WEBINAR, Älykäs sähköverkko kiinteistöissä Sähköverkon valvonta ja kyberturvallisuus. Jarkko Nyrhilä, Area Sales Manager, ABB Oy

Transkriptio

1 WEBINAR, Älykäs sähköverkko kiinteistöissä Sähköverkon valvonta ja kyberturvallisuus Jarkko Nyrhilä, Area Sales Manager, ABB Oy

2 Älykäs sähköverkko kiinteistöissä -webinaarisarja Sähkön pääjakelu t oimint akriit t isissä rakennuksissa klo 9-10 Jakelumuunt ajat 3.5. klo 9-10 Keskijännitekojeistot klo 9-10 Sähköverkon valvont a ja kybert urvallisuus klo 9-10 Pääkeskukset 7.6. klo 9-10 Sähkönjakeluverkon selektiivisyys 9.8. klo 9-10 Sähkönjakeluverkon suunnitteluohjelmisto E-design klo 9-10 Valokaarisuojaus 6.9 klo 9-10 Aurinkosähköjärjest elmät klo 9-10 Sähköaut on lat ausrat kaisut klo 9-10 KNX-taloautomaatiojärjestelmät klo 9-10 January 22, 2018 Slide 2

3 Agenda 1. SCADA- järjestelmä kiinteistön sähköverkon hallinnassa 2. Sähköverkon valvontajärjestelmän rakenne 3. MicroSCADA Pro SYS Toiminnallisuudet sähköverkoissa 5. Kyberturvallisuus 6. Esimerkkejä järjestelmätoimituksista January 22, 2018 Slide 3

4 1. SCADA-järjestelmä kiinteistön sähköverkon hallinnassa Miksi SCADA-järjestelmä? SCADA (engl. Supervisory Control and Data Acquisition) - SCADA-järjestelmän kautta saadaan nopeasti kokonaiskuva prosesseista normaali- ja vikatilanteissa reaaliajassa - Käyttökohteet; sähkönjakeluverkot, infrastruktuuri ja teollis uus - Järjestelmä hyödyntää verkon komponenttien antaman tiedon kokonaisuutena - Järjes telmällä saadaan tietoa laitteiden kunnosta ja voidaan ennakoida tulevaa - Pitää käytöstä vastaavan tilanteen tas alla ja auttaa osaltaan tekemään ympäristöä turvallis emmaks i - Mahdollis taa vian paikannuksen, viasta palautumisen ja uudelleen reitityksen katkos alueille - Lyhentää sähkönjakelun vika-aikoja - Ei tarvetta erillis elle mittarointijärjestelmälle January 22, 2018 Slide 4

5 1. SCADA-järjest elmä kiinteistön sähköverkon hallinnassa SCADA-järjestelmä vikat ilant eissa: Vikat ilant eissa kiint eist ön älykäs sähköverkko t oimii selekt iivisest i sekä pienjännite ja keskijänniteverkoissa. Selekt iivisyydellä pyrit ään rajaamaan sähköverkon vikat ilant eest a aiheut uvat häiriöt mahdollisimman pienelle alueelle ja irrot t amaan vain vikaant unut osa verkost a. Sähköverkon valvont ajärjest elmän t oimenpit eet vikat ilant eessa: - Vian laukaissut katkaisija välit t ää sähköverkon valvont ajärjest elmälle aikaleimat ut t iedot t apaht umast a - Esit t ää tiedot tapahtuma- ja hälytyslistalla - Lähet t ää viest in vikat ilant eest a (SMS/ Puhelu/ ) käyt öst ä vast aavalle - Tarvit t aessa lähet t ää tiedot muihin järjestelmiin (esim. kiint eist öaut omat io, KNX-järjest elmä, verkkoyht iön SCADA-järjest elmä) - Normaalit ilaan voidaan palat a aut omaat t isest i t ai manuaalisest i - Varavoimakoneen käynnist ys t arvit t aessa January 22, 2018 Slide 5

6 2. Sähköverkon valvont ajärjest elmän rakenne Valvont ajärjest elmän perust a: Tiet oliikenneverkon t ulee ulot t ua kaikille lait t eille (kiint eä ja langat on tietoliikenne). - Sähköverkon valvont ajärjest elmä kerää t iet oja ja ohjaa älykkäit ä lait t eit a ja järjest elmiä, kut en Moot t oriohjat t avat kat kaisijat suojausominaisuuksilla, PJ ja KJ Energiamittarit, sähkönlaat uanalysaat t orit, PJ ja KJ Muuntajan valvont ayksiköt ja muunt amoaut omaat ion lait t eet Varavoima-aut omaat io Taajuusmuuttaja UPS-lait t eet, akust ovalvont a, akust ovahdit Sähköntuotannon lait t eet, esim. invert t erit Taloaut omaat io ja KNX-järjest elmä Valaist uksen ohjausjärjest elmät January 22, 2018 Slide 6

7 2. Sähköverkon valvontajärjestelmän rakenne Havainnekuva: Muut järjestelmät Customer information system Geographical information system Billing system Asset management Reporting and statistics Ohjelmis to Verkon valvonta Palvelin Työasemat Väyläliitäntäiset suojareleet/ katkaisijat KJ-valokaarisuojaus Ala-asemaautomaatio Varavoimakoneet Jakeluverkko Sähköntuotanto, sähkönjakelu Kuluttajat Energiamittarit Smart meters Väyläliitäntäiset suojareleet/ katkaisijat PJ-valokaarisuojat Energiamittaukset Varavoimakoneet, invertterit KNX-järjestelmä/ rakennusautomaatio January 22, 2018 Slide 7

8 2. Sähköverkon valvontajärjestelmän rakenne Valvont ajärjest elmä muodost uu: - Pääjärjestelmän laitteet palvelimet, teollis uus PC, minitietokone tai virtuaalipalvelin Yhden tai kahden palvelimen järjestelmä (Hot-Stand-By) Historiatietokantapalvelin - Työskentelypääte työasemat, kannettava-pc, puhelin/ tabletti - Valvomojärjestelmän ohjelmis to - Hälytysten jälleenantolaitteisto - Historiatietokantaohjelmisto - Tietoliikennekytkimet - UPS-laitteisto - GPS-laitteisto - GSM-laitteisto January 22, 2018 Slide 8

9 3. MicroSCADA Pro SYS600 Esittely: MicroSCADA Pro SYS600 on modulaarinen ja asiakkaan tarpeisiin skaalutuva ohjelmisto reaaliaikaiseen verkon valvontaan ja ohjaukseen. January 22, 2018 Slide 9

10 3. MicroSCADA Pro SYS600 Esittely: Tärkeimmät toiminnallisuudet: - Käyttöliittymä HMI (Human Machine Interface) Prosessinäytöt hälytys- ja tapahtumaominaisuuksilla Trendit ja raportit Automaattiset toiminnot (äly ja logiikat) Hyvät tietoliikenneominaisuudet ja yhdyskäytävä toiminnallisuus Tiedon tallentaminen ja oikeellisuuden tarkastus Kattavat rajapinnat muiden järjestelmien kanssa - Sovelluskirjastot Sähkönjakelun sovelluskirjasto Putkikirjasto (Pipeline) vesi- ja lämpöprosesseihin - Edut Joustava ja sopeutuva Tietoturva (esim. kovennukset) Vakaa ja luotettava Jatkuva kehitys ja uudet versiot Easy engineering Käytettävyys January 22, 2018 Slide 10

11 3. MicroSCADA Pro SYS600 Tärkeimmät ominaisuudet Prosessikuva Reaaliaikainen Verkkotopologian väritykset Suurennus, asemointi Standarikuvakkeet (IEC,ANSI) vedä ja pudota - toiminnallisuus Tapahtumalista Aikaleimatut tapahtumat Näyteenottotaajuus 1 ms Tiedon etsintä, suodatus, järjestely Estetyt signaalit Asiakkan määriteltävissä Hälytys lis tat Hälytysrajat ja luokat Tidon etsintä, suodatus, järjestely Hälytysten kuittaus Tiedon jäljittäminen Hälytys lis tat asiakkaan määriteltävissä Diagrammit (Trends) ja raporit Graafinen ja numeerinen näkymä Käyrät halutuilla s uureilla Suurennus, asemointi Kopiointi leikepöydälle Tiedon konvertointi (esim. Excel) January 22, 2018 Slide 11

12 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa a) Lait t eiden välinen kommunikaatio - Älykkään sähkönjakelun väyläratkaisu on IEC standardin mukainen protokolla - Ethernet- pohjainen tietoliikennestandardi tarjoaa uusia toiminnallisuuksia sähköverkon ohjaukseen- ja valvontaan - Sähköverkon selektiivisyyden toteuttamisessa on suositeltavaa käyttää väyläliitännäisiä laitteita. Väyläliitännäisillä katkaisijoilla ja suojareleillä saavutetaan mm. seuraavat edut Lukitustieto väylässä käyttäen IEC61850 Goose-viestejä > voidaan poistaa vika nopeammin ja estää vaaralliset ohjaukset Selektiivisyys vikatilanteissa, PJ- ja KJ-verkot PJ Katkaisijavika Goose-viesti KJ-suojareleelle ja valvontajärjestelmään Väyläliitäntäisten laitteiden toimintakunnon valvonta (heartbeat s ignals ) Tapahtumalistaus laitteet aikasynkronoitu Vähentää kaapelointia Ei manuaalisia kytkentävirheitä Käytetään tavallisia kytkimiä (standardin IEC61850 mukaisia) ja tietoliikennekaapeleita (LAN- tai kuitukaapeli) January 22, 2018 Slide 12

13 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa b) Energian mittausja raportointi Kiinteistön energianmittaus toteutettavissa sähköverkon valvontajärjestelmällä. Energiankulutuksen mittaaminen: - Energiamittarit liitetään tietoliikenneverkon kautta järjestelmään - Energiamittaukset karkealla tasolla kj- verkon katkaisijoilta - Tarkemmat voidaan lukea pj- verkon katkaisijoilta - Tiedon tallennuksessa ja käsittelyssä käytetään erillistä historiatietokantaa ja raportointikäyttöliittymää - ABB MicroSCADA järjestelmän tietoliikenneominaisuudet mahdollistaa useiden mittarityyppien liittämisen valmistajariippumattomasti - Tiedonvälitys muihin järjestelmiin. Esimerkiksi erillinen laskutusjärjestelmä January 22, 2018 Slide 13

14 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa c) Kysynt äjoust o Kys yntäjous tolla tarkoitetaan sähkönkäytön siirtämistä korkean kulutuksen ja hinnan tunneilta edullisempaan ajankohtaan tai käytön hetkellistä muuttamista tehotasapainon hallinnan tarpeisiin. FINGRID Esimerkiksi sähköverkon taajuuden laskiessa tietyn raja-arvon alle voi valvontajärjestelmä antaa joustokäskyn tai käynnistää korvaavan tuotannon (esim. UPS- ja varavoimakoneet). Joustaa voi reagoida välittömästi tai säätämällä. Säästöä ja joustoa omalla tuotannolla: - Aurinkoenergia - Tuulivoima - Varavoimakoneet - Energiavarastot Kysyntäjousto ja energian säästäminen eivät tarkoita samaa asiaa. Energian säästäminen vähentää sähkön kysyntää pysyvästi, kysyntäjousto siirtää kulutusta pois kysynnän huippuajankohdista. Valvontajärjestelmä on merkittävässä osassa tiedon välittämisessä ja siirtämisessä asiakkaan ja Fingridin välillä. January 22, 2018 Slide 14

15 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa d) Kuormien hallint a Sähköverkon valvontajärjestelmän kautta on mahdollista toteuttaa ohjauksia kuormituksen alentamiseksi. Kuormien pudotus kokonaan pois tai osittain voi tulla kyseeseen tilanteissa, kuten - Ylikuormitus - Verkko- tai laitevika - Kysynnänjousto Sähköverkon valvontajärjestelmä lähettää komennon alentaa käytettävää kuormaa ja erottaa tietyn lähdön. Päättely perustuu ennalta ohjelmoituun ja/ tai mitattuun kuormitukseen (esim. jäähdytyslaitteet alas). Toiminnallisuus voi olla ehdollinen tai automaattinen. Järjestelmä kommunikoi tarvittaessa kiinteistöautomaatio (KNX) - järjestelmien kanssa. January 22, 2018 Slide 15

16 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa e) Varavoiman hallint a Liityntä varavoimakoneen paikalliseen ohjausjärjestelmään - Varavoimakoneet (ohjaukset ja tilatiedot) - Varavoimakoneen Start/ Stop- käskyt - Kuormanpudotusmatriisi (prioriteetit) - Verkkoon synkronointikäskyt synkronointilaitteille - Automaattinen etäkoeajo ja testitulokset - Testipöytäkirja tallentaminen järjestelmän tietokantaan January 22, 2018 Slide 16

17 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa f) Uusiut uvat energia Uusiutuvan energiatuotannon hallinta automaatiolla toteutetaan liitynnällä energiantuotannon laitteisiin, kuten aurinkovoiman tai tuulivoiman inverttereihin ja akustoihin. Sähköverkon valvontajärjestelmällä voidaan toteuttaa seuraavat toiminnot - Automaattiset syöttökennot - Näyttöpaneelit tuotannosta sijoitettuna esimerkiksi yleisiin tiloihin tai tiedon välitys verkkosivuilla esitettäväksi Poikkeamista tieto hälytys-/ tapahtumalistoille ja käytöstä vastaavalle. January 22, 2018 Slide 17

18 4. Toiminnallisuudet sähköverkoissa g) Kunnonvalvont a Tietokantoihin tallennettujen historiatietojen perusteella voidaan toteuttaa verkon komponenttien kunnonvalvontaa. Kunnonvalvontasovelluksia voidaan toteuttaa esimerkiksi - Muuntajankunnonvalvonta, ikääntymisen arviointi, elinkaari - Katkaisijoiden, akustojen, moottoreiden kunnonvalvonta Muita kunnonvalvonnan ja vikaseurannan sovellusalueita: - Häiriötallenteiden keskitetty tallennus - Vianpaikannuksen statistiikka, jälleenkytkentöjen määrät - Akustovahdit, hälytykset ja testaukset - Etäkuormitustestaus ja testitulokset - Testipöytäkirja tallennettuna järjestelmään - Voidaan vertailla aiempia testejä toisiinsa January 22, 2018 Slide 18

19 5. Kyberturvallisuus Yleiskuva Nykypäivänä tuotteiden ja järjestelmien tietoturvaominaisuuksiin kiinnitetään entistä enemmän huomiota. Järjestelmän top 3 uhkatekijät: 1) Käyttäjät - Käyttäjäoikeudet ja kulkuluvat sekä niiden rajaaminen - Salasanat ja niiden vaihtaminen - Arkaluontoisen materiaalin huolimaton käyttö 2) Haitta- vakoiluohjelmat - Levittää muistitikut ja luvattomat tietokoneet verkossa - Vakoiluohjelmat avaa yhteyden ulkomaailmaan - Haittaohjelmat lisää verkkoliikennettä ja aiheuttaa häiriöitä järjestelmässä 3) Suojaamaton verkko - Ei palomuuria tai puutteellisesti konfiguroitu - Etäyhteydet January 22, 2018 Slide 19

20 5. Kyberturvallisuus Tärkeimmät ominaisuudet t urvallisuuden parant amiseksi Koventaminen Poistetaan oletuskäyttäjät Estetään turhat prosessit ja laitteet Poistetaan turhat Windows- komponentit Luodaan raportti tehdyistä toimenpiteistä Tietoliikenneverkon segmentointi Käyttäjäoikeuksien hallinta Käyttäjille eritasoiset oikeudet Salasanojen vaihto Kulkuluvat rakennuksissa Päivitykset ja koulutus Käyttöjärjestelmien päivitykset Virusohjelmistojen päivitys Muut ohjelmistopäivitykset K oulutusta käyttäjille Tietoliikenteen suojaaminen - Palomuurit - Tietoliikenteen tarkkailu -> vain määriteltyä liikennettä verkossa - Etäyhteydet - Palveluntarjoajat January 22, 2018 Slide 20

21 5. Kyberturvallisuus Kolme askelt a kyberturvallisuuden parant amiseen Määrittely Toteutus Ylläpito Järjestelmä auditoidaan ja tehdään selvitys järjestelmän ja tietoliikenneverkon rakenteesta. Tähdätään siihen, että asiakas ymmärtää prosessinsa ja menettelytapansa. Asiakas saa yksityiskohtaisen auditointiraportin ja listan ehdotetuista parannuksista. Järjestelmän auditoija tarjoaa raporttiin perustuvat parannukset järjestelmään ja tietoliikenneverkkoon. Parannukset teknisiin ratkaisuihin ja toimintatapoihin tekevät kriittisistä osa-alueista suojatumpia sisäisiä ja ulkoisia uhkia vastaan. Kyberturvallisuuden parantaminen vaatii jatkuvaa huolehtimista järjestelmästä ja tietoliikenne verkosta. Ylläpitosopimus ABB:n kanssa kyberturvallisuuspartneriksi takaa alan parhaimmat resurssit asiakkaan käyttöön. Sopimukset tehdään asiakkaan tarpeen mukaan. January 22, 2018 Slide 21

22 6. Esimerkkejä järjestelmätoimituksista Rakennukset Meilahden sairaala-alue (HUS) - Kahdennetun sähkönjakeluverkon ohjaus ja valvonta Pohjois-Pohjanmaan sairaanhoitopiiri (OYS) - Kahdennetun sähkönjakeluverkon ohjaus ja valvonta January 22, 2018 Slide 22

23 6. Esimerkkejä järjestelmätoimituksista Rakennukset Kiasma - MicroSCADA Pro ohjaa KNX- järjestelmää - Valo- ja pistorasiaryhmien ohjaus - Valojen automaattinen ohjaus sekvenssien mukaan Sanomatalo - KJ-kojeistojen ohjaus ja valvonta - PJ-pääkeskuksien ohjaus ja valvonta - PJ-ryhmäkeskuksien energiamittaukset valvontajärjestelmään - Vedenkulutuksen mittaukset valvontajärjestelmään - Laskutus energian ja vedekulutuks ella January 22, 2018 Slide 23

24 6. Esimerkkejä järjestelmätoimituksista Rakennukset Vuosaaren Satama - Satama-alueen sähköverkon valvonta - Valoryhmien ohjaus ja valvonta - Liitynnät kolmannen osapuolen järjestelmiin (esim. säätiedot) - Valoryhmien ohjauksella saatiin säästöä 52% - Takaisinmaksuaika 18 kuukautta January 22, 2018 Slide 24

25 Power and Productivity for a better world Jarkko Nyrhilä Area Sales Manager Power Systems Network Management ABB Oy P.O. Box 699, FI Vaasa, Finland Mobile: +358 (0) jarkko.nyrhila@fi.abb.com January 22, 2018 Slide 25

26