4.2
Požadavky na komunikaci technologických systémů
Běžné typy komunikačních úloh v klasické energetické síti nabývají ve Smart Grid nových rozměrů. Přenesená data jsou zpracovávána a sdílena různými aplikacemi a jsou využívána pro řízení sítě s narůstajícím podílem automatizace. Dochází k postupnému nárůstu přenášených dat, a to i z důvodu postupného osazování stanic a odběrných míst komunikačními a řídicími jednotkami.
Poznámka
Konkretizace dopadů zavádění Smart Grid v energetické distribuční soustavě České republiky je předmětem analýzy zpracované v rámci skupiny NAP SG (Národní plán Smart Grid) P13 „Návrh jednotné telekomunikační sítě PDS“.
Obdobné požadavky jsou kladeny obecně na průmyslové sítě. Hovoříme o koncepci Průmysl 4.0 (Industry 4.0), přeneseně i Energetika 4.0, kde hrají spolehlivé komunikační systémy podstatnou roli.
4.2.1
Základní technické požadavky
Definice
Na telekomunikační sítě pro energetiku jsou kladeny v první řadě stejné požadavky, jako na sítě k obecnému použití. Je nutné je budovat na základě mezinárodních standardů pro zajištění interoperability a dlouhodobé udržitelnosti. Sítě musí splňovat požadované výkonnostní parametry, umožnit škálovatelnost pro různé typy komunikačních požadavků, zajistit vysokou spolehlivost a bezpečnost.
Speciálně pak musí vyhovět specifickým potřebám energetiky a být přizpůsobeny pro komunikaci pomocí protokolů pro řízení, monitorování a měření v bodech energetické sítě.
Poznámka
Komunikační sítě pro energetiku využívaly robustní systémy založené na zavedených telekomunikačních technologiích (např. SDH – synchronní digitální hierarchie), které zaručují garantovanou propustnost, předvídatelné zpoždění a vysokou spolehlivost. Tyto technologie se však stávají zastaralými a výrobci nepodporovanými.
Protokoly pro řízení a podporu energetické sítě postupně přecházejí na paketovou komunikaci TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) obdobně, jak jsou provozovány v obecných ICT sítích. Existuje však řada odlišností mezi obecnými sítěmi ICT/IT (Information and Communication Technology / Information Technology) a technologickými sítěmi ICS/OT (Industrial Control Systems / Operational Technology) v energetice:
  • Technologická komunikační síť slouží výhradně pro řízení a podporu provozu energetické soustavy, tj. komunikaci rozvoden a transformačních stanic s dispečinky a systémy řízení i mezi sebou navzájem.
  • Technologická síť musí respektovat specifické podmínky provozu a zajistit požadovanou kvalitu komunikačních služeb i bezpečnost.
  • Technologické sítě slouží pro zajištění průmyslových procesů, využívají odlišná rozhraní a komunikační služby, komunikace probíhá v reálném čase, ve specifickém prostředí s vyššími nároky na odolnost, spolehlivost a životnost zařízení.
  • Pro návrh řešení, dodávku a zprovoznění technologické sítě pro řízení elektrické soustavy je nutné mít patřičné praktické zkušenosti a patřičnou elektrotechnickou kvalifikaci (zejména z hlediska rizika úrazu elektrickým proudem).
  • Energetická síť je kritická pro zajištění dodávek elektřiny velkému počtu odběratelů a na její funkčnosti je závislá ekonomika a bezpečnost státu.
Definice
Komunikační síť pro zajištění provozu energetické soustavy je nutno koncepčně řešit jako nezávislou, fyzicky a provozně oddělenou od sítě pro obecné použití (kancelářské, obchodní aj.) i od sítí veřejných a pro komerční účely.
4.2.2
Standardizace komunikačních sítí pro energetiku
Standardizaci v průmyslovém prostředí zaštiťují především organizace IEC (International Electrotechnical Commission), ISO (International Organization for Standardization), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization).
Komunikační systémy a protokoly specifikují organizace IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), ITU (International Telecommunication Union), ETSI (European Telecommunications Standards Institute) a IETF (Internet Engineering Task Force).
Poznámka
Důležitou pro koncepční koordinaci oblast Smart Grid je skupina CEN-CENELEC-ETSI označovaná SGCG (Smart Grid Coordination Group), která zpracovává a postupně aktualizuje dokumenty i pro komunikační systémy a kybernetickou bezpečnost.
Pro oblast energetiky jsou důležité IEC normy technické komise TC 57 (Telecontrol protocols). Klíčové jsou standardy řady IEC 60870-5, konkrétně pro komunikaci SCADA systémů dosud dominuje protokol IEC 60870-5-104 využívající běžné sítě TCP/IP.
Pro další vývoj mají zásadní význam zejména standardy řady IEC 61850, které definují nejen komunikaci přes všechny vrstvy komunikačního modelu, ale i objektové modely prvků sítě. Z původního zaměření na lokální staniční sítě (typicky průmyslové sběrnice rozvoden) se postupně rozrostl na mezistaniční komunikaci a komunikaci stanic a výroben s dispečerskými systémy, tedy na celou rozsáhlou komunikační síť energetické soustavy.