Цифровая подстанция решила множество важных проблем. Архитектура технологических шин позволила сократить количество медной проводки. IEC 61850 улучшил совместимость. Объединение подразделений приблизило полевые данные к точке принятия решений.
Тем не менее, многие коммунальные предприятия по-прежнему управляют десятками устройств защиты и управления, разбросанных по всей подстанции. У каждого из этих устройств есть свой жизненный цикл. Его необходимо проектировать, настраивать, тестировать, документировать, исправлять, отслеживать и в конечном итоге заменять. По мере расширения подстанций количество усилий, необходимых для управления ими, растет одновременно с ними.
Большинство коммунальных предприятий не ищут кардинально иной философии защиты. Они ищут более простой способ масштабирования инфраструктуры, которой они уже доверяют. Виртуализированная защита представляет собой новое решение этой проблемы. Вместо размещения функций защиты на выделенных устройствах эти функции работают в виде программного обеспечения на централизованных вычислительных платформах. Принципы защиты остаются прежними. Стандарты остаются прежними. Меняется то, как эти функции развертываются и поддерживаются.
Как выглядит виртуализация в полевых условиях
Представьте, что коммунальное предприятие расширяет подстанцию, построенную двадцать лет назад.
При традиционном подходе дополнительные функции защиты часто означают дополнительное оборудование, дополнительную проводку и дополнительную инфраструктуру для их поддержки. Каждый новый актив увеличивает затраты при вводе в эксплуатацию и создает еще один актив, который необходимо обслуживать в течение следующих двадцати или тридцати лет.
В виртуализированной архитектуре большая часть этого расширения происходит за счет программного обеспечения, а не дополнительной физической инфраструктуры. Это не исключает инженерных работ. Инженерам по-прежнему необходимо настраивать, проверять и тестировать систему, вместо этого расширение возможностей становится менее зависимым от добавления физического оборудования.
Это различие может показаться незначительным, но оно меняет подход к проектам модернизации. Со временем мы переходим от вопроса «Какое новое оборудование нам нужно?» и на вопрос «Как мы хотим, чтобы система работала?»
Реальная экономия не ограничивается релейной панелью
Меньшее количество реле, как правило, привлекает внимание коммунальных служб, но это только часть истории. Больший эффект достигается за счет уменьшения всего, что окружает эти реле: панелей, на которых они расположены, кабелей, соединяющих их, физического пространства, занимаемого ими, и трудозатрат на их обслуживание в течение всего срока службы.
Одно дополнительное реле может и не иметь большого значения, но обычно их пятьдесят имеют значение.
Опыт предварительных проектов виртуализованной защиты Siemens отражает это более широкое влияние. Типичные проектные расчеты, связанные с SIPROTEC V, виртуальной системой защиты Siemens, показывают экономию затрат на медные кабели до 80%, площадь помещений, занимаемых защитой и управлением, до 45%, экономию затрат на панели до 25% и стоимость жизненного цикла до 20%. Кроме того, реализация проекта также может быть ускорена на шесть месяцев.
Эти цифры важны, потому что они показывают, к чему на самом деле стремятся коммунальные предприятия: увеличить пропускную способность без пропорционального увеличения эксплуатационной нагрузки.
Модернизация не требует «чистого листа»
Возможно, наиболее практичный аспект виртуализации заключается в том, что ее можно внедрить, не разрушая уже работающую инфраструктуру. Некоторые коммунальные предприятия по-прежнему используют обычные подстанции, построенные на основе обширных проводных архитектур. Другие уже вложили значительные средства в цифровые подстанции и технологические шины связи. Проекты с нуля сталкиваются с совершенно другим набором решений. Виртуализация может вписаться в каждую из этих сред, обеспечивая постепенную эволюцию архитектуры подстанций.
Вместо замены утилиты могут постепенно внедрять виртуализированную защиту вместе с существующей инфраструктурой. Они могут легко проверить производительность перед более масштабным развертыванием и модернизировать их в темпе, соответствующем их уникальным эксплуатационным требованиям. Существующие инвестиции могут оставаться частью решения, а не препятствовать его решению.
Возможно, это одна из самых сильных сторон виртуализации.
Инфраструктура коммунальных служб развивается десятилетиями. Успешные технологии редко требуют немедленной замены существующих активов. Обычно они работают вместе с уже существующими системами, а затем постепенно меняют способ их построения.
Больше программного обеспечения — не значит меньше инженеров
Инженеры часто скептически относятся к обсуждению вопросов виртуализации, и на то есть веские причины. Системы защиты защищают критически важную инфраструктуру. Утилиты по-прежнему требуют детерминированной производительности, тщательного тестирования и строгого контроля кибербезопасности. Ожидания не становятся менее высокими, потому что программное обеспечение играет большую роль. Во всяком случае, ожидания становятся выше.
Меняется то, как осуществляется управление этими требованиями.
Современные виртуализированные платформы централизуют такие функции, как обновления, управление конфигурацией, резервное копирование и восстановление, мониторинг и контроль доступа. CyberSecurity становится частью архитектуры вместо того, чтобы решать проблему по одному устройству за раз.
Не менее важно то, что многие виртуализированные платформы защиты позволяют инженерам продолжать использовать знакомые рабочие процессы и инструменты, а не навязывать им совершенно новый способ работы. Внедрение технологий, как правило, происходит намного быстрее, когда людям не нужно отказываться от всего, что они уже знают.
Что будет дальше
Долгосрочная значимость виртуализации заключается не в сокращении аппаратного обеспечения. Дело в том, что это дает коммунальным предприятиям больше свободы в развитии своих систем. Как только функции защиты и управления отделены от специализированного оборудования, утилиты получают большую гибкость при развертывании, тестировании, обслуживании и расширении. Кроме того, становится проще внедрять новые приложения, которые было бы трудно поддерживать в высокораспределенных архитектурах.
Это одна из причин, по которой обсуждение виртуализированной защиты все чаще совпадает с обсуждениями об автоматизации, расширенной аналитике и искусственном интеллекте. Программно-определяемые архитектуры позволяют разместить новые возможности ближе к месту принятия оперативных решений, включая интеграцию расширенной аналитики искусственного интеллекта. Инструменты, которые мы используем для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию, будут продолжать развиваться, но в конечном итоге основные проблемы останутся прежними.
Коммунальные предприятия должны одновременно расширяться, модернизироваться и декарбонизироваться. Для успешного решения этой задачи потребуется нечто большее, чем просто добавление инфраструктуры. Потребуется найти способы ее упрощения. Виртуализированная защита предлагает один из способов достижения этой цели: расширение возможностей при одновременном снижении сложности, необходимой для ее поддержки.
