Éléments des systèmes de barres de processus basés sur les valeurs échantillonnées de SEL
Unités de regroupement
Les unités de regroupement sont installées près de l'équipement primaire, par exemple dans les armoires de commande des disjoncteurs, et remplissent plusieurs fonctions :
- Convertir les mesures analogiques de tension et d'intensité en données de valeurs échantillonnées selon la norme CEI 61850-9-2.
- Numériser des signaux supplémentaires, tels que l'état du disjoncteur, par l'intermédiaire de la publication de messages GOOSE.
- Effectuer des actions de contrôle à la réception de messages GOOSE provenant des relais de protection.
Relais de protection
Dans une barre de processus basée sur les valeurs échantillonnées de la norme CEI 61850, les relais exécutent des fonctions de protection et d'autres actions de contrôle basées sur les flux de données auxquels ils souscrivent ainsi que sur les communications directes provenant d'autres dispositifs. Les relais envoient des signaux de protection, de verrouillage et de contrôle assistés par des communications aux unités de regroupement et à d'autres relais.
Communications
Les unités de regroupement transmettent des flux de données numériques à de nombreux dispositifs au moyen d'un réseau Ethernet et à des dispositifs spécifiques au moyen de connexions directes.Bien que les systèmes de barres de processus basés sur les valeurs échantillonnées utilisent le plus souvent des communications en réseau, les topologies de connexion directe sont également conformes aux directives de réseau de la norme CEI 61850 et constituent une option souhaitable dans certaines applications.Les relais de protection et autres DEI souscrivent à des flux de données provenant d'une ou de plusieurs unités de regroupement et échangent des messages GOOSE avec elles. Les relais communiquent également avec d'autres dispositifs à l'aide de GOOSE, de communications Mirrored Bits, de synchrophaseurs et d'autres protocoles communs afin de coordonner les actions de protection et de partager les données sur les barres de centrale électrique et les communications à grande échelle.
Réseaux hautes performances
En plus de répondre à des exigences rigoureuses en matière de confidentialité, de sécurité et de performance, les réseaux de barres de processus doivent disposer d'une large bande passante et de temps de rétablissement rapides afin d'obtenir un déclenchement rapide. La capacité de transfert de données Gigabit permet au relais d'abonné d'échanger des données avec un grand nombre d'unités de regroupement.Les réseaux dupliqués et le PRP sont utilisés pour améliorer la disponibilité des communications, tandis que les réseaux locaux virtuels segmentent le trafic et améliorent les performances.La technologie traditionnelle de duplication des PRP augmente le risque de défauts du flux de données non alertées, car elle masque les défaillances et introduit des « défauts dangereuses indétectables », telles que définies par la norme CEI 61508. Les améliorations du PRP de SEL permettent de détecter (et de déclencher des alarmes automatiques pour) les défaillances des messages, ce qui suscite des mesures correctives, réduit le risque de défauts d'Ethernet et améliore la fiabilité.Le SEL-SDN est une technologie Ethernet spécialement conçue pour répondre aux exigences des systèmes selon la norme CEI 61850. Il présente des temps de basculement généralement inférieurs à 0,1 ms, ainsi que la sécurité d'une architecture à refus par défaut, d'une configuration automatisée du réseau et d'une prise de conscience de la situation en temps réel. Les applications SDN prennent également en charge les réseaux dupliqués et le PRP.Synchronisation temporelle
Les données transmises par le système de barres de processus doivent être alignées dans le temps pour permettre à la logique de protection de générer des signaux de déclenchement et de contrôle précis et opportuns. Les systèmes de barres de processus en réseau utilisent des horloges satellites et des protocoles tels que le PTP pour la synchronisation temporelle distribuée.
Données auxiliaires
Un système basé sur les valeurs échantillonnées de la norme CEI 61850 SV doit souvent collecter plus que des mesures d'intensité et de tension et des états binaires pour effectuer des actions de protection. De nombreux dispositifs de protection, de contrôle et de surveillance SEL collectent et numérisent des données auxiliaires, telles que la température, les alarmes et les actions de contrôle, afin de compléter les données de protection numérisées par d'autres unités de regroupement. SEL propose des dispositifs qui prennent en charge les messages traditionnels TC/TP, les bobines de Rogowski et les messages numériques pour se connecter à une grande variété de capteurs de protection, de contrôle et de surveillance.
Considérations de conception pour les solutions basées sur la norme CEI 61850
Outre les fonctions de protection, d'autres facteurs importants doivent être pris en considération lors de la conception et de la mise en œuvre d'un système.
Interopérabilité
Différents protocoles permettent la communication entre les dispositifs numériques et entre les réseaux de barres de processus et de barres de centrale électrique. L'utilisation des protocoles définis dans la norme CEI 61850, ainsi que la CEI 61158 EtherCAT, les synchrophaseurs, les communications Mirrored Bits et les communications du module de RTD SEL-2600, permet d'assurer le fonctionnement conjoint de dispositifs provenant de différents fabricants. (EtherCAT® est une marque déposée et une technologie brevetée de Beckhoff Automation GmbH, Allemagne.)Les relais SEL d'un système basé sur les valeurs échantillonnées échangent également des informations avec les relais TiDL et d'autres dispositifs à l'aide de protocoles communs. Cette capacité permet aux postes électriques d'intégrer des systèmes de barres de processus à une variété de protocoles de barres de centrale électrique, tels que DNP3, FTP, Telnet, HTTP, MMS CEI 61850 et GOOSE.
Cybersécurité
La cybersécurité est un élément essentiel des systèmes de barres de processus. Toutefois, les systèmes OT et informatiques répondant à des objectifs différents, les solutions de cybersécurité applicables à un système peuvent ne pas convenir à un autre.
Préserver la disponibilité du système grâce aux méthodes de protection de la confidentialité
Les solutions mises en réseau et basées sur la norme CEI 61850 utilisent des méthodes de confidentialité, telles que les connexions directes et le SDN, pour préserver la disponibilité des données et en restreindre l'accès.Les connexions directes assurent la confidentialité en isolant physiquement les voies de communication. Les liaisons privées entre les dispositifs permettent de détecter immédiatement les perturbations intentionnelles ou non des flux de données, de sorte que les dispositifs émettent des alarmes et prennent des mesures correctives automatiques pour maintenir la sécurité.Les solutions SDN renforcent la cybersécurité en repérant et en refusant toutes les communications qui ne respectent pas un ensemble de règles prédéfinies. Les réseaux SDN et Ethernet traditionnels peuvent utiliser des dispositifs de passerelle de sécurité, qui offre des caractéristiques telles que des réseaux locaux virtuels, des VPN, des pare-feu, la détection des logiciels malveillants, la gestion des mots de passe et des autorisations d'accès utilisateur afin de restreindre l'accès aux réseaux critiques.Les méthodes de confidentialité réduisent la disponibilité
Les connexions réseau qui ne sont pas conçues pour préserver la confidentialité nécessitent souvent des méthodes de confidentialité coordonnées telles que la sécurité de la couche transport (TLS) au sein de chaque dispositif afin de masquer les données, généralement par cryptage, ce qui les rend illisibles pour les autres dispositifs et les utilisateurs non autorisés. Cette solution est déconseillée dans les systèmes secondaires car la charge de traitement supplémentaire et le temps nécessaire pour crypter et décrypter les données peuvent ralentir l'action de protection. Le cryptage empêche également les ingénieurs, les techniciens, les autres dispositifs et les systèmes qui n'ont pas les capacités de décryptage appropriées d'avoir accès aux données. En outre, la fréquence accrue des mises à jour des micrologiciels nécessaires pour se tenir au courant des technologies de confidentialité constitue un obstacle sérieux au maintien de la disponibilité des systèmes, exige que les dispositifs soient mis à jour simultanément et introduit de nouvelles vulnérabilités au niveau de la chaîne d'approvisionnement et du personnel. Les conséquences involontaires qui portent atteinte à la fiabilité de la protection sont notamment le temps d'arrêt des dispositifs pendant les mises à niveau des micrologiciels pour remédier aux failles de sécurité et l'absence de communication entre les dispositifs jusqu'à ce qu'ils soient tous mis à niveau avec la même version de micrologiciel. De notre base de connaissances :Services d'ingénierie
Dans le cadre de la mise en œuvre d'un système secondaire numérique, les systèmes de barres de processus basés sur les valeurs échantillonnées sont aussi simples ou sophistiqués que l'exige l'application, mais de nombreux facteurs importants doivent être pris en considération lors de la conception du système. Associez-vous aux services d'ingénierie de SEL pour créer une solution clé en main qui réponde aux besoins de votre système et vous permette d'en avoir le contrôle. Nos ingénieurs experts dispensent une formation approfondie sur tous les produits appliqués dans une solution, ce qui vous permet d'atteindre vos objectifs opérationnels une fois le système mis en place.
Services de conformité avec les normes PRC du NERC
Collaborez avec SEL pour répondre aux normes PRC du NERC et rationaliser les processus de conformité.
Conformité CIP du NERC
Collaborez avec SEL pour respecter les normes de cybersécurité du CIP du NERC et rationaliser les processus de conformité.
Services de cybersécurité
Associez-vous à SEL pour concevoir, mettre en œuvre ou auditer le cadre de cybersécurité de votre application.
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