Цифровата подстанция реши много важни проблеми. Архитектурите на процесната шина намаляват медното окабеляване. IEC 61850 подобрена оперативна съвместимост. Сливането на единици доближи полевите данни до точката, в която се вземат решения.
И все пак много комунални услуги все още управляват десетки устройства за защита и контрол, разпространени в подстанцията. Всяко едно от тези устройства има жизнен цикъл. Той трябва да бъде проектиран, конфигуриран, тестван, документиран, коригиран, наблюдаван и в крайна сметка заменен. С разширяването на подстанциите количеството усилия, необходими за управлението им, се разширява точно до тях.
Повечето комунални услуги не търсят коренно различна философия за защита. Те търсят по-прост начин за мащабиране на инфраструктурата, на която вече имат доверие. Виртуализираната защита предоставя ново решение на това предизвикателство. Вместо хостинг функции за защита на специални устройства, тези функции работят като софтуер на централизирани изчислителни платформи. Принципите на защита остават същите. Стандартите остават същите. Това, което се променя, е начина, по който тези функции се внедряват и поддържат.
Как изглежда виртуализацията в полето
Представете си компания, която разширява подстанция, построена преди двадесет години.
При конвенционален подход допълнителните функции за защита често означават допълнителен хардуер, допълнително окабеляване и допълнителна инфраструктура за тяхното поддържане. Всеки нов актив добавя разходи по време на въвеждане в експлоатация и създава друг актив, който трябва да се поддържа през следващите двадесет или тридесет години.
Във виртуализирана архитектура голяма част от това разширяване се случва със софтуер, а не с допълнителна физическа инфраструктура. Това не елиминира инженерната работа. Инженерите все още трябва да конфигурират, валидират и тестват системата, вместо това добавянето на възможности става по-малко зависимо от добавянето на физическо оборудване.
Разграничението може да изглежда фино, но променя начина, по който се подхожда към проектите за модернизация. С течение на времето разговорът се измества от „Какъв нов хардуер ни е необходим?“ и към „Как искаме системата да работи?“
Реалните спестявания са извън панела на релето
По-малко релета са склонни да привличат вниманието от комуналните услуги, но те са само една част от историята. По-голямото въздействие идва от намаляването на всичко, което заобикаля тези релета: панелите, в които се помещават, окабеляването, което ги свързва, физическото пространство, което заемат, и усилията на жизнения цикъл, необходими за поддържането им.
Едно допълнително реле може да няма голямо значение, но петдесет от тях обикновено имат значение.
Доказателствата от предварителните проекти за виртуализирана защита на Siemens отразяват това по-широко въздействие. Типичните изчисления на проекта, свързани с SIPROTEC V, виртуалната система за защита на Siemens, показват до 80% икономия на разходите за меден кабел, до 45% намаляване на отпечатъка на защитата и контрола на сградата, до 25% икономия на разходи за панели и до 20% икономия на разходи за жизнения цикъл. Освен това изпълнението на проекта също може да бъде ускорено с до шест месеца.
Тези цифри са важни, защото разкриват какво наистина се опитват да постигнат комуналните услуги: повече капацитет без пропорционално увеличаване на оперативната тежест.
Модернизацията не изисква чиста плоча
Може би най-практичният аспект на виртуализацията е, че тя може да бъде възприета, без да се разкъсва инфраструктурата, която вече работи. Някои комунални услуги все още експлоатират конвенционални подстанции, изградени около обширни кабелни архитектури. Други вече са инвестирали много в цифрови подстанции и комуникации с процесни автобуси. Проектите на Greenfield са изправени пред съвсем различен набор от решения. Виртуализацията може да се впише във всяка от тези среди, позволявайки постепенно развитие на архитектурата на подстанциите.
Вместо да рипуват и заменят, помощните програми могат да въвеждат виртуализирана защита постепенно заедно със съществуващата инфраструктура. Те могат лесно да потвърдят производителността преди по-широко внедряване и да се модернизират с темпо, което съответства на техните уникални оперативни изисквания. Съществуващите инвестиции могат да останат част от решението, вместо да се превръщат в пречки пред него.
Това може да е една от най-големите силни страни на виртуализацията.
Комуналната инфраструктура се развива в продължение на десетилетия. Технологиите, които успяват, рядко са тези, които изискват незабавна подмяна на съществуващите активи. Обикновено те работят заедно с установените системи, преди постепенно да променят начина на изграждане на тези системи.
Повече софтуер не означава по-малко инженерство
Инженерите често са скептични, когато виртуализацията навлиза в дискусията и по основателни причини. Системите за защита защитават критичната инфраструктура. Комуналните услуги все още изискват детерминистична производителност, строго тестване и силен контрол на киберсигурността. Очакванията не стават по-малко взискателни, защото софтуерът играе по-голяма роля. Ако не друго, очакванията стават по-високи.
Това, което променя, е начинът, по който се управляват тези изисквания.
Съвременните виртуализирани платформи централизират функции като актуализации, управление на конфигурацията, архивиране и възстановяване, мониторинг и контрол на достъпа. Киберсигурността става част от архитектурата, вместо да се адресира едно устройство наведнъж.
Също толкова важно е, че много виртуализирани платформи за защита позволяват на инженерите да продължат да използват познати работни потоци и инструменти, вместо да налагат изцяло нов начин на работа. Приемането на технологии има тенденция да се движи много по-бързо, когато хората не трябва да изоставят всичко, което вече знаят.
Какво идва след това
Дългосрочното значение на виртуализацията не е, че тя намалява хардуера. Това е, че дава на комуналните услуги повече свобода в начина, по който развиват своите системи. След като функциите за защита и контрол са отделени от специализирания хардуер, комуналните услуги придобиват по-голяма гъвкавост при внедряването, тестването, поддръжката и разширяването. Също така става по-лесно да се въведат нови приложения, които биха били трудни за поддържане в силно разпределени архитектури.
Това е една от причините дискусиите за виртуализираната защита все повече да се припокриват с разговорите за автоматизация, усъвършенстван анализ и изкуствен интелект. Софтуерно дефинираните архитектури създават възможности за поставяне на нови възможности по-близо до мястото, където се вземат оперативни решения, включително интегрирането на усъвършенствани анализи на AI. Инструментите, които използваме за справяне с нарастващото търсене на енергия, ще продължат да се развиват, но в крайна сметка основните предизвикателства няма да бъдат.
Комуналните услуги трябва да се разширяват, модернизират и декарбонизират едновременно. Успешното постигане на това ще изисква повече от добавяне на инфраструктура. Това ще изисква намиране на начини за опростяването му. Виртуализираната защита предлага един път към тази цел: разширяване на възможностите, като същевременно намалява сложността, необходима за поддържането й.
