Na rozwój sektora energetycznego wpływa wiele czynników. Obecnie widoczna jest duża rola pomysłów oraz działań związanych z digitalizacją. Coraz częściej spotykane są rozwiązania chmurowe, które pozwalają zaoszczędzać czas, zapewniając dostęp do danych w dowolnym czasie oraz z dowolnego miejsca. Siemens, mając na uwadze rosnące wymagania klientów oraz zmiany zachodzące w sektorze energetycznym, stworzył nowoczesne rozwiązanie, jakim jest SIPROTEC Digital Twin. Stanowi on wirtualną kopię urządzeń zabezpieczających SIPROTEC 5, tworząc połączenie dwóch światów – fizycznego oraz wirtualnego – dzięki dokładnemu odwzorowaniu rzeczywistych urządzeń oraz przy zachowaniu najwyższych standardów cyberbezpieczeństwa.

Uruchomienie rozbudowanego układu automatyki elektroenergetycznej, składającego się z wielu urządzeń zabezpieczeniowych połączonych przewodowo oraz systemowo, jest zadaniem wymagającym dużych nakładów czasowych. W szczególności dotyczy to procesów inżynieryjnych oraz programów testów. Możliwość skrócenia tego czasu daje wykorzystanie nowego rozwiązania w postaci narzędzia SIPROTEC Digital Twin. Oparte jest ono na tworzeniu w chmurze w czasie rzeczywistym wirtualnej kopii fizycznego urządzenia, która zawiera konfigurację i dane dotyczące procesów inżynieryjnych, uruchomienia, eksploatacji i serwisu. Wirtualna kopia pozwala na testowanie funkcji oraz zachowania urządzenia w momencie, kiedy dostęp do fizycznego urządzenia nie jest możliwy, np. kiedy urządzenia nie zostały jeszcze dostarczone, w czasie procesów inżynieryjnych czy analizy zakłóceń. Jest to również bardzo przydatne w celach szkoleniowych, ponieważ dostęp do SIPROTEC Digital Twin jest możliwy w dowolnym czasie i z dowolnego miejsca. Na rys. 1 przedstawiono podstawowe obszary, gdzie istnieje możliwość zastosowania opisywanego narzędzia.

Tworzenie wirtualnej kopii urządzenia zabezpieczającego SIPRTOTEC 5 jest bardzo proste i składa się z pięciu kroków. Na początku należy otworzyć projekt w DIGSI 5, w którym znajdują się przygotowane wcześniej konfiguracje urządzeń, których kopię chcemy utworzyć. Następnie trzeba wyeksportować pliki konfiguracyjne SIM wybranych urządzeń. W kolejnym kroku użytkownik musi zalogować się do platformy SIPROTEC Digital Twin. Platforma wspiera wszystkie popularne przeglądarki: Google Chrome, Firefox, Safari i Microsoft Edge. Następnie należy zaimportować pliki SIM. Pliki te, jeśli wystąpi taka potrzeba, mogę być nadpisywane i uaktualniane. W platformie urządzenia są opisane za pomocą nazwy urządzenia, kodu zamówieniowego produktu, adresu IP oraz daty zaimportowania (rys. 2). Po wykonaniu przedstawionych kroków użytkownik może rozpocząć testy dostępnych urządzeń.

Po stworzeniu wirtualnej kopii urządzenia, w zakładce Urządzenie (Device), użytkownikowi wyświetlany jest widok jak poniżej (rys. 3). Z lewej strony wyświetlana jest zakładka Napięcie/Prąd (Voltage/Current), gdzie użytkownik może wprowadzić odpowiednie wartości prądów i napięć, aby sprawdzić, czy urządzenie działa poprawnie. Wprowadzone wartości analogowe wyświetlane są także w postaci wektorów. Z prawej strony widoczny jest odwzorowany widok fizycznego urządzenia SIPROTEC 5. Ponieważ stanowi on dokładną kopię, użytkownik może korzystać z dostępnego panelu. Takie rozwiązanie umożliwia testowanie wszystkich algorytmów zabezpieczeniowych, logiki CFC, a także interakcji z innymi urządzeniami.

Na rys. 4 przedstawiono widok zakładek, gdzie pokazane jest zestawienie wejść i wyjść dwustanowych. Znajdują się tam nazwy przypisane do konkretnych wejść i wyjść dwustanowych, które były używane w projekcie w DIGSI 5, skąd implementowane były pliki konfiguracyjne urządzeń. Użytkownik może wyświetlać status oraz zmieniać parametry, a także dostosować widok, ukrywając nieużywane wyjścia dwustanowe.

SIPROTEC Digital Twin daje również możliwość tworzenia wirtualnych połączeń pomiędzy wyjściami i wejściami dwustanowymi zaimportowanych urządzeń zabezpieczeniowych. Jedno wyjście dwustanowe może zostać zmapowane z jednym lub kilkoma wejściami dwustanowymi w obrębie jednego urządzenia lub pomiędzy różnymi urządzeniami. Na rys. 5 pokazano macierz skonfigurowanych połączeń między urządzeniami. 

W opisywanym narzędziu możliwe jest także odtworzenie pliku COMTRADE, co zaprezentowane zostało na rys. 6. Wgrywany plik może pochodzić z fizycznego urządzenia zabezpieczającego (analiza zakłóceń) lub narzędzi testowych, takich jak PSS SINCAL, Omicron Test Universe itp. Standardowe pliki COMTRADE (1999, 2003) mogą zostać załadowane, zmapowane z wejściami dwustanowymi lub analogowymi oraz odtworzone w symulowanym urządzeniu lub urządzeniach zabezpieczeniowych.

Wirtualna kopia urządzenia może być zintegrowana ze stacyjnymi systemami automatyki i urządzeniami takimi jak SICAM A8000, SICAM PAS, SICAM SCC, SICAM PQS oraz systemami innych producentów (rys. 7). Komunikacja z SIPROTEC Digital Twin jest możliwa dzięki zaimplementowanym interfejsom komunikacyjnym: IEC 61850 (wiadomości GOOSE), IEC 60870-5-104, DNP3 TCP, Modbus TCP i interfejs zabezpieczeniowy, dzięki któremu możliwe jest testowanie funkcji różnicowej.

Poza testami, które mogą być przeprowadzane w narzędziu chmurowym SIPROTEC Digital Twin, wirtualna kopia fizycznego urządzenia może być także testowana przy użyciu DIGSI 5 Online Testing oraz Web Browsera. W zakresie DIGSI 5 Online Testing użytkownik ma możliwość korzystania z funkcji testowych oraz diagnostycznych, testów sekwencji oraz pobierania rejestrów zakłóceń. Testowane mogą być połączenia przewodowe, funkcje sterownicze oraz zabezpieczeniowe. Natomiast przy użyciu Web Browsera możliwy jest monitoring informacji o urządzeniu, nastaw, pomiarów oraz rejestrów.

Nowoczesne rozwiązanie, jakim jest SIPROTEC Digital Twin, posiada wiele niezaprzeczalnych zalet. Podstawową jest ogromna oszczędność czasu, ponieważ do przeprowadzania testów urządzenia nie są potrzebne fizyczne urządzenia z fizycznymi połączeniami. Testowanie zamówionego urządzenia można rozpocząć przed jego dostawą, co pozwala ograniczyć czas potrzebny na testy i uruchomienie. Inną zaletą jest duża swoboda jaką posiada użytkownik. Testy online mogą być przeprowadzane z dowolnego miejsca i o dowolnej porze. Ułatwiona jest także implementacja nowych schematów systemów, ponieważ wcześniej może to zostać przetestowane z wirtualnymi kopiami, co pozwala na implementację i wprowadzenie tylko sprawdzonych i zatwierdzonych rozwiązań. dDokładna spójność wirtualnej kopii z urządzeniem fizycznym jest kolejną korzyścią tego rozwiązania. Umożliwia to obniżenie kosztów szkoleń, ponieważ testy nie wymagają kosztownego laboratorium wyposażonego w drogie urządzenia, dzięki czemu szkolenie może być przeprowadzone w dowolnym miejscu. Dokładnie odwzorowany panel urządzenia pozwala na zapoznanie się ze wszystkimi funkcjami, dostępnymi w urządzeniu fizycznym

Jak zostało to przedstawione, wirtualna kopia urządzenia zabezpieczającego, jaką jest SIPROTEC Digital Twin, może stać się niezastąpionym rozwiązaniem w wielu przypadkach, a przy tym pozwoli na znaczną oszczędność czasu i inwestycji finansowych. Dzięki dostępności różnych opcji zamówieniowych Siemens może zaproponować produkt optymalnie dopasowany do potrzeb klienta. Wśród oferowanych opcji jest także darmowa trzytygodniowa licencja testowa.
 

W celu uzyskanie dodatkowych informacji serdecznie zapraszamy do kontaktu oraz odwiedzenia strony: www.siemens.com/siprotec-digitaltwin.
 

Istnieje możliwość uzyskania wersji próbnej licencji SIPROTEC Digital Twin.