Подготовка к внедрению интеллектуальных сетей XXI века в компании Seattle City Light

 

Автор

 

    Американские и японские компании — Hitachi, Ltd., Cyber Defense Institute, JFE Engineering Corporation, Sharp Corporation, Hewlett-Packard Japan, Ltd. и Mizuho Corporate Bank, Ltd. — 17 мая 2011 г. в Токио заявили о своем участии в качестве подрядчиков в проекте по созданию на гавайском острове Мауи самой передовой в мире интеллектуальной сети, который возглавит Организация по развитию новой энергии и промышленных технологий (NEDO). Hitachi отведена в нем главная роль — компания станет руководителем и координатором всего проекта.
    Seattle City Light (SCL), одна из крупнейших муниципальных энергетических компаний США, была основана более 100 лет назад. Как и многие другие энергетические предприятия, SCL на протяжении всей истории своего существования негативно относилась к любым значительным технологическим изменениям. Такой подход не оправдал себя — сегодня многие компоненты системы полностью устарели, и их функции больше не поддерживаются. Назрела необходимость в создании надежной современной энергетической инфраструктуры, о чем муниципальная компания должна деликатно сообщить городскому совету и потребителям электроэнергии, попутно разъясняя ее преимущества и причину повышения суммарных расходов при возникновении неисправностей в системе.
    Соблюдая требования стандартов NERC CIP как основополагающих документов в данной области, разработчики интеллектуальной сети в компании SCL выстроили новую архитектуру на основе IP — функционально гибкую и отвечающую потребностям будущего. Подобная технология позволит SCL экономически выгодно инвестировать в «умные» решения по модернизации, с которыми энергосистема войдет в XXI в. Данная архитектура создает основу для проекта интеллектуальной сети, призванной поддерживать развитие электросети и внедрение инноваций на многие годы вперед.
    В структуру интеллектуальной сети, по замыслу SCL, входят распределенные источники энергии и следующие системы — конечных потребителей; передачи электроэнергии; подстанций; интеграции с существующими гидроэлектростанциями. Важно отметить, что интеллект сети определяют действия, которые она может выполнять, а не используемые технологии. Несмотря на множество операций, обеспечивающих реализацию проекта интеллектуальной сети, каждая энергетическая компания в силу уникальных факторов, непосредственно влияющих на ее деятельность, располагает собственным набором систем и технологий. Интеллектуальная сеть SCL базируется на стратегическом планировании и проектах, нацеленных на долгосрочную перспективу, а вовсе не на единичном внедрении революционных решений.
    Компанию SCL отличает целостный подход к структуре интеллектуальной сети, в которой все системы и компоненты взаимосвязаны и используют преимущества друг друга, в результате экономическая выгода от интеграции возрастает в разы. Ключевым звеном проекта является интеллектуальная подстанция — важнейший компонент интеллектуальной сети.
    Проект интеллектуальной подстанции
    Интеллектуальная подстанция — это не только центральный элемент системы передачи электроэнергии компании SCL, наличие которого говорит о кардинальном изменении составляющих системы управления.Это еще и принцип, согласно которому энергетическое предприятие будет функционировать в будущем. Для своего пилотного проекта интеллектуальной подстанции, завершение которого ожидается в 2011 г., SCL выбрала торговый центр Shoreline Station.
    Современная архитектура, адаптированная к эволюционному развитию, добавит подстанции несколько уровней интеллекта и заменит собой простую систему диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) 1980-х гг. Внедряя высокотехнологичную систему на основе IP сейчас, компания SCL создает благоприятную почву для получения преимуществ от использования передовых технологий на основе уже имеющихся и новых стандартов.
    В рамках пилотного проекта централизованная система SCADA на платформе RTU, работающая на подстанции, уступает место архитектуре управления распределительной подстанцией, оснащенной системой связи на базе IP с протоколом SONET. Это решение предоставляет дополнительные сведения, а также обеспечивает функциональную гибкость и защиту стратегически важных информационных ресурсов. Функционал включает в себя сервер подстанции, состоящий из вычислительной платформы SEL-3354 (http://www.selinc.com) с ПО Substation Server и Substation Explorer от компании Subnet Solutions. Локальная сеть подстанции (SubLANs) поддерживается управляемыми коммутаторами GarrettCom Magnum 6K и коммутаторами Magnum Edge — они подсоединены к интеллектуальным электронным приборам последнего поколения (от различных производителей), которые обмениваются данными с установленным на подстанции оборудованием. Новая архитектура способна принимать потоки информации, передаваемой в центральный пункт диспетчерского управления предприятием и в локальные центры управления.
    Сервер подстанции действует как концентратор данных, позволяя компании SCL распределять информацию в зависимости от целей или функциональной принадлежности. Преимущество архитектуры на основе сервера очевидно — она позволяет подключить к системе управления подстанцией практически любое устройство, поддерживающее обмен данными (например, интеллектуальные электронные приборы). Главным коммуникационным протоколом является DNP3.0, вопрос использования протокола МЭК 61850 находится на стадии обсуждения. Кроме того, при необходимости в перспективе компания SCL может расширить сервер подстанции дополнительными протоколами.
    Интеграция интеллектуальных подстанций с современными системами автоматизации сети распределения электроэнергии
    Сервер подстанции обменивается информацией с системами управления, расположенными за ее территорией по всей протяженности сети распределения электроэнергии. Таким образом, устройства, которыми оснащена сеть распределения электроэнергии, подключаются к системе управления SCL, что дает возможность собирать и обрабатывать данные, которые затем транслируются соответствующим оперативным и ИТ-системам. Другой проект компании SCL по внедрению интеллектуальной сети предполагает установку большого количества автоматических выключателей с приводами, которые станут частью системы автоматизации распределительной сети: система будет определять место возникновения неисправности и изолировать поврежденный участок, способствуя тем самым восстановлению электроснабжения. Подобная информация будет с помощью сервера поступать на подстанцию, обеспечивая интеграцию с сервером системы автоматизации, системой управления распределением электроэнергии или с любой другой соответствующей системой/базой данных.
    Компания SCL рассматривает протокол IP как стратегически важный механизм передачи данных, необходимый для развития инфраструктуры. Новая система будет использовать различные линии связи для «транспорта» эксплуатационной и неэксплуатационной информации и сигналов дистанционного управления. Отдельная сеть IP будет выделена для систем безопасности — видеонаблюдения и других. Архитектура на основе протокола IP отличается гибким управлением данными с их трансляцией по сети связи; при необходимости она может принимать информацию любого типа. Эксплуатационные характеристики могут быть переданы системе управления энергопотреблением, а неэксплуатационные — другим «узлам» предприятия, например системе управления активами или системе хранения технических данных.
    Для защиты от кибернетических атак и соответствия требованиям стандартов NERC CIP системы транспорта данных должны быть интегрированы с системой обеспечения информационной безопасности. Компания SCL выбирает для этих целейПО, предназначенное для создания защищенного удаленного доступа, что гарантирует информационную безопасность, строгое выполнение требований NERC CIP и функциональную «нормативную» гибкость в будущем.
    Системы видеонаблюдения для энергетических компаний — это развивающаяся область, но несмотря на это, к ним предъявляются особые требования. Среди них хорошие характеристики, эффективное использование полосы частот и пригодность к установке на электрической подстанции. Для безопасности и управления оборудованием в проекте интеллектуальной подстанции применяется встроенная система CCTV. Кроме того, компания SCL планирует подключить к CCTV тепловые камеры. При наличии современных средств анализа видеоизображений тепловые камеры могут определять проблемные участки — аномально высокие температуры или неожиданно резкие температурные скачки, предотвращая тем самым неисправности оборудования. Так как потоками видеоданных интенсивно оперируют каналы связи, для их передачи выделена отдельная линия, которая поможет избежать возможных ухудшений характеристик и повысить информационную безопасность.
    Подводя итог вышеизложенному, можно сказать, что новая архитектура интеллектуальной сети позволила SCL стать современной энергетической компанией XXI в., готовой к решению любых задач, стоящих перед энергетической отраслью сегодня и в будущем. Проект интеллектуальной подстанции является фундаментом для внедрения этой инфраструктуры. Компания SCL не только стремится к фундаментальным изменениям в том, что касается технологий, но и вырабатывает оптимальную стратегию своей деятельности на дальнюю перспективу. Параллельно с технологическими улучшениями SCL пересматривает и свои организационные бизнес-процессы. Инновации сами по себе не способны удовлетворить требования века — каждый сотрудник компании должен понять и принять неотвратимость усовершенствований. Вовлечение всех игроков рынка в бизнес-процесс уже на ранних этапах проектирования интеллектуальной сети является жизненно необходимым условием успеха.