Case Study: Rozwój platformy zabezpieczeń i sterowania dla cyfrowych stacji elektroenergetycznych
Budowa nowej generacji systemów Protection & Control to wyzwanie łączące rygorystyczne wymogi bezpieczeństwa z potrzebą pełnej modularności. Case study opisuje proces tworzenia zaawansowanej platformy zabezpieczeń, która dzięki wirtualizacji funkcji i architekturze usługowej redefiniuje standardy niezawodności w cyfrowych rozdzielniach i systemach krytycznych.
Wyzwanie: Stworzenie bezpiecznego i skalowalnego systemu dla energetyki
Klient z sektora energetycznego planował wdrożenie nowej platformy zabezpieczeń i sterowania dla najbardziej wymagających aplikacji – dużych stacji elektroenergetycznych, systemów przemysłowych o znaczeniu krytycznym oraz cyfrowych rozdzielni . Celem było stworzenie rozwiązania modularnego i bezpiecznego, które uprości cały cykl życia urządzenia – od konfiguracji, przez testowanie, aż po eksploatację i utrzymanie.
Architektura i funkcjonalności oprogra
Rozwiązanie: Architektura usługowa i wirtualizacja funkcji zabezpieczeń
Zespół inżynierów oprogramowania był zaangażowany od samego początku projektu, współtworząc architekturę oprogramowania i realizując kluczowe komponenty:
- rozwój oprogramowania układowego, w tym algorytmów zabezpieczeń oraz obsługi cyfrowych strumieni pomiarowych,
- stworzenie nowego narzędzia inżynierskiego do konfiguracji i zarządzania wieloma typami urządzeńnia
- implementacja mechanizmów cyberbezpieczeństwa, takich zarządzanie dostępem,
- przeprowadzenie kompleksowych testów.
Technologie i narzędzia: C++, Linux Embedded i precyzyjna synchronizacja (PTP)
Projekt wymagał zastosowania stosu technologicznego gwarantującego najwyższą wydajność i niezawodność w czasie rzeczywistym. Zdecydowaliśmy się na odejście od monolitycznych rozwiązań na rzecz nowoczesnej konteneryzacji i systemów wbudowanych.
- Firmware: C/C++, Linux embedded, wielowątkowość, konteneryzacja
- Synchronizacja: IEEE 1588 (PTP), precyzyjne sterowanie czasem próbkowania
- UI/UX: projektowanie interfejsu dotykowego, nowoczesne biblioteki graficzne
- Narzędzie inżynierskie: aplikacja desktopowa/webowa z wizualizacją schematów, konfiguracją offline/online, wsparciem AI
- Testowanie: symulatory cyfrowe czasu rzeczywistego, automatyczne testy UI, testy obciążeniowe i cyberbezpieczeństwa
Tak dobrany stack technologiczny pozwolił na osiągnięcie precyzji sterowania wymaganej w infrastrukturze krytycznej przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności nowoczesnego software’u.
Integracja: Cyfrowe rozdzielnie, Chmura i Edge Computing
Kluczowym wymogiem projektowym była pełna interoperacyjność przekaźnika
Kluczowym aspektem nowej platformy była jej otwartość. System został zaprojektowany tak, aby płynnie komunikować się zarówno z nowoczesnymi cyfrowymi rozdzielniami, jak i starszą infrastrukturą, pełniąc rolę pomostu technologicznego.
- Cyfrowe rozdzielnie: obsługa cyfrowych pomiarów, integracja z czujnikami i modułami scalającymi
- Systemy SCADA i sterowania: pełna zgodność z nowoczesnymi protokołami komunikacyjnymi i rozszerzonymi modelami danych
- Chmura i edge computing: możliwość przesyłania danych do aplikacji chmurowych, otwarte API dla integracji z systemami zewnętrznymi
- Schematy międzyurządzeniowe: koordynacja zabezpieczeń między wieloma urządzeniami, np. w przypadku detekcji łuku
- Integracja wsteczna: obsługa starszych protokołów i urządzeń, umożliwiająca modernizację bez wymiany całej infrastruktury
Wyzwania projektowe: Od wirtualizacji po certyfikację
Realizacja tak złożonego systemu wiązała się z pokonaniem szeregu barier technicznych, szczególnie w obszarze wirtualizacji funkcji, które tradycyjnie były ściśle powiązane ze sprzętem.
- Modularność i skalowalność: zastosowanie architektury usługowej, umożliwiającej dynamiczne dodawanie i usuwanie modułów
- Wirtualizacja: stworzenie warstwy abstrakcji sprzętowej, umożliwiającej uruchomienie logiki zabezpieczeń w środowisku serwerowym
- Nowe doświadczenie użytkownika: projektowanie interfejsu dotykowego i narzędzia inżynierskiego z uwzględnieniem potrzeb użytkowników
- Wysoka wydajność: optymalizacja algorytmów zabezpieczeń, synchronizacja czasowa na poziomie mikrosekund
- Certyfikacja i zgodność: przygotowanie dokumentacji testowej, szybkie reagowanie na niezgodności, wykorzystanie cyfrowych bliźniaków do testów
Efekty: Gotowość na przyszłość i niższy koszt eksploatacji (TCO)
Finalny produkt to nie tylko urządzenie, ale kompletny ekosystem, który redefiniuje standardy w branży automatyki energetycznej. Dzięki wdrożonym innowacjom klient zyskał przewagę konkurencyjną na lata.
- Gotowość na przyszłość: możliwość wdrożenia zabezpieczeń jako aplikacji wirtualnej lub urządzenia fizycznego
- Uproszczona eksploatacja: intuicyjny interfejs, automatyczne tryby testowe, skrócenie czasu uruchomienia i analizy awarii
- Integracja z systemami zarządzania energią: dostarczanie danych operacyjnych i diagnostycznych do nadrzędnych platform
- Elastyczność i bezpieczeństwo: możliwość dostosowania do nowych wymagań bez konieczności wymiany sprzętu, zgodność z normami cyberbezpieczeństwa
- Wartość dla klienta końcowego: niższy całkowity koszt posiadania, większa niezawodność i bezpieczeństwo infrastruktury
- Wartość dla partnera technologicznego: potwierdzenie kompetencji w zakresie rozwoju złożonych systemów, przyspieszenie cyklu innowacji, umocnienie pozycji lidera technologicznego
Projekt ten potwierdził, że zaawansowane techniki inżynierii oprogramowania mogą i powinny być stosowane w najbardziej wymagających sektorach przemysłu.
Nasze doświadczenie w realizacji krytycznych systemów dla energetyki pozwala nam dostarczać rozwiązania bezpieczne i skalowalne. Zobacz pełen zakres naszych kompetencji na stronie Energy lub skontaktuj się z nami, aby omówić Twoje wyzwania.
Zobacz inne case studies
Już dziś możemy pomóc Ci rosnąć
Porozmawiajmy, jak możemy wesprzeć Twój biznes
Monika Radomska
Sales Manager