La sottostazione digitale ha risolto molti problemi importanti. Le architetture dei bus di processo hanno ridotto il cablaggio in rame. L'IEC 61850 ha migliorato l'interoperabilità. La fusione delle unità ha avvicinato i dati sul campo al punto in cui vengono prese le decisioni.
Eppure molte utility si trovano ancora a gestire dozzine di dispositivi di protezione e controllo sparsi in una sottostazione. Ognuno di questi dispositivi ha un ciclo di vita. Deve essere progettato, configurato, testato, documentato, patchato, monitorato ed infine sostituito. Man mano che le sottostazioni si espandono, l'impegno richiesto per gestirle aumenta di pari passo.
La maggior parte delle utility non è alla ricerca di una filosofia di protezione radicalmente diversa. Stanno cercando un modo più semplice per scalare l'infrastruttura di cui già si fidano. La protezione virtualizzata offre una nuova soluzione a questa sfida. Invece di ospitare funzioni di protezione su dispositivi dedicati, tali funzioni vengono eseguite come software su piattaforme informatiche centralizzate. I principi di protezione rimangono gli stessi. Gli standard rimangono gli stessi. Ciò che cambia è il modo in cui tali funzioni vengono distribuite e gestite.
Com'è la virtualizzazione sul campo
Immagina un'utilità che amplia una sottostazione costruita vent'anni fa.
Secondo un approccio convenzionale, funzioni di protezione aggiuntive spesso significano hardware aggiuntivo, cablaggio aggiuntivo e infrastruttura aggiuntiva per supportarle. Ogni nuovo asset aggiunge costi durante la messa in servizio e ne crea un altro che deve essere mantenuto nei prossimi venti o trenta anni.
In un'architettura virtualizzata, gran parte di tale espansione avviene con il software anziché con un'infrastruttura fisica aggiuntiva. Questo non elimina il lavoro di ingegneria. Gli ingegneri devono ancora configurare, convalidare e testare il sistema, mentre l'aggiunta di capacità diventa meno dipendente dall'aggiunta di apparecchiature fisiche.
La distinzione può sembrare sottile, ma cambia il modo in cui vengono affrontati i progetti di modernizzazione. Nel tempo, la conversazione si sposta da «Di quale nuovo hardware abbiamo bisogno?» e verso «Come vogliamo che funzioni il sistema?»
I veri risparmi sono al di fuori del pannello relè
Un minor numero di relè tende ad attirare l'attenzione delle utenze, ma sono solo una parte della storia. L'impatto maggiore deriva dalla riduzione di tutto ciò che circonda quei relè: i pannelli che li ospitano, il cablaggio che li collega, lo spazio fisico che occupano e lo sforzo necessario per supportarli durante il ciclo di vita.
Un relè aggiuntivo può non avere molta importanza, ma di solito cinquanta sì.
Le prove tratte dai progetti preliminari di protezione virtualizzata di Siemens riflettono questo impatto più ampio. I calcoli tipici del progetto associati a SIPROTEC V, il sistema di protezione virtuale di Siemens, mostrano fino all'80% di risparmio sui costi dei cavi in rame, fino al 45% di riduzione dell'ingombro degli edifici di protezione e controllo, fino al 25% di risparmio sui costi dei pannelli e fino al 20% sui costi del ciclo di vita. Inoltre, l'esecuzione del progetto può anche essere accelerata fino a sei mesi.
Questi numeri sono importanti perché rivelano ciò che le aziende di pubblica utilità stanno realmente cercando di ottenere: maggiore capacità senza un aumento proporzionale degli oneri operativi.
La modernizzazione non richiede una tabula rasa
Forse l'aspetto più pratico della virtualizzazione è che può essere adottata senza distruggere l'infrastruttura che già funziona. Alcune utenze gestiscono ancora sottostazioni convenzionali costruite su ampie architetture cablate. Altri hanno già investito molto nelle sottostazioni digitali e nelle comunicazioni con bus di processo. I progetti Greenfield devono affrontare una serie di decisioni completamente diverse. La virtualizzazione può adattarsi a ciascuno di questi ambienti, consentendo una graduale evoluzione dell'architettura delle sottostazioni.
Invece di sostituire e sostituire, le utility possono introdurre una protezione virtualizzata in modo incrementale insieme all'infrastruttura esistente. Possono convalidare facilmente le prestazioni prima di un'implementazione più ampia e modernizzarsi a un ritmo in linea con i loro requisiti operativi unici. Gli investimenti esistenti possono rimanere parte della soluzione anziché diventarne ostacoli.
Questo può essere uno dei maggiori punti di forza della virtualizzazione.
L'infrastruttura dei servizi pubblici si evolve nel corso di decenni. Le tecnologie che hanno successo sono raramente quelle che richiedono la sostituzione immediata degli asset esistenti. Di solito sono quelli che funzionano insieme a sistemi consolidati prima di cambiare gradualmente il modo in cui tali sistemi vengono costruiti.
Più software non significa meno ingegneria
Gli ingegneri sono spesso scettici quando la virtualizzazione entra in discussione, e per buoni motivi. I sistemi di protezione salvaguardano le infrastrutture critiche. Le utility richiedono ancora prestazioni deterministiche, test rigorosi e solidi controlli di sicurezza informatica. Le aspettative non diventano meno impegnative perché il software svolge un ruolo più importante. Semmai, le aspettative diventano più alte.
Ciò che cambia è il modo in cui tali requisiti vengono gestiti.
Le moderne piattaforme virtualizzate centralizzano funzioni come aggiornamenti, gestione della configurazione, backup e ripristino, monitoraggio e controllo degli accessi. La Cybersecurity diventa parte dell'architettura invece di essere affrontata un dispositivo alla volta.
Altrettanto importante, molte piattaforme di protezione virtualizzate consentono agli ingegneri di continuare a utilizzare flussi di lavoro e strumenti familiari anziché imporre un modo di lavorare completamente nuovo. L'adozione della tecnologia tende a procedere molto più velocemente quando le persone non devono abbandonare tutto ciò che già sanno.
Cosa viene dopo
L'importanza a lungo termine della virtualizzazione non è che riduca l'hardware. È che offre alle utility maggiore libertà nel modo in cui evolvono i loro sistemi. Una volta disaccoppiate le funzioni di protezione e controllo dall'hardware dedicato, le utility ottengono una maggiore flessibilità in termini di implementazione, test, manutenzione ed espansione. Inoltre, diventa più facile introdurre nuove applicazioni che sarebbero state difficili da supportare in architetture altamente distribuite.
Questo è uno dei motivi per cui le discussioni sulla protezione virtualizzata si sovrappongono sempre più alle conversazioni sull'automazione, l'analisi avanzata e l'intelligenza artificiale. Le architetture definite dal software creano opportunità per avvicinare le nuove funzionalità al punto in cui vengono prese le decisioni operative, inclusa l'integrazione di analisi avanzate di intelligenza artificiale. Gli strumenti che utilizziamo per far fronte alla crescente domanda di energia continueranno a evolversi, ma alla fine le sfide sottostanti no.
Le aziende di pubblica utilità devono espandersi, modernizzare e decarbonizzare contemporaneamente. Farlo con successo richiederà molto di più che aggiungere un'infrastruttura. Sarà necessario trovare modi per semplificarlo. La protezione virtualizzata offre un percorso verso questo obiettivo: espandere la capacità riducendo al contempo la complessità richiesta per supportarla.
