通往 IEC 61850 智能電網(wǎng)之路在哪里？

采用 IEC 61850 智能電網(wǎng)技術(shù)來升級既有的電網(wǎng)勢在必行而且性價比很高，無需從零開始重新搭建整個網(wǎng)絡(luò)。盡管 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)具有提高效率和韌性等優(yōu)勢，但智能化改造仍面臨不少挑戰(zhàn)，例如將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)集成至 IEC 61850 網(wǎng)絡(luò)、解決安全問題等?？朔@些挑戰(zhàn)需周密計劃并使用合適的工具和技術(shù)，有助于簡化變電站改造的協(xié)議網(wǎng)關(guān)即為理想選擇之一。

智能電網(wǎng)是什么？

智能電網(wǎng)是集多種技術(shù)于一身的先進(jìn)電網(wǎng)，讓電力服務(wù)更高效可靠、更可持續(xù)。智能電網(wǎng)也是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，由發(fā)電、輸電、配電、用電等多個子系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)依靠先進(jìn)通信及控制技術(shù)互聯(lián)互通。智能電網(wǎng)還通過這些技術(shù)實時監(jiān)管電流，實現(xiàn)可再生能源電力并網(wǎng)，全面提高電網(wǎng)韌性。智能電網(wǎng)發(fā)展的一個重要趨勢是采用 IEC 61850 協(xié)議。該協(xié)議目前廣泛應(yīng)用于能源系統(tǒng)，為通信和互操作提供全面框架。

廣泛采用 IEC 61850 協(xié)議

不同于 DNP3、IEC 101/104 等能源協(xié)議，IEC 61850 專為滿足電力系統(tǒng)要求而設(shè)計。與那些側(cè)重特定方面的協(xié)議也不同，IEC 61850 是涵蓋設(shè)備配置、數(shù)據(jù)模型、通信、配置管理的綜合性標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61850 協(xié)議可確保更一致、統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計，對現(xiàn)代電網(wǎng)的高效運(yùn)行和管理至關(guān)重要。

統(tǒng)一協(xié)議的益處有目共睹，世界各國紛紛對標(biāo) IEC 61850，調(diào)整本國政策。隨著智能電網(wǎng)不斷發(fā)展，將現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施與 IEC 61850 系統(tǒng)集成變得愈發(fā)重要。

集成 IEC 61850 系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

由于用 IEC 61850 系統(tǒng)全面替換現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施成本高昂，升級改造現(xiàn)有電網(wǎng)成為更合適的選擇，以此讓既有資產(chǎn)發(fā)揮最大價值。然而，將現(xiàn)有電力系統(tǒng)與 IEC 61850 通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)十分復(fù)雜，因為現(xiàn)場使用的工業(yè)協(xié)議各不相同。此外，將 IEC 61850 設(shè)備接入既有網(wǎng)絡(luò)也會引發(fā)對安全問題的擔(dān)憂。

挑戰(zhàn) 1：復(fù)雜協(xié)議令人頭疼

改造既有電力系統(tǒng)時可能要面對各類協(xié)議，如 SCADA 系統(tǒng)或終端設(shè)備常用的 DNP3、IEC 101、IEC 104 等。有時還需集成 Modbus PLC 設(shè)備。系統(tǒng)中所有既有智能電子設(shè)備 (IED) 需同時連接和管理。運(yùn)維人員不僅面臨協(xié)議轉(zhuǎn)換的巨大挑戰(zhàn)，同時肩負(fù)集成所有設(shè)備的關(guān)鍵任務(wù)。因此，IEC 61850 網(wǎng)絡(luò)具備統(tǒng)一協(xié)議和策略等功能尤其重要。

挑戰(zhàn) 2：無法承受故障停機(jī)

關(guān)鍵電力系統(tǒng)無法承受任何故障停機(jī)。因此，保護(hù)電力系統(tǒng)免遭自然災(zāi)害、人為錯誤、網(wǎng)絡(luò)攻擊等外部因素影響很有必要?，F(xiàn)場運(yùn)維人員可能還需處置老化、絕緣擊穿、機(jī)械問題、過熱等原因?qū)е碌脑O(shè)備故障。雷擊、地震等天災(zāi)也易損壞設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。如有意外停機(jī)發(fā)生，當(dāng)務(wù)之急是迅速確定問題根源，讓網(wǎng)絡(luò)盡快恢復(fù)正常。

挑戰(zhàn) 3：網(wǎng)絡(luò)威脅日益嚴(yán)峻

關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施面臨越來越多網(wǎng)絡(luò)威脅，其中變電站成為惡意攻擊的主要目標(biāo)。只需破解某一節(jié)點的默認(rèn)密碼即可進(jìn)行全網(wǎng)攻擊。網(wǎng)絡(luò)一旦被攻破，黑客就能利用純文本配置文件發(fā)動攻擊或通過 DDoS 攻擊使基礎(chǔ)設(shè)施陷入癱瘓。因此，運(yùn)維人員必須始終對網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險保持警惕，采取有效手段做到未雨綢繆。

專為輕松升級變電站而設(shè)計的協(xié)議網(wǎng)關(guān)

變電站現(xiàn)代化要靠大量資源作支撐，還需不同領(lǐng)域?qū)I(yè)人士鼎力相助。電網(wǎng)智能化提出三大關(guān)鍵要求：簡化變電站改造；利用有效工具應(yīng)對常見挑戰(zhàn)；降低網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。

而要滿足這些要求的關(guān)鍵在于選擇合適的協(xié)議網(wǎng)關(guān)。為在變電站改造過程中實現(xiàn)順暢協(xié)議轉(zhuǎn)換，Moxa 推出 MGate IEC 61850 系列等滿足特定要求、具備多項重要功能的協(xié)議網(wǎng)關(guān)。

更快設(shè)置.：需連接至 IEC 61850 網(wǎng)絡(luò)的既有系統(tǒng)通常采用 DNP3、IEC 101、IEC 104、Modbus 等協(xié)議進(jìn)行通信。在多協(xié)議條件下建立 IEC 61850 通信十分復(fù)雜，尤其涉及編輯 SCL 文件。SCL 文件是標(biāo)準(zhǔn)文件格式，用于確保來自不同廠商、使用不同協(xié)議的設(shè)備能夠互操作。MGate IEC 61850 網(wǎng)關(guān)具備用戶友好型 SCL 文件生成功能，能省去使用其他工程工具的成本和麻煩，且能簡化設(shè)備配置，讓您的通信建立過程化繁為簡。

減少停機(jī)：一旦通信錯誤發(fā)生，快速響應(yīng)極為關(guān)鍵。MGate IEC 61850 網(wǎng)關(guān)配備內(nèi)置診斷工具，可迅速確定問題根源。此外，測試模式 (IEC 61850-7-4) 讓運(yùn)維人員可在正式部署前模擬并測試配置，從而最大程度減少網(wǎng)絡(luò)故障停機(jī)，確保系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。否則，運(yùn)維人員可能不得不投入大量時間手動斷開、重置、重連每一節(jié)點。

安全通信：網(wǎng)絡(luò)安全對變電站而言至關(guān)重要。為增強(qiáng)變電站的網(wǎng)絡(luò)安全，MGate IEC 61850 網(wǎng)關(guān)提供 IEC 61850 MMS 通信加密 (SSL) 并遵循 IEC 62443 和 NERC CIP 標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)通信協(xié)議加密。此外，MGate 通過內(nèi)置檢測功能支持 DDoS 防御，能及時發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)包并提醒運(yùn)維人員快速響應(yīng)。最后，IEC 61850 協(xié)議網(wǎng)關(guān)可在配置文件導(dǎo)出過程中進(jìn)行加密，保證文件安全。

總結(jié)

當(dāng)前，智能電網(wǎng)不斷發(fā)展，IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)日益普及，升級改造現(xiàn)有變電站已勢在必行。MGate IEC 61850 協(xié)議網(wǎng)關(guān)解決方案走在智慧轉(zhuǎn)型最前沿，有力保障既有基礎(chǔ)設(shè)施與現(xiàn)代智能電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。這些網(wǎng)關(guān)可簡化協(xié)議轉(zhuǎn)換，優(yōu)先保障安全性，提供用戶友好型配置工具，助力構(gòu)筑更高效可靠、面向未來的能源基礎(chǔ)設(shè)施體系。我們正朝著智能電網(wǎng)時代不斷前進(jìn)，積極擁抱先進(jìn)技術(shù)，讓現(xiàn)有資產(chǎn)發(fā)揮最大價值，確保順利邁入能源管理新未來。

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MGate 5192：IEC 61850-to-DNP3/IEC 101/IEC 104/Modbus 網(wǎng)關(guān)

MGate 5119：DNP3/IEC 101/IEC 104/Modbus-to-IEC 61850 網(wǎng)關(guān)