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Transition Networks

電力会社変電所

市場の説明

住宅用および商業用に信頼性の高い電力を提供できるかどうかは、発電設備、送電ケーブル、変電所、および地域の変圧器で構成される広大なインフラストラクチャに依存します。このインフラストラクチャは、発電設備から消費者に電力を移動するのに役立ちます。

発電

数年前、発電はいくつかの異なる発電技術を利用した大規模施設で行われていました。発電所は、流れる水の力を利用して水車を回転させて発電するために、多くの場合、主要な川沿いに配置されていました。主要な河川が存在しなかった場合、発電所は石炭または天然ガスを使用して蒸気を生成し、蒸気タービンを回転させて発電しました。核技術の進歩により、核物質を使用して蒸気を生成し、蒸気タービンを回転させる発電所が誕生しました。

環境への影響が少ない再生可能エネルギー源の最近の開発により、風力発電所、ソーラーファーム、さらには住宅用ソーラーシステムなど、さまざまなエネルギー生産源が生まれました。この多様な発電源は、大規模な発電設備への依存を減らすのに役立ちますが、配電インフラストラクチャに大きな影響を与えています。

配電

安定した電力を1年365日、24時間利用できることに慣れてきましたが、その期待に応えるには適切なテクノロジーが必要です。今日利用可能なすべての異なる発電源で、電力線のバランスをとることは本当の挑戦になりました。需要を満たすのに十分な電力が生成されるが、余剰は生成されないように、発電源を調整する必要があります。風力や太陽光などの新しい発電技術は、環境条件に基づいてさまざまな量の電力を供給します。たとえば、豊富なエネルギーは、晴れた日や風の強い日に再生可能エネルギー源によって生成されますが、曇り、静止した日、または夜にはそれほど多くは生成されません。従来の予測可能な発電源からの出力は、再生可能エネルギー源から生成された電力に基づいて調整する必要があります。

電力が「グリッド上」の電力システムに入ると、電源から消費者に電力を供給することが課題になります。発電は、長距離を伝送できる非常に高電圧の電力を生成します。この目的のために、高張力ワイヤーを備えた背の高いパワータワーが使用されます。これらのケーブルは非常に多くの電力を伝送するため、ケーブルの障害を回避するために、各ケーブルが伝送する電力量を制御することが重要です。複数のケーブルで電力のバランスを取り、電力負荷を分散させることが不可欠です。

変電所

変電所は、発電源と消費者の間の施設です。変電所は、電力を変換し、複数の場所への電力の分配のバランスを取るために使用されます。変電所は、電力を送電電圧から使用可能な電圧に変換します。使用電圧は用途により異なります。たとえば、金属鋳造所は、大型の金属加工炉に電力を供給するために高電圧を必要とします。製造会社は、製造装置に電力を供給するために適度な電圧を必要とします。住宅の消費者は比較的低い電圧を必要とします。変電所はこれらの電圧低下を提供し、電力線の数を増やして、膨大な数の顧客に接続を提供します。

一部のお客様は、より高いレベルの電力安定性を必要としています。病院などの重要なサービスプロバイダーにとって、電力の信頼性は最も重要です。停電が発生した場合、変電所は代替電源に切り替えて、病院が途切れることなく電力を受け取り続けることを保証できます。これには、1つの電源を切断し、別の電源を接続するために、複数の変電所で同時に切り替える必要があります。

変電所は、さまざまな発電源から電力網に供給される電力のバランスを取るためにも使用されます。太陽光や風力などの再生可能エネルギー源が非常に生産的である場合、水力、石炭、原子力などの可変電源からの発電は減少します。これを達成するには、消費者が安定した途切れのない電力を受け取り続けることができるように、多くの変電所で調整されたスイッチングが必要です。したがって、変電所間の通信は瞬時に行う必要があります。この目的のためにさまざまなタイプの通信ネットワークが使用されます。IPネットワークは、冗長な通信パス、非常に高速な通信速度、アラートと通知、および高レベルのセキュリティを提供できるため、人気が高まっています。

 

市場のニーズ

電力会社は、過酷な環境で動作し、最新のテクノロジーを提供し、業界が必要とする信頼性、イベント通知、およびセキュリティを提供できるネットワーク機器を必要としています。 IEC61850やIEEE1613など、電力会社向けに特別に開発された規格がいくつかあります。これらの規格は、機器の動作環境、通信規格、およびセキュリティのガイドラインを提供します。米国政府はまた、電力会社での機器および通信ネットワークの実装に関するより統一されたガイドラインを提供するための規制を策定しました。これらのNERC / CIP規制は、米国の電力インフラストラクチャの相互運用性、信頼性、およびセキュリティを強化するように設計されています。

 

市場製品

ニーズが急速に変化するにつれて、電力会社は通信ニーズのためにIPネットワークに移行しています。 IPネットワークと光ファイバー技術の組み合わせにより、通信ネットワークを拡大し、変電所と消費者の間の機器を監視する機能が提供されています。この機能は、機器を監視し、予測障害分析を提供することにより、電力網の信頼性を高めます。

機器は、極端な温度、高レベルの電磁干渉、電力変動、場合によっては振動などの過酷な変電所環境に耐えることができなければなりません。光ファイバケーブルを使用して通信する機能により、電磁干渉に対する耐性が確保され、変電所やその他の離れた場所にある機器を相互接続するために必要な通信距離が提供されます。

公益事業会社は、IEEE 1588(Precision Time Protocol)やIEC 62439(Media Redundancy Protocol)などの規格を必要としています。 PTPは、通信に関する非常に正確なタイムスタンプを提供して、イベントの正確な順序付けと、過去のイベントの正確なレポートおよび評価を保証します。 NERC / CIP規制の要素の1つは、イベントの正確な記録を提供する機能です。 MRPは、ミッションクリティカルな機器間に冗長ネットワーク接続を提供するために使用される標準テクノロジーです。電力会社はさまざまなベンダーの機器を使用しているため、非独占的なネットワークの冗長性が不可欠です。

 

製品アプリケーション

機器の数と種類は変電所ごとに異なる場合がありますが、同じ基本 ネットワーク機器 要素が必要です。一部の機器は、変電所の電力制御機器によって異なる場合があります。古い機器はシリアルベースのデータ通信を備えている可能性がありますが、新しい機器はネットワーク接続を備えている可能性があります。

シリアルベースの通信機器の場合、通常、シリアルデバイスサーバーが選択されます。シリアルデバイスサーバーは、シリアルケーブルを使用して電源制御機器に接続されます。シリアルデバイスサーバーは、電力制御デバイスのシリアル通信プロトコルに一致するように構成できます。シリアルデバイスサーバーのネットワーク接続は、スイッチまたはサーバーに接続できます。多くのユーティリティは、電磁干渉によって通信が中断される可能性があるため、このネットワーク接続を光ファイバー接続にすることを好みます。

これらのデバイスのセキュリティも重要であるため、暗号化機能を備えたシリアルデバイスサーバーが推奨されます。暗号化は、シリアル通信とネットワーク通信の両方で必要です。のようないくつかのシリアルデバイスサーバー トランジションネットワークのSDSシリーズ、複数のサーバーと同時に通信する機能もあり、サーバーが誤動作した場合に冗長性を提供します。シリアルデバイスサーバーは、シリアルインターフェイスを備えたレガシー電源装置を自動化するために使用されます。新しい機器は、通信のためにローカルネットワークに直接接続できるネットワークポートを使用して設計されています。

一部の銅線ネットワーク接続が存在する場合もありますが、変電所内のネットワーク接続の大部分は、電磁干渉の影響を最小限に抑えるために光ファイバーケーブルを利用しています。銅線接続のコレクションが存在する場合、 硬化スイッチ IEC 61850認定では、接続を集約し、サーバーまたはメインネットワークスイッチに光ファイバーアップリンクを提供するために使用されます。ネットワークは、ネットワークセグメントに障害が発生した場合でも信頼性の高い通信を保証する冗長性を備えて設計されています。 スイッチ IEC62439メディア冗長プロトコルとITU-TG.8032冗長性をサポートします。 トランジションネットワークのINDURAこれらの冗長技術は、さまざまな機器ベンダーによってサポートされている標準に基づいているため、が推奨されます。

変電所ネットワークは、サイズと複雑さが増し続けています。物理的セキュリティは、この成長の1つの主要な要因です。監視カメラ、侵入検知装置、アクセス制御はすべてネットワークに接続されています。ビデオ監視は、変電所の運用を監視し、セキュリティ監視を提供するために使用されます。侵入検知装置は、不正アクセスが発生したときにセキュリティ担当者に警告することにより、さらなる保護を提供します。物理的アクセス制御機器は、許可されたアクセスと許可されていないアクセスの試行を監視および記録する機能を提供します。これらのイベントのログを報告することは、NERC / CIP規制の1つの要素です。

このすべての機器とそれが提供するデータは、変電所、他の変電所、および制御施設内のデータ記録サーバーに接続する必要があります。この目的には、IEC61850認定のアグリゲーションスイッチが使用されます。これらのスイッチには、ネットワークトラフィックに重要度の高い順に優先順位を付けることができる管理機能が含まれています。ネットワークを複数の仮想LAN(VLAN)に分割して、ネットワークトラフィックを分離できます。電力制御機器の重要なネットワーク通信に優先順位を付けて、ネットワーク伝送の優先順位を最も高くすることができます。イベントの記録など、時間に敏感でないトラフィックは、重要な情報にネットワーク帯域幅を提供するために、優先順位を低くすることができます。 IEE 1588(Precision Time Protocol)を使用すると、すべてのネットワーク通信に正確なタイムスタンプが付けられるため、優先度に関係なく、通信とイベントを正しくシーケンスおよび記録できます。マネージドスイッチには、ローカル変電所ネットワークを最適化するための管理機能と、変電所境界外の通信に必要なセキュリティ機能が含まれています。

電力インフラストラクチャを悪意のある活動からより適切に保護するために、NERC / CIP規制では、すべての外部変電所ネットワーク通信をステートフルファイアウォールを介して送信することが求められています。ファイアウォールと統合されたレイヤー3ルーターは、必要な安全なアクセスを提供します。ルーター/ファイアウォールは、ローカル変電所ネットワークと外部ワイドエリアネットワーク(WAN)を分離します。これにより、変電所内の機器へのアクセスがファイアウォールを介した許可された通信に制限されます。

 

概要

電力会社とそれらが共有する電力網には、電力制御および通信機器の複雑なコレクションが含まれています。これらのアプリケーションで使用される製品は、長時間の温度で確実に動作し、振動、電磁干渉、および電力変動に耐える必要があるミッションクリティカルな機器です。データ通信は、電力網の信頼性の高い運用に不可欠であり、許可された担当者のみへのアクセスを制限し、機密データを暗号化し、通信配信を確実にするために冗長ネットワーク通信パスを提供することによって保護する必要があります。これらの要件は、IEC61850やNERC / CIP規制などの規格に文書化されています。これらの規格や規制をサポートするベンダーの機器を使用すると、電力網の整合性とセキュリティが確保されます。

 

私は何年もの間、お客様のインストールでTransitionNetworksの製品を使用してきました。私は常に彼らの製品、カスタマーサービス、販売、および技術サポートが一流であることに気づきました。他のブランドを使うことすら考えません。

ITソリューションプロバイダーのシニアプロジェクトマネージャー

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