Віртуалізація: наступний крок в еволюції підстанцій

Віртуальна підстанція – це наступний етап розвитку цифрових підстанцій, де всі функції захисту, автоматизації та керування (PAC) виконуються у програмному середовищі. Традиційні інтелектуальні електронні пристрої (IED) замінюються віртуальними аналогами, що працюють на центральних серверах. Основні функції, включаючи кібербезпеку, комутатори та міжмережеві екрани, централізуються і керуються динамічно через програмні платформи. Віртуальні підстанції дозволяють енергокомпаніям консолідувати обладнання, підвищувати гнучкість операцій і знижувати витрати.

Віртуалізація відокремлює програмні застосунки від фізичного обладнання за допомогою віртуальних машин (VM), якими керує гіпервізор. Один сервер може містити декілька віртуальних машин, кожна з яких виконує певні функції. Такий підхід не лише зменшує кількість фізичного обладнання, а й спрощує обслуговування та оновлення, роблячи підстанції більш гнучкими й стійкими.

Чинники, що сприяють віртуалізації

Попит на віртуалізацію зумовлений кількома факторами. Зокрема, зростає складність через інтеграцію розподілених енергетичних ресурсів (DER), таких як сонячна та вітрова енергія, у традиційні мережі. Ці ресурси є нестабільними і створюють додаткове навантаження на мережу, тому потребують розвинених рішень для керування та захисту. Віртуальні підстанції надають необхідну гнучкість і масштабованість для адаптації до таких змін.

Крім того, віртуалізація забезпечує економічну ефективність шляхом зниження витрат на обладнання та спрощення технічного обслуговування. Ще одним фактором є прагнення до сталого розвитку, оскільки ефективніше керування енергією та зменшення залежності від ресурсомісткої інфраструктури допомагають досягти цієї мети. Стандарти, такі як IEC 61850, забезпечують необхідну сумісність і інтеграцію для віртуалізованих систем PAC, що додатково сприяє переходу до віртуалізації.

Переваги віртуалізованих PAC-систем

Замінивши численні IED програмно-визначеними рішеннями, енергокомпанії можуть зменшити залежність від обладнання конкретних виробників. Такі системи також відзначаються високою масштабованістю та гнучкістю, що дає змогу легко адаптуватися до змін у вимогах енергомережі. Ще одна перевага – підвищена надійність: віртуальні середовища підтримують механізми автоматичного відновлення і забезпечують вищу загальну стійкість системи. Централізоване збирання даних у віртуальних підстанціях сприяє ухваленню рішень у таких сферах, як керування якістю енергії, виявлення несправностей та оптимізація енергоспоживання.

Виклики віртуалізації

Незважаючи на численні переваги, віртуалізація також має свої виклики, зокрема щодо доступності та надійності. У фізичній підстанції з IED відмова одного пристрою впливає лише на частину системи, оскільки кожен пристрій працює незалежно. У віртуальній підстанції, навпаки, часто використовуються лише два сервери, тому з погляду фізичної надійності така система виглядає менш стійкою. Проте функціональні компоненти віртуальної підстанції можна розподілити між віртуальними машинами та контейнерами, кожен з яких виконує функції фізичного IED. За умови правильної реалізації механізмів надмірності та стійкості до збоїв, віртуальні підстанції можуть досягати рівня надійності, порівнянного з фізичними. Перехід до такої моделі вимагає зміни мислення – від уявлень про фізичне обладнання до фокусування на віртуальних ресурсах, таких як VM і контейнери.

Стандарт IEC 61850 є ключовим для віртуалізації PAC-систем. Він визначає протоколи обміну даними, забезпечуючи сумісність пристроїв різних виробників. Підтримка переданих значень (SV) та повідомлень типу GOOSE особливо важлива для забезпечення обміну даними в реальному часі у віртуальних підстанціях.

Майбутнє автоматизації підстанцій

Сучасні програмні платформи можуть підтримувати розвиток віртуалізованих операцій, і zenon Energy Edition від компанії COPA-DATA є ефективним інструментом автоматизації для віртуалізації підстанцій. Завдяки повній підтримці IEC 61850 та таким функціям, як безперебійне резервування, автоматизоване проектування та контроль доступу на основі ролей, zenon спрощує перехід до програмно-визначених підстанцій. Його незалежна від постачальника архітектура підтримує різні протоколи та обладнання, забезпечуючи гнучку інтеграцію систем. Попередньо налаштовані шаблони та об'єктно-орієнтований дизайн зменшують складність проєктів і ризик помилок, а візуалізація та керування в реальному часі покращують обізнаність із ситуацією. Крім того, zenon сприяє впровадженню PAC-функцій у віртуальних середовищах, забезпечуючи надійну та безпечну роботу.

У міру того, як енергокомпанії готуються до масового впровадження віртуальних підстанцій упродовж наступного десятиліття, зусилля буде зосереджено на перевірці технологій, дотриманні вимог і адаптації операційних процесів. Віртуалізація є трансформаційною можливістю для модернізації підстанцій, досягнення цілей сталого розвитку та створення стійкої, готової до майбутнього енергомережі. COPA-DATA зі своїм zenon здатна підтримати цей процес, поєднуючи традиційні системи з новим поколінням програмно-визначених підстанцій.