Energieversorgungsunternehmen: So bereiten Sie sich auf zeitkritische Anwendungen vor

Timing ist das A und O – vor allem in unternehmenskritischen Umgebungen wie Energieversorgungsunternehmen. Hinsichtlich der Sammlung und Übertragung von Daten unter solchen Bedingungen kann eine Verzögerung von einer Mikrosekunde bereits zu einem Ausfall führen.

Heutzutage verlassen sich Energieversorgungsunternehmen auf viele Arten von zeitkritischen Anwendungen, wie zum Beispiel:

• Automatisierung von Umspannwerken, die eine Fernverwaltung und -steuerung ermöglicht und sicherstellt, dass die Stromverteilung effizient ist und den Bedarf erfüllt
• Weitläufige Überwachungssysteme, die als Augen und Ohren des Versorgungsunternehmens fungieren und Überlastungen verhindern, indem sie den Stromfluss über weite Regionen überwachen
• Übertragungs- und Verteilungsmanagementsysteme, die als Rückgrat der Stromversorgung sicherstellen, dass der Strom zuverlässig bei Haushalten und Unternehmen ankommt
• Differentialschutz, der elektrische Geräte durch Erkennung und Isolierung von Fehlern schützt, um mögliche Ausfälle oder Schäden zu vermeiden
• Schutzrelais, die als Wächter fungieren, defekte Geräte erkennen und darauf aufmerksam machen, um eine konsistente Stromversorgung zu gewährleisten
• Synchrophasoren, die als Hochgeschwindigkeitsanalytiker des Versorgungsunternehmens fungieren und schnelle Messungen der Strombedingungen durchführen, um die Stabilität aufrechtzuerhalten
• Fehlerdetektoren, die als Detektive des Versorgungsunternehmens fungieren und die Ursachen von Anomalien lokalisieren, um eine schnelle Lösung und minimale Unterbrechung zu gewährleisten

Die Anforderungen zeitkritischer Anwendungen

Diese zeitkritischen Anwendungen stellen hohe Anforderungen an Netzwerke. Während Informationen von Punkt A nach Punkt B übertragen werden, können Hindernisse wie Paketverzögerung, Variation oder Pufferung der Gewährleistung der gemeinsamen Nutzung von Daten innerhalb einer festen und vorhersehbaren Zeitspanne im Wege stehen.

Hier ist ein sehr einfaches Beispiel. Stellen Sie sich vor, Sie schicken eine Nachricht an einen Freund auf der anderen Seite der Welt über eine Messaging-Plattform wie Snapchat, Skype oder WhatsApp. Time-Sensitive Networking (TSN) ermöglicht Ihnen den Versand dieser Nachricht von Ihrem Gerät aus und die unmittelbare Anzeige auf dem Gerät Ihres Freundes. Diese garantierte Übertragung und der minimierte Jitter können jedoch nicht auftreten, wenn das Timing nicht genau ist.

TSN (Time Sensitive Netwoorking) bietet viele Vorteile für moderne industrielle Automatisierungsnetzwerke, da es eine hohe Bandbreite und eine zuverlässige, verlässliche Echtzeitkommunikation ermöglicht.

Um ein korrektes Timing der Anwendungen zu gewährleisten, müssen alle Geräte zwischen den Hauptuhren Ihres Netzwerks und den Grenzuhren oder gewöhnlichen Uhren das Precision Time Protocol (PTP) unterstützen, einen Zeitsynchronisationsmechanismus gemäß dem Standard IEEE 1588 für ein Präzisions-Taktsynchronisationsprotokoll für vernetzte Mess- und Steuerungssysteme. Dieses Protokoll ermöglicht eine Zeitgenauigkeit von Nanosekunden. Wenn nur eine Komponente in Ihrem Netzwerk PTP nicht unterstützt, kann Ihr Netzwerk ausfallen.

Das bedeutet, dass Ihr Energieversorgungsnetz symmetrisch ausgelegt sein muss, d. h. es bietet eine einzige Route für den gesamten ein- und ausgehenden Datenverkehr – mit geringer Latenz (minimale Verzögerungen).

Bei Energieversorgungsunternehmen führen Timing-Probleme zu einer Latenz, die die Netzwerke verlangsamt. Wenn Netzwerke nicht für dieses Maß an Genauigkeit und Präzision ausgelegt sind, funktionieren die Anwendungen, auf die Ihr Versorgungsunternehmen angewiesen ist, wie die oben aufgeführten, nicht ordnungsgemäß. Dies kann zu Problemen bei der Synchronisierung, Interoperabilität und Datenintegrität sowie zu ungeplanten Ausfällen führen.

Und natürlich führen diese Probleme im Zusammenhang mit dem Netzwerk auch zu betrieblichen Herausforderungen. Warum? Denn Netzwerke sind heute unerlässlich, um die Funktionalität von Versorgungsunternehmen zu koordinieren und sicherzustellen. Da Branchen aller Art auf die zeitkritischen Anwendungen eines Versorgungsunternehmens angewiesen sind, können betriebliche Probleme, die zu Ausfallzeiten führen, kritische finanzielle und sicherheitstechnische Auswirkungen haben. Zum Beispiel:

• Medizinische Geräte wie Beatmungsgeräte, EKGs und Dialysegeräte müssen stets betriebsbereit sein und Unterbrechungen kritischer Verfahren müssen vermieden werden
  
  
• Elektrische Züge, U-Bahnen und die Flugsicherung sind auf die Versorgung angewiesen, um Verspätungen und Ausfälle von Verkehrsmitteln zu vermeiden
  
  
• Banken und Geldautomaten könnten offline gehen und verhindern, dass Menschen auf ihr Geld zugreifen können

Überwindung von Hindernissen bei der Bereitstellung zeitkritischer Anwendungen

Zeitkritische Anwendungen, zeitkritische Netzwerke und das PTP-Protokoll sind relativ neue Konzepte für Energieversorgungsunternehmen. Aus diesem Grund gibt es viele Herausforderungen.

Skalierbarkeit und Sicherheit sind entscheidende Aspekte. Wie schnell kann Ihr Netzwerk wachsen – und wie viele Endpunkte kann es verwalten – und das bei gleichzeitiger Einhaltung eines genauen Timings? Wie können Versorgungsunternehmen die kritische Infrastruktur sichern, die zeitkritische Anwendungen unterstützt?

Belden ist Ihr Partner und stellt Ihnen das nötige Wissen und die Netzwerkdesigns zur Verfügung, um Ihre zeitkritischen Anwendungen zu unterstützen.

Unsere leistungsstarken Netzwerklösungen unterstützen zuverlässige, redundante, sichere und robuste Netzwerke mit geringer Latenz. Wir können Ihnen auch dabei helfen, die Netzwerküberwachung durch ein Netzwerkmanagementsystem einzurichten, damit Sie im Falle eines Fehlers in Ihrem Netzwerk genau wissen, wo das Problem liegt und wie Sie es beheben können.

Die internen Experten von Belden bieten Schulungen und Support an, damit Ihr Team die erforderlichen Lösungen erhält und diese heute und in Zukunft sicher bedienen und warten kann.

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Passende Ressourcen:

• Konfigurieren und Sichern zeitkritischer Netzwerke
• Was ist Time Sensitive Networking?
• Automatisierungssysteme für Umspannwerke