Telemechanika na farmach wiatrowych
Cyberbezpieczna i niezawodna infrastruktura krytyczna dużej mocy
Poznaj rozwiązania
Cyberbezpieczna i niezawodna infrastruktura krytyczna dużej mocy
Poznaj rozwiązaniaSą częścią infrastruktury krytycznej, zajmują dużą powierzchnię, często w trudnym terenie i mają działać bezawaryjnie przez kolejne 30 lat. Dlatego farmy wiatrowe już teraz muszą być przygotowane na:
Zastosowane rozwiązania muszą działać nieprzerwanie przez kolejnych kilkadziesiąt lat i mieć zapewnione wsparcie producenta.
Urządzenia muszą być gotowe do zapewnienia wymiany danych pomiędzy poszczególnymi elementami niezależnie od wykorzystywanych protokołów.
Całość musi spełniać obecne i nadchodzące normy dotyczące bezpieczeństwa systemów wymiany danych (np. NIS2) i posiadać odpowiednie certyfikaty (np. IEC 62443).
Aby sprostać powyższym wyzwaniom należy zintegrować systemy informatyczne (IT) oraz technologie operacyjne (OT) w jeden spójny system wymiany danych przy użyciu urządzeń do komunikacji przemysłowej.
Telemechanika to zespół urządzeń do zbierania niezbędnych informacji o stanie sieci. Umożliwiają one zdalne sterowanie z centrum dyspozytorskiego określonego szczebla.
Prawidłowo zbudowana lub zmodernizowana instalacja telemechaniki na farmie wiatrowej powinna skupiać się na 3 kluczowych wymogach:
Wielkopowierzchniowe elektrownie wiatrowe są trudne w eksploatacji (zwłaszcza obiekty typu off-shore). Z tego powodu odpowiedni nadzór nad instalacjami OT w takich obiektach jest istotny. Łatwa diagnostyka oraz troubleshooting sieci OT znacznie podwyższają poziom niezawodności całego systemu.
Farmy wiatrowe to instalacje krytyczne z punktu bezpieczeństwa energetycznego kraju. Dlatego budując na nich systemy OT należy zadbać o ich dobezpieczenie i zgodność z normami i standardami w tym zakresie (m.in. NIS2 i IEC 62443).
W świecie farm wiatrowych standardem jest długi cykl życia instalacji - nawet do 30 lat. Dlatego projektując sieci OT warto wybrać rozwiązania przemysłowe, które posiadają gwarancję niezawodności zarówno na poziomie urządzeń, jak i oprogramowania.
Kluczowe rozwiązania w sieciach komunikacyjnych. Umożliwiają wymianę danych między różnymi urządzeniami, tworząc spójny system. W przypadku farm wiatrowych wykorzystuje się je na potrzeby wymiany danych pomiędzy urządzeniami w gondoli oraz do budowy redundantnych sieci (np. redundantnych) pomiędzy turbinami.
Umożliwiają łączenie i zdalne zarządzanie systemami telemechaniki rozproszonymi na dużych obszarach, jak farmy wiatrowe. Pozwalają na zdalne monitorowanie pracy systemu, modyfikację ustawień oraz wykonywanie działań serwisowych (np. aktualizacje firmware urządzeń) i diagnostycznych z dowolnego miejsca na świecie.
Urządzenia służące do akwizycji danych środowiskowych oraz prostego sterowania. Z ich pomocą w prosty i bezpieczny sposób pozyskiwane są sygnały cyfrowe oraz analogowe które pozwalają monitorować pracę systemu turbiny.
Zaawansowane urządzenia sieciowe, zabezpieczające system telemechaniki przed cyberatakami i minimalizujące ryzyko nieautoryzowanego dostępu. Firewalle monitorują i analizują ramki danych, wykorzystując mechanizm DPI dla protokołów takich jak DNP3 czy Modbus TCP, co znacząco podnosi poziom bezpieczeństwa systemu.
Wydajne jednostki komputerowe które pełnią rolę serwerów dla systemów SCADA. Dedykowane dla sektora energetyki m.in. z uwagi na zgodność ze standardem IEC 61850, obsługę komunikacji PRP/HSR czy wymienne moduły zasilania.
Służą do łączenia systemów korzystających z różnych protokołów komunikacyjnych. Pozwalają na skomunikowanie np. systemu SCADA działającego na Modbus TCP z licznikiem używającym Modbus RTU. Wspierają także inne protokoły takie jak DNP3, IEC 61850, IEC 103/104/105 oraz MQTT, co jest kluczowe w różnorodnych zastosowaniach w wymianie danych między urządzeniami z różnymi interfejsami jak RS-232/422/485, Ethernet miedziany czy światłowodowy.
Komputery IIoT, których zadaniem jest pozyskiwanie danych z pracującej turbiny. Często wykorzystywane na potrzeby predictive maintanance, ułatwiając tym samym obsługę i serwisowanie maszyn. Są swobodnie programowalne, stosowane do lokalnej obróbki danych oraz tworzenia wizualizacji procesowych.
Wymienione urządzenia sieciowe mogą być przydatne w przypadku:
Poprawna transmisja danych w turbinach wiatrowych wymaga użycia kilku rozwiązań. W tym wypadku to:
W celu zapewnienia wysokiej niezawodności systemów komunikacyjnych na stacjach buduje się niekiedy sieć OT w oparciu o protokół PRP/HSR. Jego istotną zaletą jest czas zbieżności, który wynosi 0 s.
W tego typu systemach wykorzystywane są następujące rozwiązania:
To instalacje składające się z turbin wiatrowych połączonych z wykorzystaniem przełączników Ethernet w topologię pierścienia bądź łańcucha. Krytyczne znaczenie systemu wymaga tego, by w przypadku awarii ścieżki rekonfigurowały się możliwie jak najszybciej.
W zależności od wykorzystanej technologii oraz części systemu stosuje się protokoły redundatne np. Moxa Turbo Ring lub Turbo Chain (rekonfiguracja do 20ms) oraz protokół HSR (rekonfiguracja 0s).
Cały ruch sieciowy z turbin kierowany jest do tzw. Centrum Sterowania i Nadzoru, gdzie znajdują się switche agregujące sygnały oraz lokalna jednostkę serwerowa z system SCADA i oprogramowaniem wspomagającym jego pracę (np. MXview). Nad całością czuwa firewall dobezpieczając infrastrukturę na punkcie styku.
Wykorzystywane rozwiązania:
Moxa to lider na rynku urządzeń do komunikacji przemysłowej. Jednym z celów firmy jest zapewnienie bezawaryjnego działania i kompatybilności urządzeń w perspektywie kilkudziesięciu przyszłych lat. To kluczowa zaleta dla wszystkich osób odpowiedzialnych za farmy wiatrowe.
Atak przeprowadzony na farmę wiatrową może doprowadzić do straty rzędu kilkuset tysięcy złotych, a co gorsza do destabilizacji systemu energetycznego. Narażone są nie tylko systemy IT, ale także OT. Moxa może pochwalić się certyfikatem IEC 62443-4-1 świadczącym o bezpiecznej metodologii projektowania produktów oraz portfolio z certyfikacją IEC 62443-4-2. Oznacza to, że sieć OT ma zapewnione bezpieczeństwo na poziomie zapewniającą poziomie SL2.
Unikatowym rozwiązaniem producenta jest też firewall EDR-G9010 z DPI. Może pracować w topologii pierścienia co doskonale sprawdzi się w projektach farm wiatrowych, bo pozwala dobezpieczyć każdą turbinę z osobna.
Przygotowaliśmy krótki przewodnik, z którego dowiesz się, jakie działania warto podjąć by podnieść bezpieczeństwo systemów wymiany danych w oparciu o standard cyberbezpieczeństwa IEC 62443.
Pobierz poradnikJesteśmy jedynym dystrybutorem rozwiązań producenta w Polsce. Działamy w modelu VAD, pomagając we wdrożeniach sektora OZE. Braliśmy udział w projektach, które na obecną chwilę można już łącznie liczyć w GW.
Posiadamy dostępne od ręki produkty, własny serwis, wiemy, jak wdrożyć sprzedawane rozwiązania i dzielimy się tą wiedzą.
Jestem głównym specjalistą Elmark Automatyka ds. Energetyki. Jeśli masz wątpliwości lub jakiekolwiek pytania także odnośnie innych źródeł OZE - odpowiem na nie. Zachęcam też do skorzystania z nagrań webinarów, które zorganizowałem. Na żywo obejrzało je ponad 500 osób.
Na żywo obejrzało je ponad 500 osób.
Manager ds. Energetyki w Elmark Automatyka S.A.
