Bezpieczna platforma komunikacji dla aplikacji w inteligentnej sieci energetycznej
Za inteligentną sieć energetyczną uważa się zwykle taką, która pozwala obsługiwać dużą różnorodność aplikacji, podmiotów i komunikujących się urządzeń przy jednoczesnym ograniczeniu interwencji operatora. Używanie odrębnych programów na przykład do mierzenia poboru, monitorowania sieci i wykrywania usterek nieuchronnie wymaga dodatkowych nakładów przy konfigurowaniu sieci przesyłowej i zarządzaniu nią. Technologia opracowana w ramach projektu C-DAX rozwiązuje ten problem z wykorzystaniem koncepcji sieci zorientowanej na informację (ICN). Dzięki takiemu podejściu aplikacje działające w inteligentnej sieci przesyłowej, na przykład aplikacje do ładowania pojazdów elektrycznych, inteligentnego mierzenia poboru energii lub monitorowania stanu sieci, mogą wymieniać się danymi w sposób bezpieczny, skalowalny, elastyczny i niezawodny. Aby ten cel osiągnąć, opracowano w ramach projektu C-DAX chmurowe oprogramowanie pośredniczące oparte na tematycznym mechanizmie publikacji i subskrypcji. W obecnie używanych sieciach różne typy zapotrzebowania na energię są obsługiwane z użyciem odrębnych silosów organizacyjnych. Podejście zastosowane w projekcie C-DAX polega na wirtualizacji takich silosów do postaci tematów, które można rekonfigurować i dostosowywać odpowiednio do bieżących potrzeb i ograniczeń. Dla większego bezpieczeństwa komunikujące się w systemie punkty końcowe nie mają ze sobą bezpośredniej łączności. Pozwala to uprościć konfigurację systemu i już na poziomie architektury zwiększyć bezpieczeństwo punktów końcowych poprzez ograniczenie ich widoczności. "Obsługujemy różne tryby komunikacji (z brokerem, opartą na zapytaniach lub punkt-punkt), a zastosowanie adapterów programowych pozwoliło nam hermetyzować istniejące protokoły używane w inteligentnych sieciach przesyłowych. Wyróżnia to nasze rozwiązanie na tle innych obecnie używanych w internecie systemów komunikacji sieciowej zorientowanej na informację, szczególnie w zakresie zintegrowanych funkcji zabezpieczeń", mówi dr Matthias Strobbe, koordynator projektu C-DAX i kierownik projektów w firmie iMinds. "Platforma C-DAX pozwala też obsługiwać aplikacje o bardzo różnych wymaganiach, od transakcji kupna i sprzedaży energii między licznymi podmiotami po aplikacje do monitorowania pracy sieci przesyłowej w czasie rzeczywistym". Architektura C-DAX nie tylko wprowadza zaawansowane funkcje zabezpieczeń pozwalające ograniczyć do minimum niezbędne zaufanie do węzłów pośredniczących w komunikacji, ale również umożliwia operatorom systemów przesyłu energii dostosowywanie parametrów zabezpieczeń zgodnie z wymogami wdrażanej aplikacji. "Możemy dopasowywać różne aspekty działania, na przykład używane algorytmy szyfrowania lub dystrybucji klucza, do potrzeb konkretnych aplikacji. Na przykład w zastosowaniach wymagających minimalizacji opóźnień, jak funkcje szacowania stanu sieci dystrybucyjnych w czasie rzeczywistym (RTSE), można używać szybkiego szyfrowania symetrycznego, natomiast do obsługi inteligentnych liczników, gdzie istotna jest poufność danych, można stosować silniejszą kryptografię asymetryczną", mówi dr Strobbe. Szacowanie stanu w czasie rzeczywistym Zastosowaniem platformy C-DAX zasługującym na szczególną uwagę jest użycie szacowania stanu sieci przesyłowej w czasie rzeczywistym (RTSE) z wykorzystaniem fazorowych układów pomiarowych (PMU). Chodzi tu o dostarczanie operatorowi kompletu informacji o stanie sieci przesyłowej w dowolnym momencie. Mechanizm ten ma liczne zastosowania, od kontrolowania napięcia i rozładowywania zatorów poprzez optymalne przydzielanie rozproszonych źródeł energii i lokalizowanie awarii. "Przeprowadziliśmy dużą próbę terenową w sieci przesyłowej holenderskiego operatora Alliander w pobliżu Arnhem, aby wykazać, że połączenie platformy C-DAX z aplikacją RTSE może wspomóc operatorów w skuteczniejszym zarządzaniu sieciami", wyjaśnia dr Strobbe. Zainstalowano 10 układów PMU i miernik jakości energii, wykorzystując jako infrastrukturę telekomunikacyjną lokalną łączność LTE w sieci Vodafone. Był to pierwszy przypadek używania danych z układów PMU do dostarczania informacji RTSE. "Wyniki pokazały, że możliwe jest monitorowanie stanu sieci przesyłowej w czasie rzeczywistym z użyciem publicznej sieci łączności bezprzewodowej LTE, dodatkowe opóźnienie wprowadzane przez platformę C-DAX jest minimalne, a mechanizmy niezawodności C-DAX szybko i skutecznie radzą sobie z usterkami węzłów i łączy", opowiada dr Strobbe. W porównaniu ze standardowymi układami monitorującymi instalacja z układami PMU daje również częstsze odświeżanie i mniejsze opóźnienia pomiaru. Choć projekt zakończono w lutym 2016 r., jego partnerzy nadal czynnie działają. Firmy Alliander i National Instruments opracowują plany oceny przydatności platformy C-DAX w różnych zastosowaniach i zamierzają rozwijać jej kod. Politechnika EPFL, będąca głównym twórcą aplikacji RTSE, rozważa też możliwość wydzielenia osobnej firmy mającej oferować produkty oparte na opracowanej w toku projektu infrastrukturze układów PMU. "Jesteśmy przekonani, że połączenie układów PMU z aplikacją RTSE może stanowić solidną podstawę dla inteligentnych sieci przesyłowych przyszłości", podsumowuje dr Strobbe.
Słowa kluczowe
C-DAX, cyberbezpieczeństwo, platforma komunikacji, aplikacje, chmura, ICN, inteligentna sieć energetyczna, oprogramowanie pośredniczące, RTSE, LTE
