Energieversorger: So bereiten Sie sich auf zeitkritische Anwendungen vor

Das Timing ist alles – insbesondere 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, um eine effiziente und bedarfsgerechte Stromverteilung zu gewährleisten
• Weiträumige Überwachungssysteme, die als Augen und Ohren des Versorgungsunternehmens fungieren und Überlastungen verhindern, indem sie den Stromfluss über große Gebiete hinweg 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 genau bestimmen, um eine schnelle Lösung und minimale Störungen 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. Zeitkritische Vernetzung (TSN) Ermöglicht es Ihnen, diese Nachricht von Ihrem Gerät aus zu senden, sodass sie in Echtzeit auf dem Gerät Ihres Freundes angezeigt wird. Diese garantierte Zustellung und die Minimierung von Jitter sind jedoch nicht möglich, 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 die korrekte Zeitsteuerung von Anwendungen sicherzustellen, müssen alle Geräte zwischen den Hauptuhren und den Boundary Clocks oder normalen Uhren Ihres Netzwerks das Precision Time Protocol (PTP) unterstützen, einen Zeitsynchronisierungsmechanismus gemäß der Definition in IEEE 1588, Standard für ein Präzisionsuhrsynchronisierungsprotokoll für vernetzte Mess- und Steuerungssysteme. Dieses Protokoll ermöglicht eine Zeitgenauigkeit von Nanosekunden. Wenn nur eine Komponente in Ihrem Netzwerk PTP nicht unterstützt, kann es zu einem Netzwerkausfall kommen.

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

Bei Energieversorgungsunternehmen führen Timing-Probleme zu einer Latenz, die die Netzwerke verlangsamt. Wenn Netzwerke nicht für die Unterstützung dieses Genauigkeits- und Präzisionsgrads 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 Betriebsprobleme, die zu Ausfallzeiten führen, schwerwiegende finanzielle und sicherheitsrelevante 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 groß kann Ihr Netzwerk werden – und wie viele Endpunkte kann es verwalten – und dabei immer noch eine genaue Zeitmessung gewährleisten? 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 benötigten Lösungen erhält und weiß, wie diese heute und in Zukunft sicher betrieben und gewartet werden können.

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Passende Ressourcen:

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