A Siemens Smart Infrastructure apresentou o SIPROTEC V — uma versão virtualizada da plataforma SIPROTEC 5 para tarefas de proteção e controle em subestações digitais. Segundo a Siemens, a solução consolida a funcionalidade de até 60 dispositivos físicos SIPROTEC 5 em uma única solução baseada em servidor.

A ideia central do SIPROTEC V é desacoplar as funções de proteção e controle de um dispositivo físico dedicado e transferi-las para um ambiente de software em servidor. A Siemens descreve essa abordagem como proteção e controle definidos por software: os algoritmos de proteção permanecem os mesmos que nos dispositivos SIPROTEC 5, mas já não são executados em terminais físicos separados — passam a ser executados em uma plataforma servidor.

SIPROTEC 5 → SIPROTEC V: de armários com terminais a uma plataforma servidor
Fig. 1. SIPROTEC 5 → SIPROTEC V: dezenas de terminais físicos em armários de proteção são substituídos por um único servidor de classe subestação que hospeda até 60 IEDs virtuais. A estrutura lógica é preservada: as funções estão organizadas por bays (bay-wise concept), e o Web UI / HMI fornece a visualização centralizada de toda a subestação.

O SIPROTEC V se posiciona como uma solução para proteção e controle centralizados da subestação. Na descrição do produto, a Siemens indica que o SIPROTEC V é a versão virtualizada do SIPROTEC 5 para subestações digitais.

Arquitetura: de terminais a uma plataforma servidor

De acordo com os materiais da Siemens, a arquitetura do SIPROTEC V tem várias camadas:

  1. Hardware de computação de classe subestação — plataforma de hardware servidor projetada para uso em uma instalação de energia.
  2. Linux com kernel de tempo real — o ambiente operacional que garante a execução previsível das tarefas de proteção e controle.
  3. Substation Core System e o software de proteção SIPROTEC 5 — o ambiente de software no qual são executadas as funções de proteção e controle.
  4. Web UI / HMI — a interface para exibição centralizada, controle e diagnóstico.
  5. Engenharia via DIGSI 5 e IEC 61850 System Configurator — o ferramental de engenharia familiar do SIPROTEC 5.

Na página do produto, a Siemens destaca em separado que as operações de ciclo de vida podem ser executadas em um único bay sem interromper a operação dos outros bays.

Este é um ponto operacional importante. A virtualização aqui não deve ser entendida como «tudo foi colocado em um servidor e agora tudo depende de um único programa comum». A descrição correta é uma plataforma servidor na qual estão alocadas instâncias de software de proteção e controle separadas, correspondentes à lógica por bays.

IEC 61850, GOOSE, MMS e Sampled Values

Tecnicamente, o SIPROTEC V foi projetado especificamente para a arquitetura digital de subestação. No perfil do produto a Siemens indica suporte a:

  • IEC 61850 GOOSE;
  • MMS server;
  • IEC 61850-9-2LE Sampled Values;
  • IEC 61869-9 Sampled Values.

São listados separadamente os mecanismos de redundância de rede PRP e HSR, bem como a sincronização de tempo via IEEE 1588 / PTP com suporte aos perfis usados no setor de energia.

Na prática isso aponta para a arquitetura-alvo com process bus, em que as medições vêm dos merging units (preditadores de sinais analógicos), enquanto a plataforma servidor desempenha as funções de proteção, controle, registro e diagnóstico.

Nessa arquitetura, ganha especial relevância o seguinte:

  • correta configuração do SCD;
  • entrega confiável de Sampled Values;
  • sincronização de tempo por PTP;
  • redundância de rede PRP/HSR;
  • diagnóstico de tráfego GOOSE/SV/MMS;
  • verificação de que a configuração real corresponde ao modelo IEC 61850 do projeto.

Quais funções de proteção estão declaradas

No perfil do produto, a Siemens lista as principais classes de funções de proteção que podem ser implementadas no SIPROTEC V:

  • proteção de linhas e alimentadores;
  • proteção de distância;
  • proteção de sobrecorrente;
  • proteção de sobrecorrente direcional;
  • proteção de tensão e frequência;
  • teleproteção / desligamento remoto;
  • proteção de falha de disjuntor;
  • religamento automático;
  • verificação de sincronismo;
  • localização de falta a um terminal;
  • proteção de transformador, incluindo diferencial, sobrecorrente e sobrecarga térmica;
  • proteção de banco de capacitores, incluindo proteção de desbalanço de corrente;
  • proteção de barramento para diversas topologias, incluindo barramento simples e duplo com até 30 bays.

É particularmente interessante a presença de proteção de barramento e diferencial de transformador em uma arquitetura servidor virtualizada. Já não são apenas «funções simples de alimentador», mas um conjunto completo de funções de proteção para aplicação em subestações.

HMI e operação

O SIPROTEC V inclui um HMI para visualização e controle no nível de toda a subestação. A Siemens indica que o HMI integrado proporciona operação e monitoramento centralizados de toda a subestação.

Entre os recursos operacionais estão:

  • visualização ao nível da subestação;
  • controle e monitoramento por bay;
  • registros de operação e eventos;
  • registro de faltas;
  • medições;
  • diagnóstico;
  • parametrização de proteção;
  • backup e restauração.

Nesse aspecto, o SIPROTEC V começa a se parecer não apenas com um «relé virtual», mas com uma plataforma mais ampla para a operação da subestação: proteção, controle, diagnóstico, registros, configuração e ciclo de vida de software reunidos em um único contorno de servidor.

Cibersegurança

A Siemens dá uma ênfase notável à cibersegurança. Na página de produto do SIPROTEC V estão indicados RBAC, Syslog, CIS-aligned hardening, bem como o alinhamento com os requisitos de NERC CIP e BDEW.

Para uma proteção virtualizada esse é um bloco crítico. Se antes a superfície de ataque estava distribuída por muitos terminais, em uma arquitetura servidor ganha peso a proteção do ambiente operacional, o controle de acesso, o registro de eventos, as atualizações, a integridade da configuração e a gestão de certificados.

Em outras palavras, a cibersegurança deixa de ser um complemento externo ao sistema de proteção e passa a ser parte da própria arquitetura de proteção e controle.

Por que isso importa para a Siemens e para o mercado

A Siemens cita vários efeitos quantitativos da transição para o SIPROTEC V:

Indicador Declaração da Siemens
Consolidação de equipamentos até 60 SIPROTEC 5 físicos / IEDs virtuais em uma única solução de servidor
Redução de CAPEX até 25%
Redução da área do edifício da subestação até 45%
Redução da pegada de carbono pela redução de cobre e materiais até 50%
Redução de OPEX até 20%
Aceleração do cronograma do projeto até 6 meses

A Siemens associa essas estimativas à redução do número de armários, do cabeamento, dos trabalhos físicos de montagem e à possibilidade de testes digitais de configuração antes do comissionamento.

Efeitos da transição para o SIPROTEC V declarados pela Siemens
Fig. 2. Efeitos da transição para o SIPROTEC V declarados pela Siemens: consolidação de até 60 dispositivos em uma única solução de servidor, redução de CAPEX até 25%, redução da área do edifício da subestação até 45%, redução da pegada de carbono até 50%, redução de OPEX até 20%, aceleração do cronograma do projeto até 6 meses.

Conclusão

O SIPROTEC V é um marcador importante para todo o setor de subestações digitais. A proteção virtualizada deixa de ser um tema de palestras em conferências e passa gradualmente a fazer parte das linhas comerciais de grandes fabricantes.

Para os engenheiros de proteção e SCADA isso significa que nos próximos anos será necessário estudar e dominar a arquitetura servidor, o Linux com kernel de tempo real, IEDs virtuais, o ciclo de vida das instâncias de software de proteção, atualizações, redundância da plataforma de computação e cibersegurança como parte integrante do sistema de proteção.

O SIPROTEC V não é apenas «um relé em um servidor». É um exemplo da transição de uma arquitetura de proteção centrada em hardware para uma arquitetura definida por software de proteção e controle de uma subestação digital.