W dystrybucyjnych spółkach energetycznych używane są autonomiczne i niezależne od sieci publicznych systemy łączności radiowych. Wynika to ze specyfiki pracy, bowiem łączność radiowa, oprócz tego, że potrzebna do działania w warunkach normalnej pracy, to przede wszystkim jest niezbędna podczas usuwania skutków awarii masowych oraz innych sytuacji kryzysowych.
W trakcie usuwania skutków kataklizmów kluczowym czynnikiem staje się przekazywanie informacji o stanie zasilania odbiorców wrażliwych, tj. takich, w przypadku których brak zasilania może wiązać się z narażeniem zdrowia, życia, uszkodzeniem majątku publicznego znacznej wartości lub szkodami w środowisku naturalnym.
Bezpieczeństwo na pierwszym miejscu
Systemy łączności publicznej nie zapewniają gwarancji działania usług podczas rozleglej awarii zasilania (blackout), są wrażliwe na awarie infrastruktury transmisyjnej oraz nie umożliwiają działania w trybie autonomicznym bez połączenia z głównymi węzłami łączności. Ciekawe wnioski zawiera wykonana przez Instytut Łączności w czerwcu 2018 roku „Ekspertyza dotycząca sposobu realizacji systemu radiowego łączności OSD”. W opracowaniu na pierwszym miejscu postawiono na bezpieczeństwo infrastruktury krytycznej, wskazując na niezawodną komunikację głosową: „Bezpieczeństwo prac na sieci elektroenergetycznej, skuteczność i szybkość usuwania awarii, wreszcie efektywność sterowania elementami sieci zarządzanymi z poziomu SCADA, wymaga niezawodnej i skutecznej komunikacji radiowej. Energetyka jest podstawowym sektorem gospodarki z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa i stanowi jego infrastrukturę krytyczną. Infrastruktura sieci telekomunikacyjnych, a w szczególności dyspozytorskich sieci radiokomunikacyjnych, które zapewniają zarządzanie i sterowanie elementami energetycznych sieci przesyłowych i dystrybucyjnych, jest integralnym elementem infrastruktury energetyki i jako taka jest zaliczana do infrastruktury krytycznej. W zdecydowanej większości krajów służby energetyczne dysponują wydzieloną siecią łączności przewodowej i radiowej ze względu na specyficzne wymagania i odpowiedzialność, w tym materialną, za skutki braku energii elektrycznej w krytycznych sytuacjach.”
Operator systemu łączności radiowej elektroenergetyki
Spółki sieciowe sektora energetyki – OSD i OSP – zrzeszone są w Polskim Towarzystwie Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej. PTPiREE pełni rolę operatora systemu łączności radiowej elektroenergetyki, jednocześnie będąc dysponentem zasobów częstotliwości. Towarzystwo zajmuje się m.in:
- projektowaniem sieci radiowych, zasięgów radiowych stacji przygranicznych w sposób minimalizujący potencjalny wpływ na sieć innego OSD;
- uzgadnianiem i koordynacją instalacji stacji bazowych spoza obszaru OSD;
- konsultacyjnym i wieloetapowym trybem koordynacji między stronami.
W ramach prac zespołów roboczych PTPiREE wypracowano wymagania dla radiowej sieci dyspozytorskiej w sektorze elektroenergetycznym. Wymagania te wprowadzono do projektowania sieci radiowych jako opracowanie pt. „Standard operatora sieci łączności radiowej w zakresie wymogów stawianych projektom bazowym realizowanym w systemie TETRA”. W opracowaniu na pierwszym miejscu stawia się „bardzo wysoki stopień niezawodności oparty na:
- nadmiarowości wyposażenia w ramach komórki (np. nadajnik-odbiornik, sterowniki, anteny itp.);
- nadmiarowości zasilania, włączając w to akumulatory i agregaty prądotwórcze;
- przyjęciu strategii awaryjnej (ang. fallback) w celu umożliwienia samodzielnego działania stacji, nawet w przypadku odcięcia jej od elementów (…) sieci;
- przyłączenia nadmiarowych łączy transmisyjnych do stacji przy użyciu różnych technologii sieciowych (…);
- ewentualnego przyjęcia takiej konfiguracji sieci, aby sąsiadujące ze sobą stacje podłączone były do różnych centrów (…).”
Wysokie wymagania wobec pewności pracy sieci łączności
W odniesieniu do radiowych sieci łączności ustanawiane są wysokie wymagania wobec pewności pracy: „Ze względu na wykorzystywanie łączności radiowej do sterowania pracą sieci średniego i niskiego napięcia, niezwykle ważne jest zapewnienie w sieci radiowej bardzo wysokiego poziomu pewności pracy oraz bezpieczeństwa transmisji poleceń i potwierdzeń. Wymagany poziom pewności i bezpieczeństwa w sieci radiowej musi być znacznie wyższy od takiego, jaki są w stanie zapewnić jakiekolwiek sieci publiczne.
Pewność pracy musi opierać się na odpowiedniej nadmiarowości rozwiązań – właściwymi metodami działania są:
- podwajanie wielu kluczowych elementów stacji radiowych oraz węzłów sterowania siecią radiową,
- zwielokrotnianie powiązań między stacjami radiowymi,
- częściowe pokrywanie się zasięgów sąsiednich stacji radiowych,
- zwiększanie liczby kanałów radiowych w stacjach, co umożliwia obsługę większej liczby połączeń generowanych w przypadku poważnych awarii systemu,
- budowanie akumulatorowych stacji umożliwiających długotrwałe (standardowo 36 godzin) zasilanie urządzeń nawet w czasie poważnych awarii sieci elektroenergetycznych,
- bezpieczeństwo to przede wszystkim stosowanie takich środków technicznych, aby sterowanie sieciami dystrybucyjnymi odbywało się wyłącznie za pomocą autoryzowanych poleceń pochodzących od dyspozytorów OSD, bez możliwości ingerencji z zewnątrz.”
Ze wspomnianej ekspertyzy Instytutu Łączności również wynika wniosek, że „z uwagi na znaczenie sektora energetycznego w bezpieczeństwie państwa, system łączności (SŁ) na potrzeby sektora elektroenergetycznego powinien być:
- w pełnej dyspozycji sektora elektroenergetycznego, a najlepiej gdyby był własnością tego sektora tak, aby były zminimalizowane wpływy tego, co się dzieje w innych systemach łączności, zwłaszcza publicznych (planowane i nieplanowane wyłączenia, awarie, fluktuacje obciążenia ruchem itp.);
- systemem dyspozytorskim, umożliwiającym bezkolizyjne funkcjonowanie służb obsługi sieci elektroenergetycznych w każdych warunkach, w tym kryzysowych, w wymiarze lokalnym, krajowym i europejskim.
Ze względu na wymagania funkcjonalne i niezawodnościowe wymaga się dojrzałości technicznej i technologicznej urządzeń łączności w perspektywie kilkunastu lat. SŁ powinien być systemem standaryzowanym, ale powinien mieć charakter systemu otwartego i podatnego na stosowanie w jego ramach najnowszych technik i technologii.
Standard TETRA
Faktycznie podstawowym i najczęściej wykorzystywanym standardem sieci i usług dyspozytorskiej sieci ruchomej jest standard Terrestrial Trunked Radio (TETRA), którego kluczowe specyfikacje są zawarte w normach europejskich (np. EN 300 392, EN 300 395, EN 300 396) lub równorzędnych. Standard ten został stworzony w celu zaspokojenia potrzeb służb zarządzania kryzysowego (ang. mission critical services) i jest szeroko stosowany, zwłaszcza w krajach Europy, a także zalecany do stosowania w relacjach transgranicznych. Wykonane przez PTPiREE liczne analizy pokazały, że to właśnie standard TETRA może wypełnić wymagania stawiane radiokomunikacyjnym systemom dyspozytorskim w sektorze elektroenergetyki.”
Podsumowując, jak pokazuje codzienne doświadczenie i praktyka inżynierska, bezpieczeństwo sieci dyspozytorskiej musi być na poziomie zbliżonym do tego, jakie obowiązuje w sieciach policji i służb bezpieczeństwa publicznego, zaś gotowość do działania systemu radiokomunikacyjnego w sektorze elektroenergetycznym oznacza gotowość funkcjonowania i dostępność podczas awarii masowych spowodowanych brakiem zasilania na rozległym obszarze w wyniku katastrof naturalnych takich jak: tornada, trąby powietrzne, orkany, powodzie, śnieżyce, oblodzenia infrastruktury energetycznej i innych sytuacji kryzysowych.
Maciej Skoraszewski, Biuro PTPiREE
Fot. Adobe Stock, hin225
