Stacje elektroenergetyczne to węzłowe punkty sieci energetycznej. Odgrywają istotną rolę w zapewnieniu ciągłości i bezpieczeństwie dostaw energii. Urządzenia pracujące w środowisku stacyjnym muszą sprostać trzem wyzwaniom:
Wysokie napięcie i prąd generują silne pole elektromagnetyczne, które zagraża prawidłowemu funkcjonowaniu aplikacji.
Urządzenia stosowane w automatyce stacyjnej są narażone na ekstremalne temperatury, wysoką wilgotność, wibracje oraz wstrząsy.
Komunikacja w automatyce stacyjnej jest kwestią krytyczną z punktu widzenia bezpieczeństwa sieci. Dlatego niezbędnym wymogiem jest stałe utrzymywanie efektywnej i niezawodnej transmisji danych.
Aby wesprzeć sektor energetyczny opracowano standard IEC 61850. Jest on kluczowym punktem odniesienia przy projektowaniu stacji elektroenergetycznych.
Standard definiuje wymagania dla systemów automatyki stacyjnej. Obejmuje on zasady projektowania, modelowanie danych, strukturę dokumentacji a także wytyczne odnośnie do komunikacji wewnątrz stacji.
Kluczem do cyberbezpiecznej i redundantnej komunikacji w energetyce są odpowiednie rozwiązania.
Przemysłowy router z zaawansowanym firewallem i mechanizmem głębokiej inspekcji pakietów (DPI) dla protokołów energetycznych zapewnia segmentację i ochronę dostępu do systemów automatyki stacyjnej.
Redbox wyposażony w 2 porty do obsługi protokołów PRP/HSR oraz 8 portów dostępowych umożliwia integracje kilku urządzeń IED z siecią PRP/HSR.
Bezwentylatorowy, modułowy switch certyfikowany IEC 61850-3 z podwójnym zasilaniem AC/DC w trybie hot-swap, pozwala na rozbudowę do 28 portów sieciowych.
Konwerter protokołów MGate 5109 umożliwia konwersję protokołów Modbus/DNP3 co znajduje zastosowanie przy odczytach danych licznikowych z systemu SCADA.
Typy danych i protokoły jak GOOSE, SV czy MMS zapewniają minimalne opóźnienia i niezawodność w wymianie informacji z IED (Intelligent Electronic Device).
Warstwa
Stacyjna
Warstwa
zabezpieczeń
Warstwa
procesowa
MMS
SV
Scada
Szyna stacyjna
Kontrola pola
Zabezpieczenie pola
Szyna procesowa
Przekładniki pomiarowe
Wyłączniki obwodów
Goose
Systemy automatyki stacyjnej wymagają najwyższej niezawodności, dlatego w sieciach komunikacyjnych stosuje się protokoły redundancji. W przypadku awarii głównej ścieżki komunikacyjnej umożliwiają one natychmiastowe przełączenie na alternatywną trasę, minimalizując skutki zakłóceń. Dzięki temu zachowana zostaje ciągłość działania i bezpieczeństwo operacyjne stacji, nawet w obliczu niespodziewanych przerw w komunikacji.
W nowoczesnych systemach automatyki stacyjnej wykorzystywane są protokoły redundancji Zero Recovery Time:
Oba protokoły zapewniają duplikację pakietów na obie ścieżki komunikacyjne równocześnie, zapewniając bezstratną komunikację nawet jeśli jedna z dróg przesyłu informacji zostanie uszkodzona.
Sprawdź czym różnią się od siebie oba protokoły.
Precyzyjna synchronizacja czasu odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu niezawodności i efektywności pracy stacji. Umożliwia dokładne rejestrowanie zdarzeń, koordynację działań urządzeń IED oraz analizę danych, co przekłada się na spójność i stabilność procesów w czasie rzeczywistym.
Istnieją kilka protokołów synchronizacji czasu wykorzystywanych w automatyce stacyjnej. Wśród nich szczególnie wyróżnia się protokół PTP (Precision Time Protocol), oferujący wyjątkową dokładność, która spełnia wymagania nowoczesnych systemów stacyjnych. Protokół nie wymaga dedykowanego okablowania - synchronizacja odbywa się po sieci Ethernet, co obniża koszt wdrożenia systemu. PTP zapewnia synchronizację czasu z dokładnością do mikrosekund.
PTP v1 do minimalizacji opóźnień wykorzystuję tryb pracy Boundary Clock co w praktyce przekłada się na synchronizację czasu z każdym sąsiadującym urządzeniem. Ten tryb sprawdza się w systemach z wieloma urządzeniami nadrzędnymi lub wymagającymi wysokiej stabilności czasowej w poszczególnych segmentach.
PTP v2 umożliwia synchronizację Peer-to-Peer wprowadzając dodatkowy tryb pracy Transparent Clock. Idea polega na przekazywaniu pakietów PTP przez sieć, bez synchronizacji urządzeń pośredniczących. Tryb Transparent Clock jest dobrym wyborem w sieciach z mniejszą ilością segmentów i tam gdzie wymagana jest prosta architektura.
Kryteria oceny przy wyborze urządzeń do automatyki stacyjnej to:
Odporność na zakłócenia
elektromagnetyczne (IEC 61850-3)
Wsparcie dla protokołów IEC 61850
i synchronizacji czasu
Redundancja zasilania
Obsługa protokołów redundancji
(RSTP, TurboRing, PRP/HSR)
Wsparcie dla protokołów
MMS / SNMP v3
Funkcje bezpieczeństwa
zgodne z IEC 62443
Kluczowe rozwiązanie komunikacyjne do zapewnienia łączności w ramach stacji. Rozwiązania charakteryzują się, redundantnym zasilaniem, modułową budową, wsparciem dla protokołów sieciowych takich jak PRP/HSR oraz certyfikacją IEC 61850-3. Jako switche zarządzalne zapewniają wysoką niezawodność, diagnostykę i zarządzanie, spełniając wymagania dla stacji elektroenergetycznych.
Switche Ethernet na szynę DIN często wykorzystywane są jako punkty dostępowe do sieci telemechaniki. Zapewniają od 8 do 16 portów, porty światłowodowe, redundantne zasilanie oraz certyfikacje IEC 61850-3. Jako switche zarządzalne oferują zaawansowane funkcje diagnostyczne i możliwość monitorowania, co czyni je właściwym wyborem w systemach automatyki stacyjnej jako punkty agregujące sygnały w sieciach telemechaniki.
Rozwiązania Redbox to urządzenia komunikacyjne umożliwiające rozszerzenie systemów o protokoły redundancji Zero Recovery Time (RPP/HSR), które wpływają na większą niezawodność i dostępność systemu. Zgodność z normami IEC 61850-3, wsparcie dla precyzyjnej synchronizacji czasu oraz porty dostępowe sprawiają, Redbox jest uniwersalnym rozwiązaniem dla nowoczesnych systemów energetycznych.
Routery z Firewall są wykorzystywane do segmentacji lub zapewnienia bezpiecznego dostępu do systemów stacyjnych. Routery nowej generacji (Next Generation Firewall) oferują funkcję głębokiej inspekcji pakietów (DPI) ze wsparciem dla protokołów energetycznych jak DNP3, IEC 104, MMS czy popularny Modbus TCP.
Rozwiązania pozwalające na podłączenie urządzeń z interfejsem RS-232/422/485 do sieci Ethernet. Często używane do łączenia analizatorów lub liczników energii. Umożliwiają mapowanie portów COM w systemie operacyjnym oraz tunelowanie protokołu DLMS, co jest kluczowe przy monitorowaniu liczników energii elektrycznej.
Służą do łączenia systemów korzystających z różnych protokołów komunikacyjnych uwzględniając potrzebę wymiany danych między różnymi interfejsami (RS-232/422/485, Ethernet miedziany). Pozwalają na skomunikowanie np. systemu SCADA komunikującego się w Modbus TCP z urządzeniami wspierającymi protokół MMS. Konwertery wspierają także inne protokoły takie jak DNP3, DLMS, IEC 61850, IEC 101/104 czy MQTT.
Urządzenia do akwizycji danych umożliwiające pozyskiwanie sygnałów cyfrowych i analogowych oraz proste sterowanie. Są wykorzystywane do monitorowania różnych parametrów, takich jak temperatura, ciśnienie, stan rozłączników i wyłączników.
Komputery przemysłowe do systemów SCADA. Częstym wymaganiem dla tych rozwiązań jest praca w szerokim zakresie temperatur, odporność na zakłócenia elektromagnetyczne czy bezwentylatorowa konstrukcja. Dodatkowym atutem komputerów Moxa jest możliwość pracy dysków w trybie RAID, szeroki wybór jednostek CPU (Xeon/Core i3/i5/i7) oraz interfejsów sieciowych. Dodatkowo komputery SCADA można doposażyć w moduły PRP/HSR np. w serii DA-820C.
Oprogramowanie MxView One Power jest przeznaczone do monitorowania, zarządzania i diagnostyki infrastruktury sieciowych w systemach energetycznych.
Wsparcie dla protokołu GOOSE umożliwia pełną diagnostykę komunikacji stacyjnej oraz powiadomienie w przypadku alarmów GOOSE. Dodatkowo funkcje automatycznego backupu konfiguracji, masowej aktualizacji firmware czy kontrola ustawień bezpieczeństwa urządzeń sprawia, że MxView One Power stanowi duże wsparcie w utrzymaniu systemów automatyki stacyjnej.
MxView One Power współpracuje zarówno z urządzeniami Moxa jak również innych producentów, w tym urządzeniami IED.
PoBierz Schemat
Cyberataki na systemy energetyczne stają się coraz powszechniejsze, co wymusza większy nacisk na cyberbezpieczeństwo w tym sektorze. Dyrektywa Unijna NIS kwalifikuje sektor Energetyki jako jeden z kluczowych sektorów dla bezpieczeństwa państw członkowskich.
Komunikacja na stacjach elektroenergetycznych z uwagi na swoją istotną rolę w systemie, musi być właściwie zabezpieczona. Do zapewnienia bezpiecznego dostępu do stacji wykorzystuje się routery nowej generacji (Next Generation Firewall) z funkcją Głębokiej Inspekcji Pakietów (DPI) ze wsparciem dla protokołów energetycznych jak DNP3, IEC 104, MMS czy popularny Modbus TCP.
Przygotowaliśmy krótki przewodnik, z którego dowiesz się, jakie działania warto podjąć by podnieść bezpieczeństwo systemów wymiany danych na stacjach elektroenergetycznych zgodnie ze standardem cyberbezpieczeństwa IEC 62443:
Cel:
Router All-in-one z certyfikatem bezpieczeństwa IEC 62443-4-2 z wbudowanym Firewall oraz głęboką inspekcją pakietów (DPI) dla protokołów energetycznych, pracuje na styku sieci chroniąc automatykę stacyjną przed niepożądanym dostępem z zewnątrz.
Router LTE zgodny z IEC 62243-4-2 stanowi punkt dostępowy do stacji rozproszonych oraz wszędzie tam, gdzie wymagana jest komunikacja bezprzewodowa. Wbudowany Firewall, VPN oraz głęboka inspekcja pakietów (DPI) zapewni bezpieczne, szyfrowane połączenie do stacji.
Cel:
Router All-in-on ze wsparciem protokołu VPN L2TP over IPSec (natywnie wspieranego przez system Windows), zapewnia proste w konfiguracji, szyfrowane połącznie inżynierskie do stacji GPZ z laptopów/stacji operatorskich z systemem operacyjnym Windows. Router jest zgodny ze standardem IEC 62443-4-2.
Moxa to lider na rynku urządzeń do komunikacji przemysłowej. Jednym z celów firmy jest zapewnienie niezawodnych, cyberbezpiecznych rozwiązań przeznaczonych na rynek przemysłowy.
Rozwiązania Moxa odpowiadają na potrzeby projektantów, integratorów i inwestorów odpowiedzialnych za automatyzację i niezawodne działanie systemów stacyjnych w energetyce.
Jesteśmy jedynym dystrybutorem rozwiązań producenta Moxa w Polsce. Działamy w modelu Value Added Distributor pomagając w doborze, wdrożeniach oraz późniejszym utrzymaniu systemów. Centrum magazynowe, autoryzowany serwis na terenie kraju oraz Centrum Szkoleniowe pozwala nam wspierać naszych partnerów w szerokim zakresie działań. Mamy za sobą liczne współprace z sektorem energetyki zawodowej w Polsce i staramy się dzielić tą wiedzą przy okazji wydarzeń czy szkoleń.
Jako Elmark Automatyka S.A. prowadzimy autoryzowane Centrum Szkoleniowe Moxa.
Dedykowany zespół ekspertów przeszkoli Cię z zakresu:
Pracuję w Elmark Automatyka jako specjalista ds. Energetyki. Jeśli jesteś projektantem, integratorem lub inwestorem i potrzebujesz wsparcia w zakresie bezpiecznej wymiany danych, zapraszam do kontaktu. Chętnie przeanalizuję Twoje wyzwanie i wspólnie poszukamy najlepszego rozwiązania.
Specjalista ds. Energetyki w Elmark Automatyka S.A.
