仮想化保護が、実証済みの保護原則を維持しながら、電力会社が変電所を近代化し、グリッド容量を拡大し、ハードウェア、ケーブル、ライフサイクルの複雑さを軽減するのにどのように役立つかをご覧ください。
何十年もの間、変電所を拡張するということは、通常、何かを追加することを意味していました。もう一つのリレー。別のパネル。より多くの配線。より多くのテスト。より多くのメンテナンス。
それは必ずしも問題ではありませんでした。電力システムは伝統的に徐々に進化しており、電力会社は余分な設備とそれに伴うエンジニアリング作業を吸収する時間がありました。
しかし、今日のグリッドは違います。
公益事業者は、多くの場合、何十年も使用されてきたインフラを置き換えながら、容量を増やし、再生可能発電を統合し、電化をサポートし、増え続ける負荷に応えています。課題は単により多くのインフラを構築することではありません。システムが成長するたびに複雑さを増すことなくそうしています。
そこで、仮想化が話題になります。
デジタル変電所は多くの重要な問題を解決しました。プロセスバスアーキテクチャは銅配線を削減しました。IEC 61850は相互運用性を向上させました。ユニットを統合することで、フィールドデータは意思決定の段階に近づきました。
それでも、多くの公益事業者は、変電所全体に分散した何十もの保護および制御装置をいまだに管理しています。これらのデバイスにはすべてライフサイクルがあります。設計、構成、テスト、文書化、パッチ、監視、そして最終的には交換する必要があります。変電所が拡大するにつれて、変電所を管理するために必要な労力もそれに伴って増加します。
ほとんどの電力会社は、根本的に異なる保護哲学を求めているわけではありません。彼らは、すでに信頼しているインフラストラクチャをより簡単に拡張する方法を探しています。仮想化保護は、その課題に対する新しいソリューションを提供します。保護機能を専用デバイスにホストする代わりに、それらの機能は一元化されたコンピューティングプラットフォームでソフトウェアとして実行されます。保護の原則は変わりません。基準は変わりません。変更されるのは、それらの機能の展開と保守の方法です。
20年前に建設された変電所を拡張する公益事業者を想像してみてください。
従来のアプローチでは、保護機能を追加するということは、多くの場合、それらをサポートするためのハードウェア、配線、およびインフラストラクチャの追加を意味します。新しい資産が増えるたびに、試運転中にコストが増え、今後20年から30年にわたって維持しなければならない資産がもう1つ増えます。
仮想化されたアーキテクチャでは、その拡張の多くは追加の物理インフラストラクチャではなくソフトウェアで起こります。だからといってエンジニアリング作業がなくなるわけではありません。エンジニアは依然としてシステムを構成、検証、テストする必要があります。代わりに、機能の追加は物理機器の追加への依存度が低くなります。
区別は微妙に思えるかもしれませんが、近代化プロジェクトへの取り組み方は変わります。時間が経つにつれて、会話は「どのような新しいハードウェアが必要ですか？」から移ります。そして「システムをどのように運用したいか？」へ
リレーの数が少ないと電力会社から注目される傾向がありますが、それらは話の一部にすぎません。より大きな影響は、リレーを収納するパネル、それらを接続するケーブル、それらが占める物理的なスペース、そしてそれらをサポートするために必要なライフサイクルの労力など、リレーを取り巻くすべてのものを減らすことです。
リレーを1つ追加してもそれほど重要ではないかもしれませんが、通常は50個が問題になります。
Siemens 初期の仮想化保護プロジェクトからの証拠は、その広範な影響を反映しています。シーメンスの仮想保護システムであるSIPROTEC Vに関連する一般的なプロジェクト計算では、銅ケーブルのコストを最大80％削減し、保護および制御ビルの設置面積を最大45％削減し、パネルコストを最大25％削減し、ライフサイクルコストを最大20％削減することが示されています。さらに、プロジェクトの実行を最大6か月短縮することもできます。
これらの数値は重要です。なぜなら、公益事業者が本当に達成しようとしていること、つまり運用上の負担を比例して増加させることなく容量を増やすことが明らかになるからです。
おそらく、仮想化の最も実用的な側面は、すでに機能しているインフラストラクチャを破棄することなく採用できることです。公益事業者の中には、大規模なハードワイヤードアーキテクチャに基づいて構築された従来の変電所を今でも運営しているところもあります。すでにデジタル変電所とプロセスバス通信に多額の投資をしている企業もあります。グリーンフィールドプロジェクトは、まったく異なる決定に直面します。仮想化はそれらの各環境に適合することができ、変電所のアーキテクチャを徐々に進化させることができます。
電力会社は、総入れ替えではなく、既存のインフラストラクチャに加えて仮想保護を段階的に導入できます。広範囲に展開する前にパフォーマンスを簡単に検証し、独自の運用要件に合ったペースでモダナイズすることができます。既存の投資は、ソリューションの障害になるのではなく、ソリューションの一部であり続けることができます。
これは仮想化の最大の強みの一つかもしれません。
ユーティリティインフラは数十年にわたって進化しています。成功するテクノロジーが、既存の資産の即時交換を必要とするテクノロジーであることはめったにありません。それらは通常、システムの構築方法を徐々に変える前に、確立されたシステムと連携して動作するものです。
仮想化が議論されるとき、エンジニアはしばしば懐疑的ですが、それには正当な理由があります。保護システムは重要なインフラを保護します。公益事業には、決定論的なパフォーマンス、厳格なテスト、強力なサイバーセキュリティ管理が依然として必要です。ソフトウェアの役割が大きいからといって、期待が厳しくなることはありません。どちらかといえば、期待は高まります。
変更されるのは、それらの要件の管理方法です。
最新の仮想化プラットフォームは、更新、構成管理、バックアップと復元、監視、アクセス制御などの機能を一元化します。Cybersecurity は、デバイスごとに扱われるのではなく、アーキテクチャの一部になります。
同様に重要なのは、多くの仮想化保護プラットフォームにより、エンジニアはまったく新しい作業方法を強制するのではなく、使い慣れたワークフローやツールを使い続けることができるということです。人々がすでに知っていることをすべて放棄する必要がなくなると、テクノロジーの採用はずっと早く進む傾向があります。
仮想化の長期的な重要性は、ハードウェアを削減することではありません。それは、公益事業者がシステムをどのように進化させるかについて、より自由になるということです。保護機能と制御機能が専用のハードウェアから切り離されると、公益事業者は導入、テスト、保守、拡張においてより柔軟に対応できるようになります。また、高度に分散されたアーキテクチャではサポートが難しかったであろう新しいアプリケーションを導入するのも簡単になります。
これが、仮想化保護についての議論が、自動化、高度な分析、人工知能についての会話とますます重複する理由の1つです。Software 定義のアーキテクチャは、高度なAI分析の統合など、新しい機能を運用上の意思決定が行われる場所の近くに配置する機会を生み出します。増大する電力需要に対応するために使用するツールは進化し続けますが、最終的には根本的な課題は進化しません。
公益事業者は、拡張、近代化、脱炭素化を同時に行う必要があります。それを成功させるには、インフラを追加するだけでは不十分です。それを単純化する方法を見つける必要があります。仮想化保護は、その目標に向けた1つの道筋を提供します。それは、サポートに必要な複雑さを軽減しながら機能を拡張することです。
カムヤール・モガダム は、電力会社の保護および制御システムで25年の経験を持つ登録専門技術者です。Siemens では、北米と中東でのプロジェクト経験を活かして、顧客と協力して変電所保護システムの設計と近代化を行っています。
