Электросеть занимает центральное место в нашей повседневной жизни и экономике. Нарушения в его системах могут иметь разрушительные последствия.
Несмотря на то, что постоянная электроэнергия была основной потребностью человека более века; более чем когда-либо энергосистема сталкивается с растущим натиском угроз.
TechNewsWorld поговорил с экспертами в данной области о критическом характере энергосистемы и о том, что можно сделать для укрепления основы инфраструктуры общества.
«Электроэнергия является важным товаром, который движет повседневной жизнью, бизнесом и основными услугами, включая другую критически важную инфраструктуру, такую как системы безопасности, коммуникации, системы доставки газа и даже транспорт, с растущим темпом внедрения электромобилей», Хала Баллуз, президент компании Electric Power Engineers, сообщила TechNewsWorld.
Далее она добавила: «Потребление электроэнергии жителями и предприятиями меняется на секунду, а также на миллисекунды для некоторых устройств, используемых этими конечными потребителями. Электросеть выполняет критически важную и сложную работу по уравновешиванию генерируемой энергии с изменяющимися потребностями потребителей в энергии ».
Содержание статьи
Динамическая защита
Электросеть из-за своей сложности требует наличия сложных систем для защити его.
«Любая угроза или нарушение работы сети может вызвать нарушение этой системы, что может привести к сбою в обеспечении надежного электроснабжения домов, предприятий и другой критически важной инфраструктуры», — пояснил Баллоуз. «Система всегда должна быть в состоянии мгновенно справляться с постоянно меняющимися условиями эксплуатации, включая управление отключениями в инфраструктуре критически важной системы электроснабжения», — посоветовала она
.
Цифровая природа современного мира сделала энергосистему еще более важной в нашем образе жизни. Нарушения в энергетической инфраструктуре создают ужасные, потенциально опасные для жизни ситуации.
«По мере того как мир становится все более оцифрованным, надежность электроснабжения становится все более важной, — сказал TechNewsWorld Майк Эдмондс, коммерческий директор S&C Electric Company. «Независимо от того, переживают ли клиенты солнечный день или находятся в разгаре сильного шторма, они ожидают, что их питание останется включенным.
«Хотя показатели и нормативные стандарты побуждают коммунальные предприятия обеспечивать высокий уровень надежного энергоснабжения своих клиентов, эти показатели часто приводят к разрыву между стандартами коммунальных предприятий и тем, что на самом деле испытывает заказчик».
Многогранные угрозы
Энергосистема сталкивается с множеством угроз, как природных, так и антропогенных. Любая система защиты электросети требует учета всех этих возможных опасностей.
«К основным угрозам для энергосистемы относятся физические угрозы, такие как погодные явления — пожары, наводнения, продолжительные похолодания и ураганы, — которые могут напрямую повредить сетевую инфраструктуру или нарушить поставки топлива и ресурсов, а также усилить угрозы кибербезопасности, — сказал Баллуз.
«Кибератаки могут принимать форму жестких атак — киберфизических — например, когда хакер получает доступ для управления устройством; или мягкая атака, например, когда хакер манипулирует измеренными данными, что приводит к ошибочному принятию оператором решения в ответ на фальсифицированную информацию.
Эти основные угрозы, как правило, представляют собой высокочастотные события с низкой частотой. Они могут происходить не так часто, но когда они случаются, они могут нанести значительный экономический ущерб и привести к гибели людей », — предупредила она
.
С изменением климата погодные явления становятся все более суровыми и представляют все более серьезную угрозу для энергосистемы.
«Природные явления и антропогенные угрозы могут иметь серьезные последствия для энергосистемы», — объяснил TechNewsWorld Стивен Науманн, главный технический советник компании Protect Our Power.
«Большинство людей знакомы с сильными штормами, такими как как ураган Сэнди, вызывающий отключение электричества на северо-востоке; Ураган «Мария», в результате которого Пуэрто-Рико полностью отключился от электричества; экстремально холодная погода, которая повлияла на электросеть в Техасе в феврале 2021 года; и сильная жара, поразившая Калифорнию из-за лесных пожаров.
«Кроме того», он указал, что «космическая погода в виде солнечных бурь может повлиять на энергосистему».
Последствия изменения климата сами по себе многогранны и непредсказуемы.
«Повышенное количество тепла в результате изменения климата снижает эффективность тепловых генераторов и линий электропередач, более частые и более сильные штормы также могут повредить энергосистему», — сказал TechNewsWorld Рик О’Коннелл, исполнительный директор GridLab. «Лесные пожары и их дым также угрожают линиям электропередач».
Почти каждый компонент энергосистемы является привлекательной и потенциально прибыльной целью для злоумышленников, которые могут воспользоваться ее относительно легким доступом и существенным воздействием сбоев.
«Два основных типа антропогенных угроз — это физические атаки и кибератаки на электросети», — сказал Науманн. «В настоящее время кибератаки вызывают наибольшее беспокойство, особенно если они инициируются национальными государствами, такими как Россия, Китай, Иран или Северная Корея».
Стратегия сегментации
Одним из ключей к защите энергосистемы является чтобы сделать его более трудным для уничтожения, чтобы он мог противостоять множеству угроз.
«Чтобы построить более надежную и отказоустойчивую сеть, коммунальные предприятия могут использовать множество подходов», — пояснил Эдмондс. «Одним из наиболее эффективных способов является установка интеллектуальных устройств, которые позволяют увеличить сегментацию сети, что означает, что при отключении электричества это затронет наименьшее возможное количество клиентов.
«Сегментирование с помощью интеллектуальных устройств, которые могут автоматически проверять наличие неисправностей, восстанавливать питание и перенаправлять сеть, снижает влияние отключений на коммунальные предприятия и их клиентов».
Строительство подземных инженерных систем и внедрение новых технологий также стратегии, которые можно использовать для усиления и защиты сети.
«Другая тактика включает подземные инженерные системы, которые позволяет создавать ячеистые сети и заменять традиционную технологию предохранителей технологией автоматического повторного включения », — пояснил Эдмондс. «Оба подхода могут предотвратить переход временных отказов в постоянные отключения».
Все более сложная сеть требует сложных стратегий снижения угроз, которые развиваются вместе с самой сетью.
«Проблемы в электрических системах могут распространяться и обостряться очень быстро, если не будут приняты надлежащие меры безопасности», — отметил Баллуз. «Электроэнергетическая промышленность разработала сеть защитных операционных стратегий для поддержания надежности, основанную на предположении, что оборудование может и будет время от времени неожиданно выходить из строя.
Group Effort
«Этот принцип выражается в требовании, чтобы система работала так, чтобы гарантировать, что она останется в безопасном состоянии после неожиданной потери наиболее важного генератора или передающего оборудования».
Сотрудничество между организациями — еще одно требование для сильной и устойчивой энергосистемы.
«Восстановление после серьезной угрозы столкновения требует сотрудничества между всеми заинтересованными сторонами в системе, которая предназначена для быстрого восстановления после события», — сказал Баллуз. «В прошлом при проектировании таких систем основное внимание уделялось сетевому оборудованию, что является необходимым приоритетом, но теперь этого недостаточно.
«С ростом числа активных участников и технологий на границе энергосистемы важно сосредоточиться сейчас на тщательном определении архитектуры этой развивающейся системы, а также на ролях и обязанностях каждой заинтересованной стороны как с экономической точки зрения, так и с точки зрения надежности. аспекты ».
Учитывая все существующие сегодня угрозы и уязвимости, всем жизненно важно работать вместе для защиты все более сложной и, следовательно, все более уязвимой системы.
«Коммунальные предприятия и правительство должны работать вместе, чтобы защититься от возникающих угроз и повысить отказоустойчивость электросети», — сообщил Науманн.
«Устойчивость включает не только меры по остановке атаки, но и инвестиции для минимизации негативного воздействия любой успешной атаки и способность быстро оправиться от последствий любой атаки», — продолжил он.
«Конечно, это означает, что по мере развития угроз инвестиции, обучение, процессы и учения должны продолжать адаптироваться, а коммунальные предприятия и правительство должны действовать на основе извлеченных уроков».
