ARCHITEKTURA SYSTEMU ENERGETYCZNEGO
System energetyczny można podzielić na kilka segmentów:
- Wytwarzanie – producenci energii elektrycznej, np. elektrownie jądrowe, węglowe, gazowe, wodne, słoneczne, wiatrowe.
- Przesył – dostarczanie na duże odległości energii elektrycznej, czyli przesyłanie jej od punktu wytwarzania, do stacji elektroenergetycznej.
- Dystrybucja – w jej trakcie napięcie obniżane jest najpierw do poziomu odpowiedniego dla lokalnej sieci dystrybucyjnej, a następnie do poziomu klienta końcowego.
Odległości, na jakie ma być przesyłana energia, obligują różne wartości stosowanych napięć:
- sieci przesyłowe od 220 do 400 kV (tzw. najwyższe napięcie) – w przypadku przesyłania na duże odległości;
- sieci dystrybucyjne 110 kV (tzw. wysokie napięcie) – w przypadku przesyłania na odległości nieprzekraczające kilkudziesięciu kilometrów;
- od 10 do 20 kV (tzw. średnie napięcia) – stosowane w lokalnych liniach rozdzielczych.
Podnoszenie napięcia dla celów przesyłu, a następnie obniżanie do poziomu, na którym możliwe jest stosowanie elektrycznych urządzeń powszechnego użytku na napięcie 220/230 lub 380/400 V, wymaga korzystania z systemowych stacji elektroenergetycznych najwyższych napięć, wielu stacji rozdzielczych wysokiego napięcia oraz rozlicznych stacji transformatorowych, zamieniających średnie napięcie (rozdzielcze) na powszechnie stosowane w instalacjach odbiorczych (230/400 V).
W stacjach znajdują się m.in. sterowniki polowe przeznaczone do realizacji automatyki zabezpieczeniowej, sterowania, pomiarów i nadzoru pól rozdzielczych średniego napięcia oraz urządzenia elektroniczne służące do komunikacji.
Komunikacja pomiędzy urządzeniami zainstalowanymi w różnych polach stacji elektroenergetycznej odbywa się zazwyczaj za pomocą sieci Ethernet. W strukturze takich stacji bardzo często na poziomie szyny stacyjnej oraz szyny procesowej używa się specjalnych switchy, umożliwiających niezawodną pracę w ekstremalnych warunkach.
MODUŁOWE SWITCHE RAPTOR DO INFRASTRUKTURY KRYTYCZNEJ OD PHOENIX CONTACT
Do szerokiej oferty produktów i rozwiązań dla energetyki od firmy Phoenix Contact dołączyły switche serii RAPTOR, które łączą w sobie liczne funkcje bezpieczeństwa, diagnostyki i wydajności. Switche RAPTOR zaprojektowano z myślą o zastosowaniach w energetyce i infrastrukturze krytycznej. Obsługują standard IEC 61850, synchronizację czasu PTP oraz mechanizmy redundancji wymagane w nowoczesnych stacjach elektroenergetycznych. Modułowa budowa oraz rozbudowane funkcje cyberbezpieczeństwa pozwalają dostosować urządzenia do wymagań konkretnych aplikacji.
KOMUNIKACJA W STACJACH ELEKTROENERGETYCZNYCH
W strukturze stacji, takich jak na rys. 2, switche mogą pracować zarówno na poziomie szyny stacyjnej, jak i szyny procesowej (rys. 3).
W cyfrowych stacjach elektroenergetycznych, w magistrali procesowej, kluczowymi elementami są Merging Units, czyli jednostki scalające, umożliwiające digitalizację informacji analogowych, binarnych i poleceń do formatu IEC 61850. Jest to interfejs pomiarowy pomiędzy procesem pierwotnym a funkcjonalnością zabezpieczeń.
Inny bardzo ważny element stanowi IED (ang. Intelligent Electronic Device), czyli zintegrowany sterownik mikroprocesorowy, często nazywany również mikroprocesorowym urządzeniem stacyjnym. Odbiera dane z czujników oraz urządzeń zasilających i wydaje polecenia sterujące, np. wyzwalające wyłączniki, jeśli wykryją anomalie napięcia, prądu lub częstotliwości. Urządzenia IED są oczywiście zaprojektowane do obsługi normy IEC 61850, co zapewnia zaawansowane funkcje ochrony i komunikacji.
SWITCHE A WYMAGANIA I NORMY
Urządzenia stosowane w obszarze dystrybucji energii muszą być odporne na ekstremalne warunki środowiskowe i spełniać wysokie wymagania norm IEC 61850-3 oraz IEEE 1613, dlatego charakteryzuje je:
- wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne,
- rozszerzony zakres temperatur (od –40 do 85°C),
- ekstremalna odporność na wstrząsy i wibracje, niezawodna praca w wymagających sieciach.
Wspomniane ekstremalne warunki występują najczęściej w samych stacjach elektroenergetycznych i/lub polach transformatorowych, stąd wymóg stosowania specjalnych urządzeń spełniających normy.
Wraz z postępującą cyfryzacją sektora elektroenergetycznego w Polsce, rośnie znaczenie niezawodnej komunikacji oraz ochrony infrastruktury przed cyberzagrożeniami. Technologie Phoenix Contact znajdują zastosowanie w systemach wykorzystywanych do budowy i modernizacji infrastruktury energetycznej, wspierając realizację wymagań nowoczesnych sieci elektroenergetycznych w zakresie dostępności, bezpieczeństwa i ciągłości działania.
Switche Raptor są zaprojektowane do pracy w niełatwym otoczeniu infrastruktury krytycznej i spełniają rygorystyczne wymagania norm IEC 61850-3 i IEEE 1613. Zapewniają niezawodność oraz wydajność nawet w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Stanowią idealne rozwiązanie dla sektora energetycznego, gwarantując ciągłość i bezpieczeństwo przesyłu energii. Infrastruktura krytyczna wymaga również wysokiego poziomu cyberbezpieczeństwa, aby chronić sieć przed atakami hakerów lub nieautoryzowanym dostępem. Mając to na uwadze, switche Raptor oferują rozbudowane funkcje bezpieczeństwa, a ich modułowa konstrukcja umożliwia adaptację urządzeń do potrzeb aplikacji.
SWITCHE SERII RAPTOR – SZYBKA I NIEZAWODNA KOMUNIKACJA
Switche Raptor dostępne są w dwóch wariantach:
- EP6400/EP 6500 – występują w predefiniowanych konfiguracjach, które mają swoje indywidualne numery zamówieniowe. Są przystosowane do montażu na szynę DIN;
- EP7400/EP 7500 – modele modułowe, składające się z bazy i osobno zamawianych modułów komunikacyjnych oraz redundantnych zasilaczy. Przeznaczone do montażu w szafach rack (19-calowych).
Pod względem funkcjonalności sieciowych obie serie są sobie równoważne. Mają dokładnie taki sam interfejs konfiguracyjny i identyczne możliwości komunikacyjne. Są to switche zarządzalne warstwy drugiej (L2) oraz trzeciej (L3), wyposażone m.in. w wymagany w aplikacjach energetycznych precyzyjny transparentny zegar PTPv2 (do obsługi synchronizacji czasu). Mają budowę bezwentylatorową, a mimo to mogą pracować w temperaturach dochodzących nawet do 85°C.
Seria EP7400/7500 ma bardzo szerokie portfolio – zarówno samych modułów bazowych, jak i zasilaczy czy modułów rozszerzeń (komunikacyjnych). Tworzą ją:
- moduły bazowe – cztery rodzaje umożliwiające dopasowanie do aplikacji (podstawowy, z dodatkową powłoką ochronną, z obsługą PoE oraz z dodatkowymi funkcjami bezpieczeństwa);
- moduły zasilające z możliwością wymiany podczas pracy – 24 VDC, 48 VDC, 100/240 VAC/DC;
- moduły komunikacyjne – wyposażone w porty RJ45, SFP o przepustowości 10 GBit/s, redundancyjne HSR/PRP, porty szeregowe RS-232/422/485 (w formie D-SUB-9 lub RJ45);
- komputery przemysłowe – pod systemy Windows lub Linux, instalowane jako moduł rozszerzeń.
Na płycie czołowej znajdują się: czytelny, kolorowy ekran LCD wyświetlający informacje diagnostyczne, sloty na karty SD oraz porty konfiguracyjne umożliwiające dostęp do konsoli switcha.
PODSUMOWANIE
W infrastrukturze krytycznej niezwykle istotne jest zachowanie wysokiego poziomu ochrony i zabezpieczenie sieci przed nieautoryzowanym dostępem oraz cyberzagrożeniami. Zainstalowane tam urządzenia komunikacyjne powinny oferować rozbudowane funkcje bezpieczeństwa, takie jak VLAN do segmentacji sieci, zintegrowaną zaporę sieciową, NAT czy VPN/IPsec zapewniające bezpieczną komunikację. Wszystkie wymienione funkcjonalności są dostępne w switchach serii RAPTOR i nie wymagają dodatkowych licencji.
Switche RAPTOR spełniają kluczowe wymagania stawiane rozwiązaniom wykorzystywanym w sektorze energetycznym, infrastrukturze krytycznej, procesach ciągłych czy kolejnictwie. Oferują wysoką wydajność, zaawansowane funkcje komunikacyjne oraz zgodność z normami wymaganymi w nowoczesnych sieciach przemysłowych i energetycznych. Modułowa konstrukcja ułatwia dopasowanie urządzeń do wymagań aplikacji oraz rozbudowę infrastruktury komunikacyjnej wraz ze zmieniającymi się potrzebami użytkownika.
Rozwój nowoczesnej infrastruktury energetycznej wymaga nie tylko zaawansowanych technologii, ale również silnego zaplecza lokalnego. W ramach strategii local content Grupa Phoenix Contact w Polsce wspiera transformację sektora energetycznego, cyfryzację infrastruktury oraz działania związane z cyberbezpieczeństwem. Rozwiązania Phoenix Contact znajdują zastosowanie w systemach wykorzystywanych do budowy i modernizacji infrastruktury energetycznej, odpowiadając na rosnące wymagania dotyczące niezawodności, bezpieczeństwa i ciągłości działania.
Dowiedz się więcej o nowej serii RAPTOR: https://www.phoenixcontact.com/pl-pl/switche-raptor.
Kamil Wachowicz
Menedżer Obszaru Biznesu Automatyka
Źródło: Phoenix Contact Sp. z o.o
Więcej na www.phoenixcontact.com
