Ochrona obwodowa stacji elektroenergetycznych

Pobierz studium przypadku (PDF)

Duże przedsiębiorstwo energetyczne, będące własnością inwestorów, wzmocniło zabezpieczenia obwodów swoich bezobsługowych stacji elektroenergetycznych za pomocą systemu IRONCLAD w związku z powtarzającymi się kradzieżami miedzi oraz federalnym nakazem ochrony obiektów o znaczeniu krytycznym. Typowa stacja obsługuje dwie strefy na jednym procesorze LPU-402, zainstalowanym przez integratora systemów bezpieczeństwa w ciągu kilku dni przy stacji pozostającej przez cały czas pod napięciem, a sygnały alarmowe są przekazywane do istniejącego kanału SCADA za pośrednictwem urządzenia RTU stacji. Tożsamość klienta nie została ujawniona na jego prośbę.

Jaki rodzaj obiektu był chroniony?

Klient to duży, należący do inwestorów zakład energetyczny, który dostarcza energię elektryczną ponad pięciu milionom klientów w 11 stanach. Jego sieć przesyłowa i dystrybucyjna przebiega przez setki podstacji, z których większość jest bezobsługowa: to ogrodzony plac mieszczący transformatory, rozdzielnice, szyny zbiorcze oraz miedzianą sieć uziemiającą, dzięki której praca w stacji jest bezpieczna.

W zwykły dzień nikogo tam nie ma. Zespoły przyjeżdżają na planowane prace konserwacyjne oraz awarie, a najbliższe centrum serwisowe może znajdować się o godzinę lub więcej drogi stamtąd. Pomiędzy wizytami ogrodzenie z siatki i zamykana na kłódkę brama stanowią całą fizyczną obecność obiektu.

Co szło nie tak w tych miejscach?

Kradzieże miedzi miały charakter chroniczny. Złodzieje przecinają ogrodzenie i demontują wszystko, do czego się dosięgną: przewody uziemiające, kable sterownicze, cokolwiek, co ma jakąkolwiek wartość w skupie złomu. Złom jest wart niewiele. Szkody – nie. Ogołocona sieć uziemiająca może sprawić, że stacja będzie niebezpieczna dla kolejnej ekipy, która na nią wejdzie, a skradziony kabel sterowniczy może wyłączyć z eksploatacji transformator lub cały odcinek zasilający do momentu dokonania napraw.

Firma użyteczności publicznej dowiadywała się o tym zazwyczaj po fakcie. Ekipa przyjeżdżała do rutynowych prac i znajdowała przecięte ogrodzenie oraz skradzioną miedź, dni lub tygodnie po włamaniu. W tym momencie nie ma już na co reagować, pozostają jedynie koszty naprawy, ryzyko przerw w dostawach i biurokracja.

Za problemem kradzieży stał większy. Podstacje są celem czegoś więcej niż tylko zbieraczy złomu, a uszkodzenie niewłaściwej stacji w niewłaściwym czasie może wywołać efekt domina daleko poza jedną dzielnicę.

Dlaczego zgodność z przepisami federalnymi ustaliła ten harmonogram?

Standard NERC CIP-014 wymaga od przedsiębiorstw użyteczności publicznej zidentyfikowania swoich najważniejszych stacji przesyłowych, oceny zagrożeń fizycznych dla nich oraz opracowania udokumentowanego planu ochrony dla każdej z nich. Dla tego przedsiębiorstwa oznaczało to przejście od odstraszania, czyli ogrodzeń, klocksów i oznakowania, do wykrywania: wiedzy w momencie, gdy ktoś przekracza obwód.

Mandat ukształtował również założenia projektowe. Rozwiązanie, które sprawdzało się na jednej stacji głównej, było niewystarczające. Przedsiębiorstwo potrzebowało standardowego pakietu, który mogłoby określić w specyfikacji, zaplanować budżetowo i powielać w obiektach bezobsługowych na obszarze obejmującym 11 stanów.

Co zostało zainstalowane?

Przedsiębiorstwo użyteczności publicznej przyjęło za standard IRONCLAD Ochrona Obwodowa Ogrodzenia, kabel czujnika drgań firmy RBtec przeznaczony do ogrodzeń z siatki drucianej i podobnych. Kabel montuje się na siatce ogrodzeniowej, a procesor odczytuje charakterystyczne wzorce drgań związane z cięciem i wspinaniem się, po czym zamyka przekaźnik dla strefy, w której ma miejsce zdarzenie.

Typowa stacja wykorzystuje jeden procesor LPU-402 obsługujący dwie strefy. Każda strefa obejmuje w przybliżeniu do 1000 stóp (305 m) ogrodzenia, co jest wartością większą, niż potrzebuje większość terenów podstacji, więc obie strefy naturalnie dzielą obwód: przednie ogrodzenie i brama na jednej, pozostałe boki na drugiej. Jedna wiązka kabla na linię ogrodzenia obsługuje ogrodzenia o wysokości do 10 stóp (3 m), a procesor znajduje się na terenie obiektu w obudowie o stopniu ochrony NEMA 4X (IP66).

Każda strefa ma własne ustawienia czułości. Strefa bramowa, przez którą odbywa się legalny ruch, jest regulowana inaczej niż linie tylnego ogrodzenia, przy których nie powinno być nikogo.

Jak wdrożono system?

Integrator bezpieczeństwa przeprowadził instalacje, pracując obiekt po obiekcie. Typowa stacja zajmowała kilka dni: oględziny ogrodzenia, zamontowanie kabla czujnikowego, zakończenie w procesorze, okablowanie wyjść przekaźnikowych do stacyjnego RTU, a następnie uruchomienie i strojenie każdej strefy.

Stacje pozostały pod napięciem i w eksploatacji przez cały czas. Całość prac odbywa się w linii ogrodzenia oraz w szafie sterowniczej. Nic w instalacji nie dotyka urządzeń pierwotnego obwodu i nie było potrzebne żadne okno wyłączeń. Miało to znaczenie dla harmonogramu, ponieważ wyłączanie stacji elektroenergetycznych z eksploatacji w celu instalacji sprzętu zabezpieczającego w ogóle nie wchodziło w grę.

Do czego podłącza się system?

Ścieżka alarmowa wykorzystuje infrastrukturę, której dostawca mediów już ufa. Wyjście przekaźnikowe każdej strefy trafia na wejścia bezpotencjałowe w stacyjnym RTU, a alarm przesyłany jest istniejącym kanałem SCADA do centrum sterowania – tą samą drogą, którą przesyłana jest elektryczna telemetria stacji.

Operatorzy widzą alarm z ogrodzenia w taki sam sposób, jak każdy inny punkt stacyjny – w systemie, który i tak monitorują całą dobę, a styk strefowy informuje ich, której strony placu dotyczy zdarzenie. Nie ma tu osobnej umowy na monitorowanie, nowego oprogramowania stacji czołowej ani nowego łącza komunikacyjnego do utrzymania w żadnej lokalizacji.

Co się zmieniło po instalacji?

Zgodnie z zamysłem projektowym próba przekroczenia ogrodzenia powoduje uruchomienie alarmu w centrum kontroli w momencie jej wystąpienia, a nie dopiero podczas kolejnej wizyty ekipy patrolowej. Operator może wysłać ochronę lub służby porządkowe, gdy intruz nadal znajduje się przy ogrodzeniu, a układ strefowy wskazuje służbom interwencyjnym, który odcinek ogrodzenia należy sprawdzić w pierwszej kolejności. Firma RBtec nie opublikowała dotychczas danych dotyczących liczby kradzieży ani liczby alarmów przed i po wdrożeniu tego rozwiązania.

Dla pliku zgodności perymetr generuje obecnie rekord: każdy alarm jest zdarzeniem opatrzonym znacznikiem czasu we własnych systemach zakładu energetycznego, co stanowi rodzaj udokumentowanej zdolności wykrywania, na której opierają się plany bezpieczeństwa CIP-014.

Podstacje stanowią najbardziej oczywisty przykład zachowania prostej ścieżki alarmowej. Stacja już teraz przesyła raporty do centrum sterowania za pośrednictwem systemu SCADA, przekazujemy więc wyjście procesora do RTU jako styk bezpotencjałowy, a własna infrastruktura zakładu energetycznego przesyła je dalej. Pomiędzy ogrodzeniem a operatorem nie ma nic nowego do utrzymania.

Zespół inżynierów RBtec

Co zostało wdrożone

Pobierz studium przypadku (PDF)

Jaki jest następny krok?

W przypadku przedsiębiorstwa energetycznego kluczowymi danymi określającymi pakiet dla stacji elektroenergetycznej są długość ogrodzenia na stację oraz liczba stacji. Większość terenów mieści się w ramach dwóch stref i jednego procesora, więc szacunek jest niemal liniowy: jeden pakiet na stację plus kabel dostosowany do długości ogrodzenia. Prześlij firmie RBtec reprezentatywny rysunek stacji oraz informacje o wielkości floty, a my prześlemy Ci standardową specyfikację pakietu, którą możesz przedstawić integratorowi.

Firma RBtec Perimeter Security Systems zajmuje się produkcją zewnętrznych systemów wykrywania wtargnięć od 1986 roku, a do tej pory zainstalowała ponad 5 000 systemów w 57 krajach.