Infrastruktura sieci elektroenergetycznych należy do infrastruktury krytycznej, a zapewnienie ciągłości dostaw energii elektrycznej zalicza się do newralgicznych zadań we współczesnych społeczeństwach, gdyż jej brak skutkuje natychmiastowym, łańcuchowym obezwładnieniem wszystkich najważniejszych systemów technicznych.
Okoliczności te uzasadniają potrzebę szczególnego traktowania systemu elektroenergetycznego, tak w skali kraju, jak i Unii Europejskiej. Infrastruktura systemu energetycznego jest wymieniona na pierwszym miejscu listy infrastruktur o znaczeniu krytycznym w dyrektywie RE 2008/114/WE z 8 grudnia 2008 roku w sprawie rozpoznawania i wyznaczania europejskiej infrastruktury krytycznej oraz oceny potrzeb w zakresie poprawy jej ochrony oraz w ustawie z 26 kwietnia 2007 roku o zarządzaniu kryzysowym. Należy zwrócić uwagę, że zgodnie z jej art. 6 ust. 5 „właściciele oraz posiadacze obiektów, instalacji lub urządzeń infrastruktury krytycznej mają obowiązek ich ochrony, w szczególności przez przygotowanie i wdrażanie, stosownie do przewidywanych zagrożeń, planów ochrony infrastruktury krytycznej oraz utrzymywanie własnych systemów rezerwowych zapewniających bezpieczeństwo i podtrzymujących funkcjonowanie tej infrastruktury, do czasu jej pełnego odtworzenia”. W związku z tym infrastruktura sieci tele- i radiokomunikacyjnych, warunkująca zarządzanie i sterowanie elementami energetycznych sieci przesyłowych zaliczonych do kategorii infrastruktury krytycznej, jest integralnym jej elementem. Ten obowiązek ustawowy ma istotny wpływ na wybór systemu radiokomunikacyjnego dla sektora energetyki, w tym technologii jego wykonania, modelu operowania i utrzymania. Oznacza to potrzebę użytkowania sieci dedykowanych, wydzielonych wyłącznie dla służbowej łączności dyspozytorskiej i telesterowania zasobami sieci energetycznej.
Sterowanie pracą sieci średniego i niskiego napięcia wymaga zapewnienia w sieci radiowej bardzo wysokiego poziomu pewności pracy oraz bezpieczeństwa transmisji poleceń i potwierdzeń. Poziom pewności i bezpieczeństwa musi być znacznie wyższy od takiego, jaki są w stanie zapewnić jakiekolwiek sieci publiczne. 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 funkcjonowanie 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, oraz innych sytuacji kryzysowych.
Spośród krytycznych dla energetyki wymagań technicznych i funkcjonalnych należy wymienić:
- grupową komunikację głosową,
- natychmiastowe zestawianie połączeń grupowych – za pomocą jednego przycisku PTT (push-to-talk) w radiotelefonie,
- przesyłanie danych dla telemetrii i sterowania siecią energetyczną SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition),
- autonomiczną pracę stacji bazowej, jako stacji retransmisyjnej dla komunikacji między radiotelefonami, w przypadku uszkodzenia łącza z infrastrukturą sieci,
- komunikację głosową w miejscach, gdzie nie ma zasięgu stacji bazowych w trybie bezpośredniej łączności między radiotelefonami (tzw. DMO),
- gwarantowany dostęp do sieci, system priorytetów połączeń, a w sytuacji natłoku w sieci – wywłaszczanie połączeń na rzecz mających wyższy priorytet,
- przenoszenie połączeń w toku pomiędzy stacjami bazowymi bez ich zrywania (handover), jako właściwość systemu komórkowego,
- możliwość dynamicznego tworzenia i rekonfiguracji grup użytkowników,
- odporność urządzeń na narażenia środowiskowe (skrajne wartości temperatury, wilgoć, kurz, transport po drogach gruntowych).
Wymienione wymagania funkcjonalne powinny być bezwzględnie spełniane również w sytuacjach kryzysowych, np. gdy część infrastruktury energetycznej i krajowych systemów łączności uległa zniszczeniu w następstwie klęski żywiołowej. Ponadto wybrane do realizacji rozwiązanie systemowe powinno gwarantować:
- interoperacyjność z sieciami: publicznymi (PSTN, GSM), telefonicznymi wewnętrznymi energetyki oraz służb publicznego bezpieczeństwa, ratownictwa i zarządzania kryzysowego na poziomie regionalnym i ogólnokrajowym,
- odporność na przeciążenia w sytuacjach awarii i nagłego zwiększenia liczby wywołań na ograniczonym terenie z zachowaniem wymaganych czasów zestawiania połączeń (wywołanie standardowe 500 ms, a wywołanie
- w trybie alarmowym do 300 ms) i priorytetów użytkowników,
- dojrzałość techniczną i dostępność sprzętu w czasie kilkunastu lat,
- zgodność ze standardami telekomunikacyjnymi stosowanymi w Europie w sieciach dyspozytorskich służb publicznych,
- wymaganą dostępność usług sieci.
Te kryteria wynikają z wieloletnich doświadczeń personelu eksploatującego elektroenergetyczne sieci dystrybucyjne, a także służb odpowiedzialnych za łączność radiową w sektorze elektroenergetyki w kraju i za granicą. Uwzględniają one obecne potrzeby przekazywania informacji koniecznych do realizacji procesów utrzymania sieci elektroenergetycznych, jak i poprawnego funkcjonowania urządzeń sterowania dostawami energii elektrycznej. Ich spełnienie umożliwi również wykorzystanie cyfrowej łączności radiowej do przesyłania danych z pomiarów zbiorczych poboru energii elektrycznej przez jej odbiorców (smart metering).
Ponadto system łączności używany w sytuacjach katastrofalnych musi cechować dojrzałość technologiczna, niezawodność oraz dostępność sprzętu w stosunkowo długim czasie, a takim jest właśnie trankingowy system łączności radiowej oparty na technologii TETRA. Istotna jest również zgodność ze standardami telekomunikacyjnymi stosowanymi w Europie w sieciach łączności dla służb publicznych.
Według oceny większości specjalistów, system TETRA jest zdecydowanie lepiej przygotowany do realizacji radiowych sieci dyspozytorskich niż usługa PTT w CDMA2000 czy LTE. Ograniczeniem może być mniejsza szybkość transmisji danych, jednak obecne potrzeby sektora elektroenergetyki w zakresie telesterowania realizowanego drogą radiową nie wymagają łączy o większych przepływnościach niż te, które oferuje system.TETRA. Porównując przydatność systemów, należy także brać pod uwagę i to, że w przypadku przyjęcia oferty komercyjnych operatorów na korzystanie z usług oferowanych w sieci publicznej PAMR (Public Access Mobile Radio) spółki dystrybucyjne pozostawałyby jedynie jednymi z wielu użytkowników-abonentów.
Energetyka w naszym kraju (OSD, OSP), podobnie jak polska administracja państwowa, podjęła decyzje o wdrożeniu systemu łączności TETRA i od 2018 roku następuje intensywny rozwój tego systemu. Energa-Operator jako jedyna w Polsce wprowadziła na szeroką skalę niezawodny w przypadku klęsk żywiołowych i awarii masowych oraz niezależny od operatorów komórkowych system łączności TETRA. Sieć pokrywa cały obszar dystrybucji Grupy. Tauron Dystrybucja również analizuje budowę systemu TETRA na swoim obszarze, zmierzając do całkowitego pokrycia tą usługą terenu swojego działania.
Również ETSI (European Telecommunications Standards Institute) od 2018 roku intensywnie pracuje nad standaryzacją systemu. Od tego czasu pojawiło się wiele dokumentów standaryzacyjnych systemu TETRA, m.in. dotyczących interfejsu międzysystemowego ISI (Inter-system Interface), który zapewnienia możliwości łączenia ze sobą różnych (autonomicznych, rozdzielnych) sieci TETRA, szczególnie w kontekście operacji transgranicznych. Dysponując ISI, użytkownicy danej sieci regionalnej mogą korzystać z własnego sprzętu i komunikować się wewnątrz swojej sieci. Mogą również łączyć się z użytkownikami innej sieci (korzystającej z zupełnie odmiennych urządzeń radiowych), np. zlokalizowanej po drugiej stronie granicy państwa. Możliwe jest też tworzenie większych sieci TETRA na bazie różnych rozwiązań sprzętowych. Przygotowując pakiet standardów, ETSI dopuścił wykorzystanie protokołu IP, co może znacząco przyspieszyć i zwiększyć efektywność łączenia różnych sieci TETRA. Jest to istotne w przypadku wystąpienia sytuacji kryzysowych i katastrofalnych.
Nie sposób nie wspomnieć tutajo rozporządzeniu Komisji (UE) 2017/2196 ustanawiającym kodeks sieci NC ER dotyczący stanu zagrożenia i stanu odbudowy systemów elektroenergetycznych. Wymusza on konieczność szybkiego dostosowania systemów łączności głosowej, infrastruktury związanej z systemami łączności, w szczególności systemów zasilania, celem spełnienia wymogów zawartych w rozporządzeniu. System radiowy TETRA jest przewidywany jako system operacyjno-dyspozytorski OSD i jako rezerwowy system łączności OSP dla wsparcia planu odbudowy systemu elektroenergetycznego. Kluczowe dla tego kodeksu wymagania plasują system TETRA na czołowym miejscu w zakresie łączności krytycznej. Do najważniejszych należą te, które dotyczą rezerwowego zasilania, interoperacyjności, redundancji sprzętowej czy też obostrzeń wobec korzystania z usług obcych operatorów:
- OSP, OSD i wybrane SGU dysponują systemem komunikacji głosowej o odpowiedniej redundancji (nadmiarowości) i źródłami rezerwowego zasilania przez co najmniej dobę w razie całkowitej utraty zasilania zewnętrznego lub awarii pojedynczych urządzeń.
- OSP ustala w porozumieniu z OSD, wybranymi SGU oraz sąsiednimi OSP, tworzącymi wspólny obszar synchroniczny, takie wymagania techniczne dla systemów komunikacji głosowej, aby możliwa była wzajemna rozpoznawalność, interoperacyjność i natychmiastowa zdolność do udzielenia odpowiedzi.
- Redundancja aktywnego sprzętu sieciowego musi być uzyskana przez jego zainstalowanie przynajmniej dwa razy w systemie. Instalacja nie musi być związana z lokalizacją sprzętu, ale z dostępnością funkcji i usług.
- Dla realizacji kanałów komunikacji należy unikać publicznych operatorów komunikacyjnych, gdyż nie gwarantują oni utrzymania ciągłości świadczenia usług w przypadku rozległej awarii elektroenergetycznej.
Komunikacja krytyczna w trakcie usuwania awarii systemu elektroenergetycznego, spowodowanych np. klęskami żywiołowymi, wiąże się z szeregiem precyzyjnych wymagań dotyczących niezawodności usług, o których wcześniej w artykule wspomniano. W sytuacjach zwykłej pracy ruchowej systemu elektroenergetycznego sieć TETRA ma w niezawodny sposób zapewnić łączność głosową pomiędzy dyspozytorem a ekipami pogotowia energetycznego oraz telesterowanie elektroenergetyczną siecią średniego napięcia. Obecnie w systemie elektroenergetycznym funkcjonuje kilka tysięcy zdalnie sterowanych odłączników – wszystkie pracujące w standardzie TETRA. Dzięki technologii TETRA znacznie skrócił się czas usuwania awarii sieci elektroenergetycznej, co ma ogromny wpływ na wskaźniki SAIDI i SAIFI. Miejmy nadzieję, że system TETRA będzie używany w sytuacjach kryzysowych jak najrzadziej, a jego niezawodność wykorzystana przede wszystkim w codziennej pracy energetyków.
