarda le soluzioni già costruite e i meccanismi di sicurezza in vigore. La seconda riguarda le già citate sfide della migrazione alle nuove tecnologie, che richiedono una sincronizzazione temporale precisa, una trasmissione a bassa latenza e, allo stesso tempo, un livello di sicurezza superiore a quello attuale. Pertanto, una sicurezza efficace contro gli attacchi informatici richiede soluzioni tecnologiche avanzate, che BitStream offre nei suoi prodotti.
Tecnologie BitStream
Le tecnologie implementate nelle soluzioni BitStream svolgono un ruolo fondamentale nel garantire l'affidabilità e la sicurezza dei sistemi energetici. Le nostre soluzioni avanzate per la sincronizzazione temporale e la trasmissione dei dati sono progettate per rispondere alle sfide dell'infrastruttura energetica odierna.
• Sincronizzazione temporale
Le soluzioni di sincronizzazione temporale di BitStream offrono una sincronizzazione temporale accurata e sicura nelle sottostazioni e sul campo e sono conformi agli standard IEC 61850, fondamentali per l'interoperabilità nelle reti elettriche distribuite.
Offriamo tutti i profili di sincronizzazione richiesti e standardizzati nel settore dell'energia, che sono stati testati con una varietà di apparecchiature di processo e bus di sottostazione per garantire l'interoperabilità. Meccanismi di protezione reciproca brevettati per le sorgenti temporali ci permettono di creare architetture di sincronizzazione affidabili anche in condizioni di interferenza del segnale GNSS.
Disponiamo di una soluzione completa di sorgenti temporali di precisione e della relativa distribuzione realizzata da BITSTREAM (un unico produttore).
Grazie a soluzioni innovative e alla combinazione di uno switch di rete industriale con una sorgente di tempo conforme agli standard IEC 61850, i sistemi EAZ supportati dalle nostre apparecchiature consentono di realizzare architetture di sincronizzazione e distribuzione del tempo trasparenti, facili da mantenere e sicure, integrate con funzioni di comunicazione.
• Trasmissione dati
Una trasmissione dati sicura e affidabile, che offra i parametri di qualità richiesti, è essenziale per il monitoraggio, la sicurezza e la gestione delle infrastrutture energetiche. BitStream offre soluzioni di telecomunicazione avanzate che garantiscono una trasmissione affidabile e sicura di segnali digitali, di protezione, di controllo e di sincronizzazione all'interno delle moderne infrastrutture critiche automatizzate di sottostazione e non. Queste tecnologie offrono una maggiore resilienza alla riconfigurazione e agli attacchi informatici, mantenendo i parametri della tecnologia IEC61850. Il trasporto sicuro di una precisa sincronizzazione temporale e le tecnologie di zero packet loss in caso di riconfigurazione della rete rendono le soluzioni pronte per le tecnologie attuali e future.
Vantaggi per il settore energetico
L'uso della tecnologia BitStream porta numerosi vantaggi al settore energetico, tra cui una maggiore affidabilità, la riduzione del rischio di interruzioni e una migliore resilienza alle interruzioni e agli attacchi informatici. Di seguito illustriamo questi vantaggi in modo più dettagliato:
• Maggiore affidabilità della rete
La sincronizzazione temporale precisa e la trasmissione sicura dei dati riducono al minimo il rischio di interruzioni, aumentando l'affidabilità della rete elettrica. Le soluzioni BitStream consentono l'implementazione delle moderne tecnologie IEC61850 e quindi la stima dello stato della rete in tempo reale, il rilevamento e la risposta ai disturbi, riducendo il rischio di guasti diffusi e interruzioni a lungo termine.
• Maggiore osservabilità della rete
Con le soluzioni BitStream è possibile rilevare e rispondere rapidamente alle interruzioni. Ciò consente di evitare interruzioni prolungate, fondamentali per mantenere la continuità dell'approvvigionamento energetico. La sincronizzazione temporale precisa e la trasmissione rapida in condizioni critiche sono alla base del funzionamento delle moderne tecnologie di stima dello stato della rete. In condizioni di generazione distribuita e flussi bidirezionali, l'implementazione di soluzioni IEC61850 sta diventando un fattore essenziale per il funzionamento continuo della rete. Con le soluzioni di BitStream, gli operatori di rete possono gestire l'infrastruttura energetica in modo più efficace e ridurre al minimo il rischio di guasti.
• Resistenza alle interruzioni e agli attacchi informatici
La sicurezza dei sistemi di trasmissione dei dati protegge dagli attacchi dei criminali informatici, mentre le tecnologie avanzate di sincronizzazione temporale aumentano la stabilità della rete e consentono la diffusione di tecnologie moderne. Tutto ciò rende l'infrastruttura energetica più resistente alle interruzioni e agli attacchi, il che è fondamentale per garantire la sicurezza energetica.
Fot. Bitstream
Tecnologie di trasmissione senza perdite PRP/HSR e sincronizzazione temporale precisa
Le tecnologie di trasmissione Parallel Redundancy Protocol (PRP) e High-availability Seamless Redundancy (HSR) e la sincronizzazione temporale precisa svolgono un ruolo fondamentale per la sicurezza del settore energetico. PRP e HSR garantiscono la trasmissione dei dati senza interruzioni, anche in caso di guasto di uno dei canali di trasmissione, il che è essenziale per la continuità delle operazioni nei moderni sistemi di infrastrutture critiche. La sincronizzazione temporale precisa, implementata attraverso protocolli come IEEE 1588v2 (Precision Time Protocol) in profili appropriati, consente un coordinamento accurato delle operazioni nelle reti distribuite, fondamentale per mantenere la stabilità e l'affidabilità dell'approvvigionamento energetico.
Dispositivi dedicati all'industria dell'energia
BitStream offre un'ampia gamma di dispositivi progettati per il settore energetico che soddisfano i più severi requisiti di affidabilità e sicurezza. Di seguito sono riportati alcuni dei prodotti più importanti dedicati a questo settore.
Switch industriale Ethernet 10Gbit/s e piattaforma hardware multifunzionale in un sistema modulare dotato di 8 slot dedicati al montaggio di moduli avanzati tra cui:
- moduli di temporizzazione di precisione GNSS (Global Navigation Synchronisation Systems) multi-sistema e multi-frequenza,
- moduli ridondanti (REDBOX) e meccanismi di protezione con zero packet loss PRP/HSR,
- moduli di routing e firewall a bassa latenza per il livello L3 e zero packet loss,
- Moduli di sicurezza MACSEC AES 256bit con trasferimento preciso della sincronizzazione temporale,
moduli di trasmissione -SFP/UTP con meccanismi di diagnostica e protezione avanzati,
- moduli di trasmissione dati seriali
- altri moduli IEC61850 specializzati.
La soluzione è dedicata alla realizzazione di un bus di stazione ad alte prestazioni con sincronizzazione temporale precisa per la tecnologia IEC61850.
Server temporale GNSS di precisione e sonda di sincronizzazione temporale e monitoraggio della qualità della trasmissione per infrastrutture critiche. Quazar-700 consente di monitorare lo stato di sincronizzazione temporale e di frequenza e i ritardi nella rete di stazioni, permettendo un funzionamento stabile ed efficiente della rete per le condizioni definite da IEC61850.
Switch industriale L2+ gestito con 4x 10/2,5/1G e 8/16/24/32 porte 10M/100M/1G RJ45 PoE÷High PoE o slot SFP 100/1000M. Lo switch è uno switch multiporta ad alte prestazioni con bus di processo moderno IEC61850 a 10Gbit/s in configurazione 1U, 19”.
Switch Ethernet industriale gestito con funzione di server di sincronizzazione temporale PTPv2 e con 4x 1/2,5/10 Gbps e 8/16x 10M/100M/1G RJ45 PoE÷High PoE IEEE802.3bt o 8/16x 100M/1G SFP. Lo switch è uno switch multiporta ad alte prestazioni con bus di processo moderno IEC61850 a 10Gbit/s in configurazione su guida DIN.
Switch industriale Ethernet gestito a 10 porte dotato di 2x 100M/1000M/2.5G FO SFP e 6x 100M/1000M FO SFP o 8/2x 10M/100M/1G RJ45 PoE÷PoE+, interfacce aggiuntive di controllo e misura.
Server temporale industriale con modulo GNSS dotato di switch 10 Gigabit Ethernet a 4 porte e interfacce opzionali 8x 10M/100M/1G RJ45 o 8x 100M/1G SFP.
Multiplexer a fibra ottica con otto interfacce I/O e un'interfaccia RS-232/RS-485/422. La trasmissione trasparente del flusso di dati che combina le informazioni provenienti dalle porte I/O e RS232/422/485 crea uno spettro flessibile di potenziali applicazioni in cui è importante il minor tempo di ritardo possibile.
Sintesi
Le tecnologie offerte da BitStream svolgono un ruolo fondamentale nella migrazione a IEC 61850 e nel miglioramento della sicurezza del settore energetico. Con le crescenti esigenze di osservabilità dei sistemi e le minacce come gli attacchi informatici, investire in soluzioni avanzate di sincronizzazione temporale e di trasmissione dei dati con maggiori qualità di sicurezza è essenziale per garantire la continuità dell'approvvigionamento energetico e la protezione delle infrastrutture critiche. Con i prodotti innovativi di BitStream, il settore energetico può affrontare efficacemente le sfide dell'era moderna e garantire un approvvigionamento energetico sicuro e affidabile.
Magdalena Oleszko
Specialista marketing BitStream
www.bitstream.pl
