Защита энергосистемы: повышение отказоустойчивости основных систем

Электросеть занимает центральное место в нашей повседневной жизни и экономике. Нарушения в его системах могут иметь разрушительные последствия.

Несмотря на то, что постоянная электроэнергия была основной потребностью человека более века; более чем когда-либо энергосистема сталкивается с растущим натиском угроз.

NewsTechWorld поговорил с экспертами в этой области о критическом характере энергосистемы и о том, что можно сделать для укрепления основы инфраструктуры общества.

«Электроэнергия является важным товаром, который движет повседневной жизнью, бизнесом и необходимыми услугами, включая другую критически важную инфраструктуру, такую ​​как системы безопасности, коммуникации, системы доставки газа и даже транспорт, с растущими темпами внедрения электромобилей», — Хала Баллоуз, президент компании Electric Power Engineers сообщил NewsTechWorld .

Далее она добавила: «Потребление электроэнергии жителями и предприятиями меняется каждую секунду, а также миллисекунды для некоторых устройств, используемых этими конечными потребителями. Энергосистема выполняет важную и сложную работу по уравновешиванию вырабатываемой энергии с изменяющимися потребностями потребителей в энергии ».

Динамическая защита
Электросеть из-за своей сложности требует наличия сложных систем для ее защиты.

«Любая угроза или нарушение работы сети может вызвать нарушение работы этой системы, что может привести к сбою в обеспечении надежного электроснабжения домов, предприятий и другой критически важной инфраструктуры», — пояснил Баллоуз. «Система всегда должна быть в состоянии мгновенно справляться с постоянно меняющимися условиями эксплуатации, включая управление отключениями в инфраструктуре критически важной системы электроснабжения», — посоветовала она.

Цифровая природа современного мира сделала сетку еще более важной в нашем образе жизни. Нарушения в энергетической инфраструктуре создают ужасные, потенциально опасные для жизни ситуации.

«По мере того, как мир становится все более оцифрованным, надежность электроснабжения становится все более важной, — сказал NewsTechWorld Майк Эдмондс, коммерческий директор S&C Electric Company . «Независимо от того, переживают ли клиенты солнечный день или находятся в середине сильного шторма, они ожидают, что их питание останется включенным.

«Хотя показатели и нормативные стандарты побуждают коммунальные предприятия обеспечивать высокий уровень надежного энергоснабжения своих клиентов, эти показатели часто приводят к разрыву между стандартами коммунальных услуг и тем, что на самом деле испытывает потребитель».

Многогранные угрозы
Энергосистема сталкивается с множеством угроз, как природных, так и антропогенных. Любая система защиты электросети требует учета всех этих возможных опасностей.

«К основным угрозам для энергосистемы относятся физические угрозы, такие как погодные явления — пожары, наводнения, продолжительные похолодания и ураганы, — которые могут напрямую повредить сетевую инфраструктуру или нарушить поставки топлива и ресурсов, а также усилить угрозы кибербезопасности», — сказал Баллоуз. .

«Кибератаки могут принимать форму жестких атак — киберфизических — например, когда хакер получает доступ для управления устройством; или мягкая атака, например, когда хакер манипулирует измеренными данными, что приводит к ошибочному принятию оператором решения в ответ на фальсифицированную информацию.

Эти основные угрозы, как правило, представляют собой события со значительным воздействием и низкой частотой. Они могут происходить не так часто, но когда они случаются, они могут нанести значительный экономический ущерб и привести к гибели людей », — предупредила она.

С изменением климата погодные явления становятся все более суровыми и представляют все более серьезную угрозу для энергосистемы.

«Природные явления и антропогенные угрозы могут серьезно повлиять на энергосистему» , — пояснил NewsTechWorld Стивен Науманн, главный технический советник компании Protect Our Power .

Accusoft PDF Viewer — Попробуйте прямо сейчас!

«Большинство людей знакомы с сильными штормами, такими как супер-ураган« Сэнди », вызывающими отключение электричества по всему Северо-востоку; Ураган «Мария», в результате которого Пуэрто-Рико полностью отключился от электричества; экстремально холодная погода, которая повлияла на электросеть в Техасе в феврале 2021 года; и сильная жара, поразившая Калифорнию из-за лесных пожаров.

«Кроме того, — отметил он, — космическая погода в виде солнечных бурь может повлиять на энергосистему».

Последствия изменения климата сами по себе многогранны и непредсказуемы.

«Повышенное количество тепла в результате изменения климата снижает эффективность тепловых генераторов и линий электропередач, более частые и более сильные штормы также могут повредить энергосистему» , — сказал NewsTechWorld исполнительный директор GridLab Рик О’Коннелл . «Лесные пожары и их дым также угрожают линиям электропередач».

Почти каждый компонент энергосистемы является привлекательной и потенциально прибыльной целью для злоумышленников, которые могут воспользоваться его относительно легким доступом и существенным влиянием сбоев.

«Два основных типа антропогенных угроз — это физические атаки и кибератаки на электросети», — сказал Науманн. «В настоящее время кибератаки вызывают наибольшее беспокойство, особенно если они инициированы национальными государствами, такими как Россия, Китай, Иран или Северная Корея».

Стратегия сегментации
Один из ключей к защите электросети — сделать ее более трудной для снятия, чтобы она могла противостоять множеству угроз.

«Чтобы построить более надежную и устойчивую сеть, коммунальные предприятия могут использовать множество подходов», — пояснил Эдмондс. «Одним из наиболее эффективных способов является установка интеллектуальных устройств, которые позволяют увеличить сегментацию сети, а это означает, что при отключении электроэнергии это затронет наименьшее количество клиентов.

«Сегментация с помощью интеллектуальных устройств, которые могут автоматически проверять неисправности, восстанавливать питание и перенаправлять сеть, снижает влияние отключений на коммунальные предприятия и их клиентов».

Строительство подземных инженерных систем и внедрение новых технологий также являются стратегиями, которые можно использовать для укрепления и защиты энергосистемы.

Доставляйте выигрышный CX каждый раз
«Другая тактика включает подземные инженерные системы, которые позволяют создавать ячеистые сети, и замену традиционных предохранителей технологией автоматического повторного включения», — пояснил Эдмондс. «Оба подхода могут предотвратить превращение временных неисправностей в постоянные отключения».

Все более сложная сеть требует сложных стратегий смягчения угроз, которые развиваются вместе с самой сетью.

«Проблемы в электрических системах могут очень быстро распространяться и обостряться, если не будут приняты надлежащие меры безопасности», — отметил Баллоуз. «Электроэнергетическая промышленность разработала сеть защитных операционных стратегий для поддержания надежности, основанную на предположении, что оборудование может и будет время от времени неожиданно выходить из строя.

Групповые усилия
«Этот принцип выражается в требовании, чтобы система работала так, чтобы гарантировать, что она останется в безопасном состоянии после неожиданной потери наиболее важного генератора или передающего оборудования».

Сотрудничество между организациями — еще одно требование для сильной и отказоустойчивой энергосистемы.

«Восстановление после серьезных угроз столкновения требует сотрудничества между всеми заинтересованными сторонами в системе, которая предназначена для быстрого восстановления после события», — сказал Баллуз. «В прошлом при проектировании таких систем основное внимание уделялось сетевому оборудованию, что является необходимым приоритетом, но теперь этого недостаточно.

«С ростом числа активных участников и технологий на границе сети важно сосредоточиться сейчас на тщательном определении архитектуры этой развивающейся системы, а также на ролях и обязанностях каждой заинтересованной стороны как с экономической точки зрения, так и с точки зрения надежности».

Учитывая все существующие сегодня угрозы и уязвимости, всем жизненно важно работать вместе для защиты все более сложной и, следовательно, все более уязвимой системы.

«Коммунальные предприятия и правительство должны работать вместе, чтобы защититься от меняющихся угроз и повысить отказоустойчивость электросети», — сообщил Науманн.

«Устойчивость включает в себя не только меры по остановке атаки, но и инвестиции, направленные на минимизацию негативного воздействия любой успешной атаки, а также возможность быстрого восстановления после последствий любой атаки», — продолжил он.

«Конечно, это означает, что по мере развития угроз инвестиции, обучение, процессы и учения должны продолжать адаптироваться, а коммунальные предприятия и правительство должны действовать на основе извлеченных уроков».