Siemens Smart Infrastructure представил SIPROTEC V — виртуализированную версию платформы SIPROTEC 5 для задач релейной защиты и управления цифровыми подстанциями. По заявлению Siemens, решение позволяет консолидировать функциональность до 60 аппаратных устройств SIPROTEC 5 в одном серверном решении.

Главная идея SIPROTEC V — отделить функции защиты и управления от специализированного аппаратного устройства и перенести их в серверную программную среду. Siemens описывает такой подход как программно-определяемую защиту и управление: алгоритмы защиты остаются теми же, что и в устройствах SIPROTEC 5, но исполняются уже не в отдельных физических терминалах, а на серверной платформе.

SIPROTEC 5 → SIPROTEC V: от шкафов с терминалами к серверной платформе
Рис. 1. SIPROTEC 5 → SIPROTEC V: десятки аппаратных терминалов в шкафах РЗА заменяются одним substation-grade сервером, на котором размещается до 60 виртуальных ИЭУ. Логическая структура при этом сохраняется: функции организованы по присоединениям (bay-wise concept), а Web UI / HMI обеспечивает централизованное отображение всей подстанции.

SIPROTEC V позиционируется как решение для централизованной защиты и управления подстанцией. В описании продукта Siemens указывает, что SIPROTEC V является виртуализированной версией SIPROTEC 5 для цифровых подстанций.

Архитектура: от терминалов к серверной платформе

Согласно материалам Siemens, архитектура SIPROTEC V включает несколько уровней:

  1. Вычислительное оборудование подстанционного класса — серверная аппаратная платформа, рассчитанная на применение на энергообъекте.
  2. Linux с ядром реального времени — операционная среда, обеспечивающая предсказуемое выполнение задач защиты и управления.
  3. Substation Core System и программное обеспечение защиты SIPROTEC 5 — программная среда, в которой исполняются функции защиты и управления.
  4. Web UI / HMI — интерфейс для централизованного отображения, управления и диагностики.
  5. Инжиниринг через DIGSI 5 и IEC 61850 System Configurator — привычный для SIPROTEC 5 инструментарий для инжиниринга.

На продуктовой странице Siemens отдельно указывает, что операции жизненного цикла могут выполняться для одного присоединения без прерывания работы других присоединений.

Это важный эксплуатационный тезис. Виртуализация в данном случае не должна восприниматься как «всё сложили в один сервер и теперь всё зависит от одной общей программы». Правильнее говорить о серверной платформе, на которой размещены отдельные программные экземпляры защит и управления, соответствующие логике присоединений.

IEC 61850, GOOSE, MMS и Sampled Values

Технически SIPROTEC V рассчитан именно на цифровую архитектуру подстанции. В профиле продукта Siemens указывает поддержку:

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

Отдельно указаны механизмы резервирования сети PRP и HSR, а также синхронизация времени по IEEE 1588 / PTP с поддержкой профилей, применяемых в электроэнергетике.

Это фактически указывает на целевую архитектуру с шиной процесса, где измерения поступают от преобразователей аналоговых сигналов, а серверная платформа выполняет функции защиты, управления, регистрации и диагностики.

В такой архитектуре особенно возрастает роль следующих компонентов:

  • корректной конфигурации SCD;
  • надёжной доставки Sampled Values;
  • синхронизации времени по PTP;
  • резервирования сети PRP/HSR;
  • диагностики GOOSE/SV/MMS-трафика;
  • контроля соответствия фактической конфигурации проектной модели IEC 61850.

Какие функции защиты заявлены

В профиле продукта Siemens перечисляет основные классы функций защиты, которые могут быть реализованы в SIPROTEC V:

  • защита линий и фидеров;
  • дистанционная защита;
  • максимальная токовая защита;
  • направленная МТЗ;
  • защита по напряжению и частоте;
  • телеускорение / телеотключение;
  • УРОВ;
  • АПВ;
  • контроль синхронизма;
  • одностороннее определение места повреждения;
  • защита трансформаторов, включая дифференциальную защиту, МТЗ и тепловую перегрузку;
  • защита батарей конденсаторов, включая защиту от небаланса тока;
  • защита шин для различных топологий, включая одинарную и двойную систему шин до 30 присоединений.

Здесь особенно интересно наличие защиты шин и дифференциальной защиты трансформатора в виртуализированной серверной архитектуре. Это уже не только «простые фидерные функции», а полноценный набор функций РЗА для подстанционного применения.

HMI и эксплуатация

SIPROTEC V включает HMI для отображения и управления на уровне всей подстанции. Siemens указывает, что интегрированный HMI обеспечивает централизованную эксплуатацию и мониторинг всей подстанции.

В состав эксплуатационных возможностей входят:

  • общеподстанционное отображение;
  • управление и мониторинг по присоединениям;
  • журналы операций и событий;
  • аварийная регистрация;
  • измерения;
  • диагностика;
  • параметрирование защит;
  • резервное копирование и восстановление.

В этом месте SIPROTEC V становится похож не только на «виртуальное реле», а на более широкую платформу для эксплуатации подстанции: защита, управление, диагностика, журналы, конфигурация и жизненный цикл ПО собираются в одном серверном контуре.

Кибербезопасность

Siemens делает заметный акцент на кибербезопасности. На продуктовой странице SIPROTEC V указаны RBAC, Syslog, CIS-aligned hardening, а также ориентация на требования NERC CIP и BDEW.

Для виртуализированной РЗА это критический блок. Если раньше поверхность атаки была распределена по множеству терминалов, то в серверной архитектуре возрастает значение защиты операционной среды, управления доступом, журналирования, обновлений, контроля целостности конфигурации и управления сертификатами.

Иными словами, кибербезопасность становится не внешним дополнением к системе РЗА, а частью самой архитектуры защиты и управления.

Зачем это нужно Siemens и рынку

Siemens приводит несколько количественных эффектов от перехода к SIPROTEC V:

Показатель Заявление Siemens
Консолидация устройств до 60 аппаратных SIPROTEC 5 / виртуальных ИЭУ в одном серверном решении
Снижение CAPEX до 25%
Снижение площади подстанционного здания до 45%
Снижение углеродного следа за счёт сокращения меди и материалов до 50%
Снижение OPEX до 20%
Ускорение реализации проекта до 6 месяцев

Эти оценки Siemens связывает с сокращением количества шкафов, кабельных связей, физических монтажных работ и возможностью предварительного цифрового тестирования конфигурации до ввода в эксплуатацию.

Заявленные Siemens эффекты от перехода к SIPROTEC V
Рис. 2. Заявленные Siemens эффекты от перехода к SIPROTEC V: консолидация до 60 устройств в одном серверном решении, снижение CAPEX до 25%, площади подстанционного здания до 45%, углеродного следа до 50%, OPEX до 20%, ускорение реализации проекта до 6 месяцев.

Вывод

SIPROTEC V — важный маркер для всей отрасли цифровых подстанций. Виртуализированная РЗА перестаёт быть темой конференционных докладов и постепенно становится частью коммерческих продуктовых линеек крупных производителей.

Для инженеров РЗА и АСУ ТП это означает, что в ближайшие годы придётся изучать и осваивать серверную архитектуру, Linux с ядром реального времени, виртуальные ИЭУ, жизненный цикл программных экземпляров защит, обновления, резервирование вычислительной платформы и кибербезопасность как неотъемлемую часть системы РЗА.

SIPROTEC V — это не просто «реле на сервере». Это пример перехода от аппаратно-центричной архитектуры РЗА к программно-определяемой архитектуре защиты и управления цифровой подстанцией.