采用 IEC 61850 智能電網技術來升級既有的電網勢在必行而且性價比很高，無需從零開始重新搭建整個網絡。盡管 IEC 61850 標準技術具有提高效率和韌性等優勢，但智能化改造仍面臨不少挑戰，例如將傳統電力系統集成至 IEC 61850 網絡、解決安全問題等。克服這些挑戰需周密計劃并使用合適的工具和技術，有助于簡化變電站改造的協議網關即為理想選擇之一。
智能電網是什么？
智能電網是集多種技術于一身的先進電網，讓電力服務更高效可靠、更可持續。智能電網也是一個龐大復雜的系統，由發電、輸電、配電、用電等多個子系統組成。這些系統依靠先進通信及控制技術互聯互通。智能電網還通過這些技術實時監管電流，實現可再生能源電力并網，全面提高電網韌性。智能電網發展的一個重要趨勢是采用 IEC 61850 協議。該協議目前廣泛應用于能源系統，為通信和互操作提供全面框架。
廣泛采用 IEC 61850 協議
不同于 DNP3、IEC 101/104 等能源協議，IEC 61850 專為滿足電力系統要求而設計。與那些側重特定方面的協議也不同，IEC 61850 是涵蓋設備配置、數據模型、通信、配置管理的綜合性標準。IEC 61850 協議可確保更一致、統一的系統設計，對現代電網的高效運行和管理至關重要。
統一協議的益處有目共睹，世界各國紛紛對標 IEC 61850，調整本國政策。隨著智能電網不斷發展，將現有基礎設施與 IEC 61850 系統集成變得愈發重要。
集成 IEC 61850 系統的挑戰
由于用 IEC 61850 系統全面替換現有基礎設施成本高昂，升級改造現有電網成為更合適的選擇，以此讓既有資產發揮最大價值。然而，將現有電力系統與 IEC 61850 通信網絡互聯十分復雜，因為現場使用的工業協議各不相同。此外，將 IEC 61850 設備接入既有網絡也會引發對安全問題的擔憂。
挑戰 1：復雜協議令人頭疼
改造既有電力系統時可能要面對各類協議，如 SCADA 系統或終端設備常用的 DNP3、IEC 101、IEC 104 等。有時還需集成 Modbus PLC 設備。系統中所有既有智能電子設備 (IED) 需同時連接和管理。運維人員不僅面臨協議轉換的巨大挑戰，同時肩負集成所有設備的關鍵任務。因此，IEC 61850 網絡具備統一協議和策略等功能尤其重要。
挑戰 2：無法承受故障停機
關鍵電力系統無法承受任何故障停機。因此，保護電力系統免遭自然災害、人為錯誤、網絡攻擊等外部因素影響很有必要。現場運維人員可能還需處置老化、絕緣擊穿、機械問題、過熱等原因導致的設備故障。雷擊、地震等天災也易損壞設備和網絡。如有意外停機發生，當務之急是迅速確定問題根源，讓網絡盡快恢復正常。
挑戰 3：網絡威脅日益嚴峻
關鍵基礎設施面臨越來越多網絡威脅，其中變電站成為惡意攻擊的主要目標。只需破解某一節點的默認密碼即可進行全網攻擊。網絡一旦被攻破，黑客就能利用純文本配置文件發動攻擊或通過 DDoS 攻擊使基礎設施陷入癱瘓。因此，運維人員必須始終對網絡安全風險保持警惕，采取有效手段做到未雨綢繆。
專為輕松升級變電站而設計的協議網關
變電站現代化要靠大量資源作支撐，還需不同領域專業人士鼎力相助。電網智能化提出三大關鍵要求：簡化變電站改造；利用有效工具應對常見挑戰；降低網絡安全風險。
而要滿足這些要求的關鍵在于選擇合適的協議網關。為在變電站改造過程中實現順暢協議轉換，Moxa 推出 MGate IEC 61850 系列等滿足特定要求、具備多項重要功能的協議網關。
1. 更快設置：需連接至 IEC 61850 網絡的既有系統通常采用 DNP3、IEC 101、IEC 104、Modbus 等協議進行通信。在多協議條件下建立 IEC 61850 通信十分復雜，尤其涉及編輯 SCL 文件。SCL 文件是標準文件格式，用于確保來自不同廠商、使用不同協議的設備能夠互操作。MGate IEC 61850 網關具備用戶友好型 SCL 文件生成功能，能省去使用其他工程工具的成本和麻煩，且能簡化設備配置，讓您的通信建立過程化繁為簡。
2. 減少停機：一旦通信錯誤發生，快速響應極為關鍵。MGate IEC 61850 網關配備內置診斷工具，可迅速確定問題根源。此外，測試模式 (IEC 61850-7-4) 讓運維人員可在正式部署前模擬并測試配置，從而最大程度減少網絡故障停機，確保系統持續穩定運行。否則，運維人員可能不得不投入大量時間手動斷開、重置、重連每一節點。
3. 安全通信：網絡安全對變電站而言至關重要。為增強變電站的網絡安全，MGate IEC 61850 網關提供 IEC 61850 MMS 通信加密 (SSL) 并遵循 IEC 62443 和 NERC CIP 標準，實現通信協議加密。此外，MGate 通過內置檢測功能支持 DDoS 防御，能及時發現異常數據包并提醒運維人員快速響應。最后，IEC 61850 協議網關可在配置文件導出過程中進行加密，保證文件安全。
總結
當前，智能電網不斷發展，IEC 61850 標準日益普及，升級改造現有變電站已勢在必行。MGate IEC 61850 協議網關解決方案走在智慧轉型最前沿，有力保障既有基礎設施與現代智能電網系統實現無縫集成。這些網關可簡化協議轉換，優先保障安全性，提供用戶友好型配置工具，助力構筑更高效可靠、面向未來的能源基礎設施體系。我們正朝著智能電網時代不斷前進，積極擁抱先進技術，讓現有資產發揮最大價值，確保順利邁入能源管理新未來。