vPAC è l'acronimo di "virtual Protection, Automation and Control" (protezione, automazione e controllo virtuali). Indica le funzioni di protezione e controllo che operano sotto forma di software anziché tramite relè dedicati. Rappresenta l'aspetto della virtualizzazione delle sottostazioni incentrato sulla protezione.

Qual è la differenza tra una sottostazione digitale e una sottostazione virtualizzata?

Una sottostazione digitale sostituisce il cablaggio in rame per i segnali con sistemi di comunicazione basati su Ethernet, come lo standard IEC 61850. Una sottostazione virtualizzata modifica il luogo in cui vengono eseguite le funzioni, trasferendo sia quelle software che quelle hardware, come i relè di protezione, su un’infrastruttura condivisa. I due concetti sono correlati e la virtualizzazione si basa spesso su una struttura digitale.

Perché le aziende di servizi pubblici sono interessate alla virtualizzazione?

Il fattore principale è rappresentato dall’economia del ciclo di vita. La virtualizzazione consente di rendere indipendenti i cicli di aggiornamento del software e dell’hardware, il che modifica il costo di manutenzione di una sottostazione nel corso dei suoi 30-40 anni di vita utile. La complessità della rete e il carico operativo sono fattori secondari.

Che cos’è la virtualizzazione a livello di stazione?

La virtualizzazione a livello di sottostazione consiste nell'eseguire le funzioni a livello di sottostazione, quali HMI, SCADA, comunicazione tramite gateway e strumenti di ingegneria, in un ambiente virtualizzato. Le funzioni di protezione e controllo rimangono su dispositivi dedicati o su piattaforme di protezione virtualizzate specializzate.

Qual è la differenza tra vPAC e la virtualizzazione a livello di stazione?

vPAC copre le funzioni di protezione, automazione e controllo eseguite a livello software. La virtualizzazione a livello di sottostazione riguarda i livelli HMI, SCADA e gateway. Questi livelli interessano diverse parti della sottostazione e presentano vincoli in tempo reale diversi, motivo per cui vengono spesso implementati in fasi diverse.

Da dove dovrebbe partire un’azienda di servizi pubblici per avviare la virtualizzazione delle sottostazioni?

La maggior parte delle utilities parte a livello di stazione, poiché le funzioni HMI, SCADA e gateway non sono soggette agli stessi vincoli di tempo reale della protezione. Ciò consente di adottare la virtualizzazione con rischi limitati, mentre la protezione segue il proprio percorso.

È possibile utilizzare zenon per la virtualizzazione a livello di stazione?

Sì. zenon i posiziona proprio come layer a livello di sottostazione in una sottostazione virtualizzata, in esecuzione su macchine virtuali o container. Si integra con sistemi di protezione dedicati o piattaforme di protezione virtualizzate, consentendo così alle aziende di servizi pubblici di adottare la virtualizzazione a livello di sottostazione indipendentemente dal livello di protezione.

zenon funziona in un ambiente virtualizzato?

Sì. zenon funziona su macchine virtuali e container e offre funzionalità a livello di sottostazione, quali HMI, SCADA, gestione degli allarmi, registrazione degli eventi e comunicazione tramite gateway nelle sottostazioni virtualizzate.

zenon è una piattaforma vPAC?

No. zenon non offre funzioni di protezione né le virtualizza. Fornisce il livello software a livello di sottostazione ed è indipendente dal fornitore, supportando sottostazioni convenzionali, digitali e virtualizzate con funzionalità di HMI, SCADA e Gateway.

Le sottostazioni virtualizzate sostituiranno quelle tradizionali?

Non immediatamente. La maggior parte delle aziende di servizi pubblici gestirà contemporaneamente, per anni, sottostazioni convenzionali, digitali e virtualizzate. La transizione è determinata dal ciclo di vita delle infrastrutture e avviene gradualmente, una sottostazione alla volta.

Che cos’è la virtualizzazione delle sottostazioni?

La virtualizzazione delle sottostazioni consiste nell’eseguire il software di automazione delle sottostazioni su un’infrastruttura informatica condivisa anziché su hardware dedicato. Le funzioni che un tempo richiedevano un’unità fisica dedicata diventano istanze software su un server, separando così il ciclo di vita del software da quello dell’hardware. Questo articolo spiega quali sono i cambiamenti, quali sono i limiti e in che modo le aziende di servizi pubblici stanno adottando gradualmente questa soluzione.

Caratteristiche principali

La virtualizzazione delle sottostazioni prevede l'esecuzione di software di automazione su un'infrastruttura condivisa anziché su hardware dedicato, separando il ciclo di vita del software da quello dell'hardware.
Si tratta di un’evoluzione dell’architettura delle sottostazioni digitali, non di una sua sostituzione. Si basa sulle fondamenta di comunicazione fornite dalla norma IEC 61850.
I fattori trainanti principali sono l’economia del ciclo di vita, la complessità della rete derivante dalle risorse energetiche distribuite e il carico operativo legato alla gestione di un parco di sottostazioni in continua crescita.
Le funzioni di protezione in tempo reale rimangono l'ambito più impegnativo per la virtualizzazione, motivo per cui l’adozione sta avvenendo gradualmente e a diversi livelli.
La virtualizzazione a livello di stazione rappresenta il punto di partenza pratico, poiché le funzioni HMI, SCADA e gateway non presentano gli stessi vincoli in tempo reale della protezione.
zenon gira su macchine virtuali e container e fornisce il livello di stazione all’interno di un ambiente di sottostazione virtualizzato, insieme a sistemi di protezione dedicati.

Che cos’è vPAC?

vPAC è l’acronimo di “virtual Protection, Automation and Control” (protezione, automazione e controllo virtuali). Descrive le funzioni di protezione e controllo eseguite come software anziché tramite relè dedicati, e rappresenta l’aspetto della virtualizzazione delle sottostazioni incentrato sulla protezione. La categoria più ampia comprende anche concetti quali gli IED virtuali, che eseguono la logica di protezione e controllo sotto forma di software.

La virtualizzazione e la digitalizzazione sono concetti correlati ma distinti. Una sottostazione digitale sostituisce il cablaggio in rame con una comunicazione basata su Ethernet, come lo standard IEC 61850. La virtualizzazione delle sottostazioni modifica il luogo in cui viene eseguito il software.

Perché le aziende di servizi pubblici stanno adottando la virtualizzazione delle sottostazioni?

Diversi fattori stanno spingendo il settore a riconsiderare le modalità di implementazione e manutenzione dell’automazione delle sottostazioni.

Le apparecchiature primarie di una sottostazione hanno una durata compresa tra i 30 e i 40 anni, mentre l’hardware secondario di automazione dura in genere dai 12 ai 15 anni. Nel corso della vita utile di una singola sottostazione, ciò comporta diverse sostituzioni complete del sistema di automazione. La virtualizzazione consente al software di sopravvivere all’hardware su cui gira, il che rappresenta l’argomento più forte a favore di questo modello.

Le risorse energetiche distribuite, quali l’energia solare, eolica e l’accumulo in batterie, vengono collegate su una scala per la quale la rete non era stata originariamente progettata. Ciò pone nuove esigenze riguardo alle modalità di controllo e monitoraggio delle sottostazioni.

Le aziende di servizi pubblici stanno costruendo e potenziando un numero sempre maggiore di sottostazioni, gestendo al contempo un parco di impianti esistenti in continua crescita. Gestire tale carico di lavoro con concetti di automazione incentrati sull’hardware diventa più difficile man mano che il parco si espande.

Quali sono i vantaggi della virtualizzazione delle sottostazioni?

La virtualizzazione modifica il rapporto tra software e hardware, poiché diverse funzioni possono essere eseguite su un'infrastruttura condivisa anziché richiedere ciascuna un proprio dispositivo. La conseguenza più evidente è che i cicli di aggiornamento di software e hardware diventano indipendenti. È possibile sostituire un server senza dover riprogettare l’applicazione che vi gira sopra. Il software rimane, mentre l’infrastruttura sottostante viene rinnovata. Questo rappresenta l’opposto del modello tradizionale, in cui la sostituzione di un dispositivo comporta la sostituzione della funzione che esso svolge.

Le funzioni che in precedenza richiedevano unità separate ora condividono l’infrastruttura, il che riduce l’ingombro fisico del sistema di automazione. Questo aspetto è meno rilevante nelle grandi sottostazioni di trasmissione e più importante negli ambienti di distribuzione e industriali, dove lo spazio e il controllo ambientale sono spesso limitati.

È possibile implementare funzioni aggiuntive come istanze software anziché come nuovi dispositivi hardware. Per le aziende di servizi pubblici che gestiscono la crescita e i cambiamenti all’interno di un parco impianti, ciò semplifica l’adattamento del sistema di automazione senza dover ricorrere a una riprogettazione completa dell’hardware.

È possibile virtualizzare le funzioni di protezione?

Le funzioni di protezione possono essere virtualizzate, ma si tratta comunque di un campo specialistico. Esse operano entro limiti di latenza rigorosi, misurati in millisecondi, e la loro esecuzione come componenti software virtualizzati introduce ulteriori livelli tra l’applicazione e la rete, il che potrebbe ridurre il determinismo di esecuzione. Soddisfare tali requisiti temporali in un ambiente di sottostazione vPAC rappresenta una vera e propria sfida ingegneristica. La protezione virtualizzata esiste come categoria, ma la sua adozione sta avvenendo gradualmente e a diversi livelli.

Al di là della questione tecnica, altre due considerazioni influenzano l’adozione. Con i dispositivi dedicati, il guasto di un’unità interessa solo una parte limitata del sistema. Gli ambienti virtualizzati concentrano le funzioni su un numero minore di componenti, il che può apparire meno robusto da una prospettiva incentrata sull’hardware, anche quando la ridondanza è progettata per garantire una disponibilità comparabile. Costruire fiducia nel modello richiede tempo.

Il divario di competenze è spesso il vincolo più lento da risolvere. La virtualizzazione delle sottostazioni si colloca all’incrocio tra tecnologia operativa e tecnologia dell’informazione, e la gestione di una sottostazione virtualizzata richiede competenze che molte aziende di servizi pubblici stanno ancora sviluppando. Ciò comporta formazione e cambiamento organizzativo tanto quanto la tecnologia stessa.

Per le aziende di servizi pubblici che desiderano iniziare senza affrontare il livello di protezione, la virtualizzazione a livello di sottostazione rappresenta il percorso a minor rischio. Essa riguarda le funzioni HMI, SCADA e gateway, che non presentano gli stessi vincoli in tempo reale.

In che modo zenon supporta le sottostazioni virtualizzate?

zenon funziona su macchine virtuali e container. Ciò significa che la piattaforma software può essere implementata su un'infrastruttura condivisa all'interno di un ambiente di sottostazione virtualizzata, fornendo le funzioni a livello di sottostazione su cui fanno affidamento operatori e ingegneri: HMI, SCADA, gestione degli allarmi, registrazione degli eventi, comunicazione tramite gateway e strumenti di ingegneria.

zenon si posiziona come station-level layer all’interno di una sottostazione virtualizzata. Le funzioni di protezione operano parallelamente, sia su dispositivi dedicati che su piattaforme di protezione virtualizzate specializzate. zenon è progettato per integrarsi con entrambe, in modo che le aziende di servizi pubblici possano adottare la virtualizzazione a livello di stazione mentre la protezione segue il proprio percorso.

Ciò che zenon fornisce è il livello software che consente alle sottostazioni virtualizzate, digitali e convenzionali di funzionare insieme. Poiché zenon è indipendente dal fornitore e supporta i protocolli utilizzati in tutti e tre gli ambienti, inclusi IEC 61850, DNP3 e IEC 60870-5-101/104, la stessa piattaforma può operare in un ambiente misto. Man mano che le utilities si orientano gradualmente verso la virtualizzazione delle sottostazioni, il livello software a livello di stazione rimane coerente mentre l’infrastruttura sottostante cambia.

In che modo le aziende di servizi pubblici passano alle sottostazioni virtualizzate?

La maggior parte delle aziende di servizi pubblici gestirà contemporaneamente sottostazioni convenzionali, digitali e virtualizzate per anni. La transizione è determinata dal ciclo di vita delle risorse piuttosto che da un unico programma, e avviene sottostazione per sottostazione man mano che le apparecchiature raggiungono la fine della loro vita utile.

Non si tratta di una situazione insolita. Il passaggio dalle sottostazioni convenzionali a quelle digitali ha seguito lo stesso schema e molte aziende gestiscono ancora entrambe le tipologie. La questione pratica non è se virtualizzare tutto in una volta, ma da dove iniziare e come mantenere gestibile un parco impianti misto.

La risposta, per la maggior parte delle aziende di servizi pubblici, è la virtualizzazione a livello di stazione. La virtualizzazione a livello di stazione implica l’esecuzione delle funzioni HMI, SCADA e gateway in un ambiente virtualizzato, mentre la protezione e il controllo rimangono su dispositivi dedicati. Poiché queste funzioni non presentano gli stessi vincoli in tempo reale della protezione, il profilo di rischio è inferiore e i benefici sono disponibili più rapidamente.

Il livello software a livello di sottostazione rappresenta un punto di partenza pratico. Non presenta gli stessi vincoli in tempo reale della protezione, quindi può essere eseguito in un ambiente di sottostazione virtualizzato con un rischio limitato. Le aziende di servizi pubblici possono adottare la virtualizzazione a questo livello, lasciando le funzioni di protezione su dispositivi dedicati, ed espandersi da lì man mano che la tecnologia e le proprie capacità maturano.

Domande frequenti sulla virtualizzazione delle sottostazioni

La virtualizzazione delle sottostazioni consiste nell'eseguire il software di automazione delle sottostazioni su un'infrastruttura informatica condivisa anziché su dispositivi hardware dedicati. Le funzioni che tradizionalmente richiedevano un'unità fisica dedicata diventano istanze software in esecuzione su server.
Una sottostazione digitale sostituisce il cablaggio in rame per i segnali con sistemi di comunicazione basati su Ethernet, come lo standard IEC 61850. Una sottostazione virtualizzata modifica il luogo in cui vengono eseguite le funzioni, trasferendo sia quelle software che quelle hardware, come i relè di protezione, su un’infrastruttura condivisa. I due concetti sono correlati e la virtualizzazione si basa spesso su una struttura digitale.
Sì, ma rimane un settore specialistico. Le funzioni di protezione hanno requisiti rigorosi in termini di tempo reale, misurati in millisecondi, e soddisfare tali requisiti in un ambiente di sottostazione virtualizzata rappresenta una vera e propria sfida ingegneristica. Ecco perché l’adozione sta avvenendo in modo graduale e a diversi livelli.
vPAC copre le funzioni di protezione, automazione e controllo eseguite a livello software. La virtualizzazione a livello di sottostazione riguarda i livelli HMI, SCADA e gateway. Questi livelli interessano diverse parti della sottostazione e presentano vincoli in tempo reale diversi, motivo per cui vengono spesso implementati in fasi diverse.
Sì. zenon i posiziona proprio come layer a livello di sottostazione in una sottostazione virtualizzata, in esecuzione su macchine virtuali o container. Si integra con sistemi di protezione dedicati o piattaforme di protezione virtualizzate, consentendo così alle aziende di servizi pubblici di adottare la virtualizzazione a livello di sottostazione indipendentemente dal livello di protezione.
No. zenon non offre funzioni di protezione né le virtualizza. Fornisce il livello software a livello di sottostazione ed è indipendente dal fornitore, supportando sottostazioni convenzionali, digitali e virtualizzate con funzionalità di HMI, SCADA e Gateway.

vPAC è l'acronimo di "virtual Protection, Automation and Control" (protezione, automazione e controllo virtuali). Indica le funzioni di protezione e controllo che operano sotto forma di software anziché tramite relè dedicati. Rappresenta l'aspetto della virtualizzazione delle sottostazioni incentrato sulla protezione.
Il fattore principale è rappresentato dall’economia del ciclo di vita. La virtualizzazione consente di rendere indipendenti i cicli di aggiornamento del software e dell’hardware, il che modifica il costo di manutenzione di una sottostazione nel corso dei suoi 30-40 anni di vita utile. La complessità della rete e il carico operativo sono fattori secondari.
La virtualizzazione a livello di sottostazione consiste nell'eseguire le funzioni a livello di sottostazione, quali HMI, SCADA, comunicazione tramite gateway e strumenti di ingegneria, in un ambiente virtualizzato. Le funzioni di protezione e controllo rimangono su dispositivi dedicati o su piattaforme di protezione virtualizzate specializzate.
La maggior parte delle utilities parte a livello di stazione, poiché le funzioni HMI, SCADA e gateway non sono soggette agli stessi vincoli di tempo reale della protezione. Ciò consente di adottare la virtualizzazione con rischi limitati, mentre la protezione segue il proprio percorso.
Sì. zenon funziona su macchine virtuali e container e offre funzionalità a livello di sottostazione, quali HMI, SCADA, gestione degli allarmi, registrazione degli eventi e comunicazione tramite gateway nelle sottostazioni virtualizzate.
Non immediatamente. La maggior parte delle aziende di servizi pubblici gestirà contemporaneamente, per anni, sottostazioni convenzionali, digitali e virtualizzate. La transizione è determinata dal ciclo di vita delle infrastrutture e avviene gradualmente, una sottostazione alla volta.

Tendenze e sviluppi futuri della norma IEC 61850 e di zenon

Nell’analizzare il ruolo della norma IEC 61850 e di zenon, è importante tenere presenti le tendenze e gli sviluppi futuri. Per far fronte ai requisiti sempre più stringenti, dovuti alla crescente dinamicità e alla domanda di energia elettrica, le aziende del settore energetico devono rendere le proprie infrastrutture a prova di futuro e migliorare la propria efficacia operativa. Poiché la sicurezza informatica riveste un ruolo sempre più importante nei sistemi digitalizzati, il settore energetico deve garantire la protezione contro le minacce informatiche. Inoltre, la crescente attenzione a livello globale verso la sostenibilità e le politiche a emissioni zero evidenzia la necessità di abbandonare le tradizionali fonti energetiche fossili a favore di quelle rinnovabili distribuite. zenon è ben posizionata per affrontare queste sfide, con lo sviluppo dell’interfaccia utente e le soluzioni per le reti intelligenti in prima linea nel proprio percorso di sviluppo. Siamo entusiasti di scoprire cosa riserva il futuro ai nostri clienti, allo standard IEC 61850 e a zenon.

Per informazioni più dettagliate sulle funzionalità e sulla conformità all’implementazione dei driver e delle funzioni relativi alla norma IEC 61850 in zenon, non esitate a contattarci.

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