ISSN 1847-3938 organizer 35th international convention 35. međunarodni skup May 21-25, 2012, Opatija - Adriatic Coast, Croatia 21.-25. svibnja 2012. Opatija - Jadranska obala, Hrvatska with mipro to knowledge society s miprom u društvo znanja Lampadem tradere HEP information i communication technology in the electric power sector informacijska i komunikacijska tehnologija u elektroprivrednoj djelatnosti MIPRO 2012 Jubilee 35th International Convention Jubilarni 35. Međunarodni skup May/Svibanj 21 – 25, 2012 Opatija, Croatia Proceedings Zbornik radova seminara INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY IN THE ELECTRIC POWER SECTOR INFORMACIJSKA I KOMUNIKACIJSKA TEHNOLOGIJA U ELEKTROPRIVREDNOJ DJELATNOSTI Edited by / Urednici: Ivan Šturlić Josip Kljaić organized by / organizator MIPRO Croatian Society under the auspices of / pod pokroviteljstvom Ministry of Science, Education and Sports of the Republic of Croatia Ministry of the Maritime Affairs, Transport and Infrastructure of the Republic of Croatia Croatian Chamber of Economy Primorsko-Goranska County City of Rijeka City of Opatija Croatian Post and Electronic Communications Agency IEEE Region 8 co-organizers / suorganizatori University of Rijeka, Croatia University of Zagreb, Croatia IEEE Croatia Section IEEE Croatia Section Computer Chapter IEEE Croatia Section Electron Devices/Solid – State Circuits Societies Joint Chapter IEEE Croatia Section Education Chapter Faculty of Engineering, University of Rijeka, Croatia Faculty of Electrical Engineering and Computing (FER), University of Zagreb, Croatia Ruđer Bošković Institute, Zagreb, Croatia Faculty of Maritime Studies, University of Rijeka, Croatia Faculty of Organization and Informatics, University of Zagreb, Varaždin, Croatia Croatian Post and Electronic Communications Agency Croatian Electricity Company (HEP), Zagreb, Croatia T-Croatian Telecom, Zagreb, Croatia Ericsson Nikola Tesla, Zagreb, Croatia Končar - Electrical Industries, Zagreb, Croatia Nokia Siemens Networks Siemens, Zagreb, Croatia VIPnet, Zagreb, Croatia Micro-Link, Zagreb, Croatia Jadranska ulaganja, Zagreb, Croatia sponsors / sponzori Croatian Electricity Company (HEP), Zagreb, Croatia T-Croatian Telecom, Zagreb, Croatia Ericsson Nikola Tesla, Zagreb, Croatia Končar - Electrical Industries, Zagreb, Croatia Nokia Siemens Networks Siemens, Zagreb, Croatia Infodata, Zagreb, Croatia ABB, Zagreb, Croatia Transmitters and Communications Company, Zagreb, Croatia VIPnet, Zagreb, Croatia HROTE - Croatian Energy Market Operator, Zagreb, Croatia Microsoft Croatia, Zagreb, Croatia Storm Computers, Zagreb, Croatia Supra Net, Zagreb, Croatia Micro-Link, Zagreb, Croatia Mjerne tehnologije, Zagreb, Croatia CS Computer Systems, Zagreb, Croatia Adnet, Zagreb, Croatia Selmet, Zagreb, Croatia Vidi-TO, Zagreb, Croatia Origo, Rijeka, Croatia ib-proCADD, Ljubljana, Slovenia In2, Zagreb, Croatia convention partner / partner skupa IBM Croatia, Zagreb, Croatia For Publisher / Za nakladnika: Petar Biljanović Publisher / Nakladnik: Croatian Society for Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics - MIPRO Office: Kružna 8/II, P. O. Box 303, HR-51001 Rijeka, Croatia Phone/Fax: (+385) 51 423 984 Hrvatska udruga za informacijsku i komunikacijsku tehnologiju, elektroniku i mikroelektroniku - MIPRO 51001 Rijeka, Kružna 8/II, p.p. 303, tel./fax +385 (0)51 423 984 Printed by / Tisak: GRAFIK, Rijeka ISBN 978-953-233-070-0 Copyright 2012 by MIPRO All rights reserved. No part of this book may be reproduced in any form, nor may be stored in a retrieval system or transmitted in any form, without written permission from the publisher. Svako daljnje umnožavanje i pretisak tekstova iz zbornika u bilo kojem obliku nije dopušten bez suglasnosti Hrvatske udruge MIPRO, jer tekstovi predstavljaju autorske radove u smislu zaštite autorskih prava. a ZBORNIK RADOVA SEMINARA HEP INFORMACIJSKA I KOMUNIKACIJSKA TEHNOLOGIJA U ELEKTROPRIVREDNOJ DJELATNOSTI OPATIJA svibanj 2012. a SADRŽAJ Predgovor ..................................................................................................... 11 1. Pozvano predavanje..................................................................................... 13 Mevludin Glavić, University of Liege, Liege, Belgium Rekonstrukcija stanja elektroenergetskog sustava u uvjetima ograničene raspoloživosti novih mjernih i komunikacijskih tehnologija 2. Pozvano predavanje..................................................................................... 27 Tomislav Tomiša, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Croatia Sustavi za trajni nadzor kvalitete napona u distributivnim mrežama 3. IBM Hrvatska, Zagreb, Croatia..................................................................... 41 Damir Zec IBM rješenje za Enterprise Asset Management i IT Asset Management Maximo 4. CS Computer Systems d.o.o., Zagreb, Croatia .......................................... 65 Branimir Turk, Roko Bobanović, Davor Janković Povezivanje EE objekata multiservisnim IP mrežnim sustavima 5. Adnet d.o.o., Zagreb, Croatia....................................................................... 79 Zvonko Mihelić, Lino Prka Sustav za upravljanje poslovanjem tvrtke za opskrbu električnom energijom 6. Siemens, Zagreb, Croatia ............................................................................ 95 Josip Tošić Srednjenaponske transformatorske stanice s daljinskim upravljanjem 7. Končar-Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Croatia ....... 105 Boris Njavro KONČAR-Elektronika i informatika d.d., Zagreb, Croatia Drago Cmuk KONČAR-Institut za elektrotehniku d.d., Zagreb, Croatia Mato Lasic, Marko Bago Napredni gradovi 8. KONČAR-Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Croatia.... 107 Ivor Sučić Upravljanje IT uslugama u velikim poduzećima 9. ABB d.o.o., Zagreb, Croatia ....................................................................... 109 Žarko Peleš ABB - vodeći svjetski proizvođač sustava brzog punjenja električnih vozila MIPRO 2012/HEP 7 a 8 MIPRO 2012/HEP HEP MIPRO 2012 Satnica seminara HEP - INFORMACIJSKA I KOMUNIKACIJSKA TEHNOLOGIJA U ELEKTROPRIVREDNOJ DJELATNOSTI 21.05.2012. 09:00-12:00 16:00-19:00 Dvorana Fortuna, Grand hotel Adriatic 22.05.2012. 09:00-12:00 16:00-18:00 Dvorana Fortuna, Grand hotel Adriatic Voditelji Ivan Šturlić, [email protected] (HEP-OPS d.o.o., Zagreb, Hrvatska), Josip Kljaić (MIPRO, Zagreb, Hrvatska) Ponedjeljak, 21.05.2012. 9:00-11:00 M. Glavić (University of Liege, Liege, Belgium) Rekonstrukcija stanja elektroenergetskog sustava u uvjetima ograničene raspoloživosti novih mjernih i komunikacijskih tehnologija 11:00-12:00 D. Zec (IBM Hrvatska, Zagreb, Hrvatska) IBM rješenje za Enterprise Asset Management i IT Asset Management Maximo 16:00-17:00 B. Njavro (Končar-Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Hrvatska), D. Cmuk (KONČAR-Elektronika i informatika d.d., Zagreb, Hrvatska), M. Lasic, M. Bago (KONČARInstitut za elektrotehniku d.d., Zagreb, Hrvatska) Napredni gradovi 17:00-18:00 I. Sučić (KONČAR-Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Hrvatska) Upravljanje IT uslugama u velikim poduzećima 18:00-19:00 J. Tošić (Siemens, Zagreb, Hrvatska) Srednjenaponske transformatorske stanice s daljinskim upravljanjem Utorak, 22.05.2012. 9:00-11:00 T. Tomiša (Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Hrvatska) Sustavi za trajni nadzor kvalitete napona u distributivnim mrežama 11:00-12:00 D. Janković (CS Computer Systems d.o.o., Zagreb, Hrvatska) Povezivanje EE objekata multiservisnim IP mrežnim sustavima 16:00-17:00 Ž. Peleš (ABB d.o.o., Zagreb, Hrvatska) ABB - vodeći svjetski proizvođač sustava brzog punjenja električnih vozila 17:00-18:00 Z. Mihelić, L. Prka (Adnet d.o.o., Zagreb, Hrvatska) Sustav za upravljanje poslovanjem tvrtke za opskrbu električnom energijom MIPRO 2012/HEP 9 10 MIPRO 2012/HEP PREDGOVOR Tradicionalno se svake godine, već 23 godine zaredom, kao sastavni dio međunarodnog skupa MIPRO, održava seminar organiziran od strane Hrvatske Elektroprivrede, HEP – Informacijska i komunikacijska tehnologija u elektroprivrednoj djelatnosti, čiji zbornik upravo čitate. Cilj HEP Seminara je omogućiti stručnjacima iz cijele HEP grupe kontinuirano usavršavanje, educiranje te upoznavanje s novim tehnologijama, praksama i smjernicama iz ICT industrije. Iz tog razloga, HEP Seminar je organiziran u suradnji sa domaćim i inozemnim sveučilištima, znanstvenim ustanovama, te renomiranim isporučiocima IT opreme s kojima HEP svakodnevno surađuje. 23. HEP Seminar, koji se održava u sklopu međunarodnog skupa MIPRO 2012, kroz svoj dvodnevni program (21.-22.05.2012.) ugošćuje mnoge predavače koji su pripremili predavanja s različitim temama vezanim uz ICT branšu, s naglaskom na nove izazove koji se postavljaju pred elektroenergetski sektor. Program ovogodišnjeg seminara obuhvaća 7 predavanja stručnjaka iz renomiranih tvrtki koje usko surađuju sa HEP-om: IBM Hrvatska, Končar-Inženjering za energetiku i transport d.d., KONČARElektronika i informatika d.d., KONČAR-Institut za elektrotehniku d.d., Siemens, CS Computer Systems d.o.o., Adnet d.o.o., ABB d.o.o.. Također, na seminaru se održavaju i dva pozvana predavanja u ukupnom trajanju od 4 sata koja su pripremili dr.sc. Mevludin Glavić s University of Liège u Belgiji i prof.dr.sc. Tomislav Tomiša s Fakulteta elektrotehnike i računarstva u Zagrebu. U ovom zborniku nalaze se materijali koje su dostavili predavači na HEP seminaru i koji će vam poslužiti kao dodatna literatura koja se nadovezuje na održana predavanja. Iskreno se nadamo da će ovaj zbornik, kao i predavanja koja ste odslušali na HEP Seminaru, doprinijeti vašem tehničkom usavršavanju te da ćete stečeno znanje moći iskoristiti u vašem svakodnevnom radu i u budućim projektima. U Zagrebu, 04.svibnja, 2012. g. Voditelji HEP seminara: Ivan Šturlić, dipl.ing. i Josip Kljaić, dipl.ing. MIPRO 2012/HEP 11 12 MIPRO 2012/HEP 1 POZVANO PREDAVANJE Rekonstrukcija stanja elektroenergetskog sustava u uvjetima ograničene raspoloživosti novih mjernih i komunikacijskih tehnologija Mevludin Glavić University of Liege, Liege, Belgium [email protected] Sadržaj: I. UVOD II. IDEJA REKONSTRUKCIJE STANJA III. TESTNI SUSTAV NORDIC32 IV. PRAĆENJE DINAMIČKOG STANJA MREŽE V. DETEKTIRANJE POJAVE NAPONSKE NESTABILNOSTI VI. UPRAVLJANJE NAPONIMA U NORMALNIM I POREMEĆENIM STANJIMA VII. ZAKLJUČAK MIPRO 2012/HEP 13 Dr. Mevludin Glavić – kratka biografija Dr. Mevludin Glavić je stariji istraživač na Universite de Liege, Belgija i stariji savjetnik u Quanta-Technology, Raleigh, Sjeverna Karolina, SAD. Završio je post-doktorski studij na University of Wisconsin-Madison (1999-2000). Na Universite de Liege, Belgija, angažiran je od 2001 godine, prvo kao stariji istraživač, zatim kao gostujući profesor (2006-209 godine) te ponovno kao stariji istraživač. Profesionalno je bio angažiran kao konsultant u AREVA (danas ALSTOM), Pariz, te Tractebel Engineering, Brisel, Belgija. Trenutačno je angažiran u istraživačkom projektu PEGASE financiranog od strane Europske Unije te nekoliko razvojnih projekata za Bonneville Power Administration (Portland), Pacific Gas and Electricity (San Francisco), i Southern California Edison (Los Angeles). Dr. Glavić je IEEE Senior Member i dobitnik je nagrade za najbolji rad objavljen u IEEE Transactions on Power Systems za 2011 godinu koji dodjeljuje IEEE PES Power System Dynamic Performance Committee. Kontakt: Mevludin Glavić [email protected] 14 MIPRO 2012/HEP Rekonstrukcija stanja elektroenergetskog sustava u uvjetima ograničene raspoloživosti novih mjernih i komunikacijskih tehnologija Dr. Mevludin Glavić Visiting Professor, University of Liege Electrical Engineering and Computer Science Department Sart Tilman B37, 4000 Liege, BELGIUM Associate Consultant, Quanta Technology LLC Westchase Blvd., Suite 300, Raleigh 27607 North Carolina, USA Sažetak—Suvremeni elektroenergetski sustavi prolaze kroz značajne promjene. Važan aspekt ovih promjena ogleda se u primjeni sinkroniziranih fazorskih mjerenja. Za očekivati je da će primjena ove mjerne tehnologije, podržana razvojem brze komunikacijske infrastrukture, rezultirati u efikasnijem vođenju sustava te efikasnijem upravljanju a sa ciljem izbjegavanja velikih raspada sustava i poljedica koje takvi raspadi uzrokuju. Primjena sinkroniziranih fazorskih mjerenja je postupna i raspoloživa su u suvremenim sustavima u ograničem broju, a realno je očekivati da će tako biti i u bliskoj budućnosti. U ovom radu predstavljena je jednostavna metoda koja omogućuje određivanje stanja sustava u uvjetima ograničene raspoloživosti ovih mjerenja i to na razini uzorkovanja sinkroniziranih fazorskih mjerenja. Problem je pododređen i posljedično slabo definiran. Slaba definiranost problema matematički zahtijeva primjenu tehnike regulariziranja rješenja u odnosu na referentno stanje. Rekonstrukcija stanja je definiriana kao optimizacijski problem, s ograničenjima tipa jednakosti, pri čemu se minimizira odstupanje rekonstruiranog od referentnog stanja. Točnost rekonstruiranog stanja ovisi od broja raspoloživih fazorskih mjerenja ali i od njihovog mjesta ugradnje. Ugradnja fazorskih mjerenja u generatorskim čvoristima rezultira u točnijoj rekonstrukciji stanja, šta je ilustrirano u radu koristeći dinamički model test sustava od 52 čvorista. Osobita vrijednost metode je u fleksibilnosti s obzirom da omogućuje rekonstrukciju stanja za različite konfiguracije fazorskih mjerenja, od vrlo ograničene do potpune koja garantira osmotrivost sustava. U radu se također demonstrira efikasnost rekonstrukcije stanja u praćenju dinamike elektroenergetske mreže, detektiranju naponske nestabilnosti te upravljanja naponima sustava korištenjem metode inspirirane konceptom takozvanog model-prediktivnog upravljanja. Ključne riječi — Rekonstrukcija stanja, sinkronizirana fazorska mjerenja, optimiranje, praćenje dinamike mreže, prediktivno upravljanje. I. UVOD Fazorske mjerne jedinice (PMU, od engleskog naziva „Phasor Measurement Unit“) su precizni mjerni instrumenti sa frekvencijom uzorkovanja 10-120 uzoraka/sekundi [1-3]. Mjerenja su vremenski sinkronizirana korištenjem satelitske kominikacijske infrastrukture s točnošću većom od 1 MIPRO 2012/HEP mikrosekunde. Ova mjerna tehnologija, podržana razvojem brze komunikacijske infrastrukture i računalne tehnike, otvara nove mogućnosti za efikasno vođenje elektroenergetskog sustava i njegovo upravljanje. Pregled nekih od funkcija koje se temelje na fazorskim mjerenjima dat je na Slici 1 (modificirana mapa puta razvoja PMU temeljenih funkcija definirana od strane NASPI („North American Synchrophasor Initiative“)). Posebno je naglašena potreba finkcija za potpunom osmotrivosti sustava koja podrazumijeva ugradnju većeg broja ovih mjerenja (uobičajeno broj fazorskih mjerenja za poptunu osmotrivost sustava je između 1/4 i 1/3 broja čvorišta u sustavu). Slika 1 Neke od funkcija temeljenih na PMU Vremenski period razvoja funkcija koje zahtijevaju potpunu osmotrivost sustava je između 3 i 5 pa i više godina (uz uvjet da je sve podržano razvojem brze komunikacijske infrastrukture). Sinkronizirana fazorska mjerenja su raspoloživa u suvremenim elektroenergetskim sustavima ali u ograničenom broju. Tablica I daje prikaz broja instaliranih PMU u nekim od većih sustava. Podatke iz tabele treba promatrati uvjetno jer odgovaraju različitim godinama i ne uključuju broj fazorskih mjerenja planiranih za ugradnju. Međutim tabela zorno ilustrira da je broj instaliranih mjerenja daleko od broja koji bi osiguravao potpunu osmotrivost sustava (stanje se nije 15 značajno promijenilo u odnosu na podatke iz tablice, u zadnjih nekoliko godina). TABLICA I BROJ INSTALIRANIH PMU U NEKIM SUSTAVIMA Region Kontinentalna Evropa Skandinavske zemlje + Island Sjedinjene Američke Države Zapad Sjedinjene Američke Države Istok Kina Broj instaliranih fazorskih mjerenja 66 (podaci 2008) 26 (podaci 2008) 137 (podaci 2009), 58 umreženih mjerenja 38 (podaci 2006), 21 umreženo mjerenje 415 (podaci 2007) Dosadašnja istraživanja i razvoj, u oblasti primjene fazorskih mjerenja, uglavnom su se temeljila na poboljšanju postojećih funkcija u sustavu. Karakterističan primjer je problem procjene stanja [4-7]. Kod klasične procjene stanja napori se uglavnom fokusiraju na poboljšanje točnosti, bolje detektiranje velikih grešaka, osmotrivost, itd. [4-7]. Logično se nameće pitanje mogućnosti određivanja stanja sustava na temelju ograničenog broja fazorskih mjerenja, i to na razini uzorkovanja ovih mjerenja. Na ovaj način se omogućuje praćenje sustava i u prijelaznim stanjima. Pitanje je sasvim logično u odnosu na podatke iz Tablice I, a u odnosu na Sliku 1 ovo pitanje proizlazi iz ideje o bržem razvoju funkcija koje podrazumijevaju potpunu osmotrivost sustava. Potreba za određivanjem stanja sustava na temelju ograničenog broja fazorskih mjerenja je prepoznata i poduzeti su napori u razvoju matematičkih algoritama koji bi to omogućili. Posebno treba istaći metode predstavljene u [6-12]. U [6,7] predstavljena je metoda koja omogućuje izračun veličina koje nisu izravno mjerene preko onih koja to jesu. Metoda se temelji na konceptu interpolacije izvedene iz matrice admitancija mreže koja se nanovo izračunava na temelju pristiglih SCADA mjerenja. Metoda temeljena na hibridnom modelu tokova snaga predstavljena je u [8]. Koristi se koncept osmotrivih otoka u sustavu kao dio sustava čije se stanje može potpuno odrediti na temelju postojećih fazorskih mjerenja. Takozvani „morphed“ tokovi snaga predstavljeni su u referencama [9,10]. Metoda počinje od poznatog rješenja problema tokova snaga, a zatim se to rješenje mijenja sve dok ne odgovara, s predefiniranom točnošću, postojećim vrijednostima fazorskih mjerenja u sustavu. U svrhu podešavanja rješenja problema tokova snaga rješava se optimizacijski problem linearnog programiranja pri čemu se neki od generatora i neka od opterećenja koriste kao varijable upravljanja. U ovom radu predstavljena je specifična metoda za rekonstrukciju stanja (termin rekonstrukcija se koristi zbog ekvivalentnosti s nekim drugim problemima, posebice u upravljanju i bioinženjeringu [13]). Rekonstrukcija stanja je 16 definirana kao optimizacijski problem kojim se minimizira odstupanje promjenljivih stanja od poznatih vrijednosti. Teorijske osnove metode su predstavljene u radovima [14,15]. U ovom radu se elaboriraju osnovne postavke metode i demonstrira primjena u problemima praćenja dinamike mreže, detektiranja naponske nestabilnosti, te upravljanju naponima u prijenosnoj mreži u normalnim i poremećenim stanjima. Testni sustavi s 5 i 52 čvorišta se koriste u svrhu simulacija kojima se illustriraju mogućnosti metode rekonstrukcije stanja. II. IDEJA REKONSTRUKCIJE STANJA Rekonstrukcija stanja je općenito problem određivanja aproksimativnog cjelovitog rješenja sustava na temelju nepotpune informacije o sustavu [14,15]. Za konkretan problem koji se razmatra u ovom radu nepotpuna informacija o stanju elektroenergetskog sustava dolazi od ograničenog broja fazorskih mjerenja (kompleksnih napona i struja) te je potrebno odrediti (rekonstruirati) cjelovito stanje sustava. Obzirom da se mjere kompleksne veličine, osnovni model mreže temeljen na zakonitostima električkih krugova je u obliku, Gv x Bv y i x 0 (1) Bv x Gv y i y 0 (2) gdje je B imaginarni dio matrice admitancija mreže, G realni dio iste matrice, v x , v y , i x , i y su realni i imaginarni dijelovi kompleksnih napona i struja. Sve komponente v x , v y , i x , i y se smatraju varijablama stanja. S obzirom da fazorska mjerenja osiguravaju samo nekoliko komponenti vektora promjenljivih stanja, sustav linearnih jednažbi (1,2) je pododređen i posljedično slabo definiran [14-16]. Standardni pristup rješavanju ovakvih problema je korištenje neke od tehnika regularizacije. Regulariziranjem se između velikog broja rješenja koja zadovoljavaju jednadžbe (1,2) odabire ono koje zadovoljava određene osobine. Ove osobine se mogu definirati na primjer kao rješenje koje sadrži najveći broj elemenata vektora promjenljivih stanja koji su jednaki nuli (eng. “sparsity”), ili rješenje koje najmanje odstupa (u smislu pogodno izabrane vektorske norme) od poznatog rješenja. Osim toga, kod rješavanja slabo definiranih problema svakako je korisno unositi neke opće poznate činjenice o sustavu. Tako se, na primjer, za elektroenergetski sustav u cilju proširenja modela (1,2) dodaju jednadžbe kojima se definira da je struja u tranzitnim čvorištima sustava jednaka nuli, i x C 0 i y (3) Regularizacija koje omogućuje određivanje rješenja sa najmanjim brojem nenultih elemenata promjenljivih stanja, MIPRO 2012/HEP nije primjenljivo za konkretan problem jednostavno iz razloga jer vektor promjenljivih stanja nije rijetke strukture. Stoga se primjenjuje drugi pristup, odnosno određivanje rješenja koje najmanje odstupa od poznatog rješenja (takozvano referentno stanje). Za definiranje referentnog stanje koristi se rješenje dobiveno iz zadnje uspješne klasične procjene stanje sustava. Osnovna ideja rekonstrukcije stanja ilustrirana je na Slici 2. Svrha je određivanja stanja sustava (ili dijela sustava) na razini uzorkovanja sinkroniziranih fazorskih mjerenja (ne na razini SCADA sustava) uz korištenje vrijednosti dobivenih zadnjom uspješnom klasičnom procjenom stanja. Na ovaj način se omogućuje praćenje dinamičkih stanja mreže i otvara mogućnost razvoja funkcija vođenja i upravljanja sustavom koje zahtjevaju dinamičko praćenje mreže. Slika 2 Osnovna ideja rekonstrukcije stanja sustava Rekonstrukcija stanja se matematički formulira kao optimizacijski problem, 2 m min vx ,vy ,ix ,iy i 1 v x v y wi z i a i ix i y w P v xj i xj v yj i yj v yj i xj v xj i yj p Pj ref j 2 (4) Prvi izraz u funkciji cilja (4) odnosi se minimiziranje odstupanja fazorskih mjerenja. Težinski faktori wi se, s obzirom da se odnose na mjerenja velike točnosti, postavljaju na velike vrijednosti. Preostala dva izraza u funkciji cilja definiraju odstupanje od referentnog stanja. Referentno stanje je definirano preko snaga čvorišta (djelatnih i jalovih). Ove vrijednosti se u optimizacijskom problemu (4-7) tretiraju praktički kao pseudo mjerenja te se težinski faktori w Pj i wQj postavljaju na znatno manje vrijednosti u odnosu na težinske faktore dodijeljene fazorskim mjerenjima. Osnovni razlog za definiranje referentnog stanja preko snaga a ne preko promjenljivih stanja, kako se obično radi kod rješavanja slabo definiranih problema, je u činjenici da je od interesa pratiti stanje sustava kako u normalnim uvjetima tako i kod poremećenih stanja uključujući i velike ispade praćene promjenama u strukturi sustava. Korištenje referentnog stanja definiranog preko promjenljviih stanja za jednu strukturu sustava kako bi se pratila dinamika koja odgovara drugoj strukturi je matematički pogrešna. Definiranje referentnog stanja na temelju snaga ima svoje opravdanje i u činjenici da se kod masovnog otkaza mjerne i komunikacijske infrastrukture kod procjene stanje stabilna procjena stanja dobija korištenjem snaga kao pseudo mjerenja, kao šta je demonstrirano u [17]. Osim toga, intuitivno je jasno da se trebaju korisititi snage kao pseudo mjerenja, i to snage opterećenja, obzirom da se nakon poremećaja snage opterećenja i snage generatora mijenjaju ali su promjene znatno izraženije kod generatora. Iz ovog intuitivnog objašnjenja slijedi da je potrebno mjeriti napone i struje putem fazorskih mjerenja na generatorima. U svrhu ilustriranja važnosti mjerenja, putem fazorskih mjernih jedinica, napona i struja na svim generatorima, promatra se mali testni sustav prikazan na Slici 3. Normalno stanje sustava je promećeno kroz porast opterećenja u čvorištu 5 za 10 % u odnosu na normalno stanje. Stanje sustava za nove vrijednosti opterećenja je rekonstruirano korištenjem optimizacijske procedure i to za slučajeve kad je samo jedno fazorsko mjerenje postavljeno u generatorsko čvorište 1 i kada su 2 fazorska mjerenja postavljena u oba generatorska čvorišta (1 i 2). Rezultati su prikazani u Tablici II. j 1 w Q p Qj ref j 2 j 1 pri ograničenjima, Gv x Bv y i x 0 (5) Bv x Gv y i y 0 (6) i x C 0 i y (7) MIPRO 2012/HEP Slika 3 Testni sustav s 5 čvorišta Očigledna je pogreška, pogotovo u smislu rekonstruiranih vrijednosti snaga, za slučaj kada postoji samo jedno fazorsko mjerenje. 17 Ovo je posljedica činjenice da je snaga generatora 2, ako se koristi kao pseudo mjerenje, redundantna u odnosu na snagu opterećenja u čvorištu 5 te se dobiva pogrešno rješenje s obzirom da se ova pseudo mjerenja odnose na normalno stanje sustava. Iz ovoga slijedi da je potrebno postaviti fazorska mjerenja na sve generatore u sustavu. Ovo naravno kompromitira osnovni cilj metode, rekonstrukciju na temelju ograničenog broja mjerenja, jer zahtijeva broj fazorskih mjerenja jednak broju generatora. veoma fleksibilan okvir za unošenje općih činjenica ili znanja o sustavu u sam problem. Ove činjenice i znanja mogu se jednostavno dodati u problem putem promjene funkcije cilja ili putem ograničenja. Navedeni problem lokalne redundancije snaga generatora i opterećenje, ako se koriste kao pseudo mjerenja, može se jednostavno riješiti (ili barem poboljšati) promjenom funkcije cilja. Promjena se unosi u smislu znanja da naponi generatora, barem onih koji su udaljeniji od mjesta poremećaja, ostaju konstantni, te se funkcija cilja može definirati kao, TABLICA II 2 REZULTATI REKONSTRUKCIJE ZA MALI TESTNI SUSTAV Čvorište 1 2 5 1 2 5 Snaga u poremećenom stanju P Q P Q (MW) (Mvar) (MW) (Mvar) 0 61.27 0 66.00 400.00 51.30 440.00 61.48 400.00 80.00 440.00 88.00 Rezultat rekonstrukcije PMU u čvorištu 1 PMU u čvorištima 1, 2 P Q P Q (MW) (Mvar) (MW) (Mvar) 0 66.00 0 66.00 400.18 49.08 440.00 61.48 400.18 82.26 440.00 87.28 Rezultati za mali testni sustav se ne mogu općenito prenijeti na realne sustave, već srećom kod realnih sustava (sa znatno većim brojem generatora) dovoljno je postaviti fazorska mjerenja na ključne generatore, ali i dalje ostaje činjenica da se fazorska mjerenja trebaju postavljati na generatorima jer se u tom slučaju dobiva najmanja pogreška u rekonstrukciji stanja, kako će biti ilustrirano u ovom radu na primjeru većeg testnog sustava. Preciznije, idealno bi bilo postaviti fazorska mjerenja na svim generatorima kao i na svim prijenosnim linijama koje povezuju određeni dio sustava s ostalim dijelovima velike interkonekcije, kako je ilustrirano na Slici 4. Slika 4 Idealna PMU konfiguracija Definiranje rekonstrukcije stanja kao optimizacijskog problema (4-7) ima prednosti i u činjenici da je optimiranje 18 m Referentno stanje min vx ,vy ,ix ,iy i 1 v x v y wi z i a i ix i y w P Ng Pj ref j v xj i xj v yj i yj 2 (8) j 1 w V Ng Vj 2 j x xj2 v 2yj 2 j 1 w Q Nl Qj ref j v yj i xj v xj i yj 2 j 1 gdje je N g broj generatorskih čvorišta u kojima ne postoji fazorsko mjerenje, N l je broj čvorišta opterećenja, wVj težinski faktor za pseudo mjerenje napona. U formuliranju problema rekonstrukcije kao referentne snage spominju se snage dobivene iz zadnje prethodne uspješne klasične procjene stanja. Međutim, mnogo bolji rezultati se dobivaju ako se i referentne snage mijenjaju iz jednog u drugi korak rekonstrukcije i koriste prethodno rekonstruirane vrijednosti snaga kao referentne. III. TESTNI SUSTAV NORDIC32 Mogućnosti razmatrane metode za rekonstrukciju stanja elektroenergetskog sustava ilustrirane su na testnom sustavu Nordic32. Dijagram ovog testnog sustava, s 52 čvorišta od kojih 20 generatorskih, prikazan je na Slici 5. Dinamički model sustava, korišten u svrhu testiranja, uključuje sljedeće elemente za svaki od generatora: Standardni model sinkronog stroja [18-21], Opći model hidroturbine i jednostavni model turbinskog regulatora za generatore u regijama “North” i “Equiv” (ovi generatori sudjeluju u reguliranju frekvencije), Jednostavni model sustava uzbude [21] za sve generatore uz modeliranje automatskog regulatora napona i ograničavača uzbude kao u [21]. Opterećenja su modelirana kao statička (model konstantne struje za djelatnu snagu i konstantnog napona za jalovu). MIPRO 2012/HEP Sva opterećenja su spojena na sustav preko tranformatora s promjenom prijenosnog odnosa pod opterećenjem (tzv. LTC transformatori). Kašnjenje u regulaciji napona na sekundarnoj strani LTC transformatora je podešeno na 30 sekundi za prvu promjenu i 10 sekundi za svaku narednu promjenu. Rekonstrukcija stanja je ilustrirana kroz simulacije korištenjem dinamičkog modela ovog testnog sustava. U svim simulacijama period uzorkovanja fazorskih mjerenja je 0.1 sekunda. Simulacije su provedene za dvije konfiguracije fazorskih mjerenja: Pet fazorskih mjerenja postavljenih na generatorima: g6, g7, g14, g15, i g16 (označeno kao konfiguracija 1 u daljnjem tekstu), Šest fazorskih mjerenja postavljenih na generatorima: g6, g7, g11, g14, g15, i g16 (označeno kao konfiguracija 2 u daljnjem tekstu). stabiliziranja odziva a primijenjen je u trenucima t=1 ili t=6 sekundi, Ispad linije 4021-4042 bez pojave kratkog spoja uz promijenjene uvjete rada u normalnom stanju sustava kako bi se dobio stabilni odziv, Proporcionalno povećanje opterećenja u regiji „Central“ i to u čvorištima: 1041, 1042, 1043, 1044, i 1045 uz pretpostavku održavanja konstantnog faktora snage u svim opterećenjima. Dobijeni rezultati su prokazanu u sljedeća tri poglavlja u smislu: Praćenja dinamike elektroenergetske mreže nakon poremećaja, Detektiranja pojave naponske nestabilnosti u sustavu, Upravljanja naponima u normalnim i poremećenim stanjima sustava primjenom metode upravljanja insipiriranom takozvanim model-prediktivnim upravljanjem. Svi rezultati su uspoređeni sa rezultatima koji odgovaraju točnim vrijednostima promjenljivih stanja (onako kako su dobivene iz simulacijskog modela). U svim simulacijama problem rekonstrukcije je riješen tako da se koriste prethodno rekonstruirane snage kao pseudo mjerenja, a optimizacijski problem riješen je primjenom Newton-ove metode. Rezultati odgovaraju problemu u kojem je od interesa što točnije rekonstruirati stanje dijela sustava označenim kao „Central“ na Slici 5, uz dodatak nekoliko graničnih čvorišta: 4031, g12, 4032, 4021, i g11, s obzirom da generatori g11 i g12 imaju značajan utjecaj na stanje dijela sustava „Central“. Osim toga postavljanje fazorskog mjerenja na generatore u graničnim čvorištima služi za ilustriranje važnosti mjerenja nekih veličina na linijima koje povezuju sustav sa vanjskim dijelom inrekonekcije. IV. Slika 5 Nordic32 testni sustav Provedene su sljedeće simulacije: Trofazni kratki spoj na liniji 4021-4042 u blizini čvorišta 4042, sa trajanjem od 100 milisekundi praćenom isključenjem linije 4032-4042, Trofazni kratki spoj je simuliran bez rasterećenja sustava i sa rasterećenjem sustava u svrhu MIPRO 2012/HEP PRAĆENJE DINAMIČKOG STANJA MREŽE Razlozi za postavljanje fazorskih mjernih jedinica u generatorska čvorišta su analizirana u jednom od prethodnih poglavlja preko ilustracije korištenjem malog testnog sustava od 5 čvorišta i kroz intuitivno rezoniranje o odzivu elektroenergeskog sustava nakon poremećaja. Intuitivno objašnjenje nije dovoljno ako nije podržano barem rezultatima simulacije. U svrhu demonstriranja veće točnosti u praćenju dinamike elektroenergetske mreže, koristi se Euklidska razdaljina između dvije putanje (putanje modula napona) i to putanja koje odgovaraju točnim vrijednostima i one koja odgovara rekonsturiranim vrijednostima za sva čvorišta unutar dijela sustava za koji se izračunava reknostruirano stanje. Euklidska razdaljina (njena prosječna vrijednost za dio sustava od interesa) se definira u trenutku uzorkovanja k kao, dk V * T k n V k (9) 19 gdje je n broj čvorišta u dijelu sustava od interesa. Vektori koji se koriste kod izračuna Euklidske razdaljine se računaju kao, V * T k Re(V ) Im(V ) n V k 2 k ,i 2 k ,i (10) i 1 i, V k V ktocno V krekons (11) Prosječna vrijednost Euklidske razdaljine, za konfiguraciju 2, i za slučaj trofaznog kratkog spoja u trenutku t=1 sekunda, prikazana je na Slici 6. Očigledna je velika točnost u rekonstrikciji napona unutar dijela sustava od interesa i nešto povećana greška izvan ovog dijela. Također je očigledna greška u rekonstruiranoj vrijednosti djelatne snage čvorišta 1041 iako se nalazi unutar dijela sustava od interesa. Ova greška je prije svega uzrokovana promjenama opterećenja uslijed rasterećenja sustava. Ovaj problem se jednostavno može riješiti promjenom referentnih snaga opterećenja u kojima se vrši rasterećenje (ova informacija je dostupna u sustavu i kroz SCADA mjerenja). Ako se koriste SCADA mjerenja za korigiranje referentnog opterećenja onda će rezultati biti znatno bolji ali s kašnjenjem uslijed SCADA mjerenja (na primjer 2 ili 4 sekunde). Slika 7 Modul napona u čvoristu 1041 Slika 6 Prosječna Euklidska razdaljina za konfiguraciju 2 Rezultati sa Slike 6 dobijeni su za sve kombinacije mogućih mjesta ugradnje fazorskih mjerenja na generatorima (ukupno 7 kombinacija) te dodatnih 100 kombinacija mjesta ugradnje u bilo kojih 6 čvorišta slučajnim izborom. Crnoj podebljanoj liniji odgovaraju rezultati za mjesta ugradnje fazorskih mjernih jedinica na generatorima datim u konfiguraciji 2. Ovi rezultati ilustriraju prednosti u smislu točnosti rekonstrukcije (prosječna vrijednost Euklidske razdaljine za konfiguraciju 2 ne prelazi 0.02 r.j. osim u vrlo kratkom vremenskom periodu nakon poremećaja). Ovaj rad se ne bavi problemom optimalne ugradnje fazorskih mjernih jedinica ali dobiveni rezultati sugeriraju da korištenje Euklidske razdaljine između putanja može biti vrlo korisno kod ovog problema, posebice ako je primarna zadaća mjerenja praćenje dinamike sustava. Slike 7-9, prikazuju rezultate u smislu modula napona u čvorištu 1041 koje je unutar dijela sustava od interesa i 2031 koji je izvan ovog dijela, te praćenja vrijednosti djelatne snage u čvorištu 1041. Rezultati odgovaraju simulaciji u kojoj je trofazni kratki spoj primijenjen u trenutku t=6 sekundi, uz rasterećenje sustava u 3 čvorišta u trenucima t=40, 50, i 60 sekundi. Rasterećenje stabilizira sustav. 20 Tablica III daje prikaz prosječne greške, za nekoliko promjenljivih stanja, u nekim čvorišta od kojih su neki unutar dijela sustava od interesa a neki izvan ovog dijela. Slika 8 Modul napona u čvorištu 2031 Očigledno su najveće greške prisutne u čvorištima sustava izvan dijela od interesa. Posebno je interesantno provjeriti točnost izračuna struje MIPRO 2012/HEP preko linija koje povezuju dio sustava od interesa s preostalim dijelovima sustava. Ovo se može efikasno koristiti kod predviđanja mogućih narušavanja termičkih ograničenja na poveznim linijama. Rezultati su prikazani na Slici 10 gdje se može uočiti zadovoljavajuća točnost određivanja struje na liniji 4032-4042. Slika 10 Struje kroz poveznu liniju 4032-4042 Slika 9 Djelatna snaga u čvorištu 1041 TABLICA III REZULTATI REKONSTRUKCIJE ZA NORDIC32 TESTNI SUSTAV Čvorišt e g1 g3 g4 g5 g19 g20 1011 1012 2032 1042 1043 1045 V (r.j.) 0.0567 0.0565 0.0449 0.0341 0.0642 0.0693 0.0548 0.0564 0.0131 0.0001 0.0004 0.0016 Prosječna greška Θ (rad) P (MW) 0.0138 10.4 8.8 0.0243 5.8 0.0251 0.0080 0.5 0.0085 0.2 0.0009 37.1 0.0089 3.5 0.0129 2.2 0.0023 4.9 0.0001 1.4 0.0001 4.5 0.0003 7.8 Q (Mvar) 5.5 2.7 5.6 5.4 0.4 2.1 0.1 0.1 2.2 0.6 2.7 4.7 Slika 11 prikazuje rezultate odziva sustava na poremećaj u slučaju izmijenjenog stanja sustava u normalnim uvjetima tako da sustav ostaje stabilan nakon poremećaja. Ovi rezultati ilustriraju mogućnost izvršavanja rekonstrukcije stanja s različitom frekvencijom (svakih 0.1 ili svakih 1 sekundu). Iz rezultata slijedi da smanjenje frekvencije izvršenja rekonstrukcije stanja nema značajnih negativnih posljedica na točnost rezultata osim u periodu izraženih prijelaznih stanja. Naravno, veća frekvencija izvršavanja nudi bolje rezultate, ali ovisno o potrebama konkretnog sustava, kao i primarne namjene rekonsturiranog stanja, ova frekvencija se može podesiti na različite vrijednosti bez značajnih negativnih posljedica na točnost rezultata. Slika 11 Modul napona u čvorištu 1041 za različite frekvencije rekonstrukcije V. DETEKTIRANJE POJAVE NAPONSKE NESTABILNOSTI Pojava naponske nestabilnosti i sloma napona su jedan od ograničavajućih faktora sigurnog rada suvremenih elektroenergetskih sustava. Razvoj metoda za detektiranje nadolazeće naponske nestabilnosti temeljenih na fazorskim mjerenjima je područje intenzivnog istraživanja [14,15,22]. MIPRO 2012/HEP 21 Originalna metoda predstavljena u [14,15] smatra se referentnom u odnosu na ostale s obzirom da se temelji na proširenom modelu sustava i potpunoj osmotrivosti sustava. Metoda se temelji na proširenom skupu jednadžbi dugotrajne ravnoteže sustava, te na određivanju osjetljivosti putem kojih se detektira trenutak kada skup snaga opterećenja (djelatnih i jalovih) prolazi kroz točku maksimuma. Najbolji rezultati se postižu korištenjem osjetljivosti ukupne proizvodnje jalove snage prema jalovim snagama svih čvorišta opterećenja, odnosno, T S Qg ,Ql Ql Tx 1 x Qg (12) gđe je: x matrica Jacobi-a proširenih jednadžbi sustava u odnosu na varijable stanja, Ql matrica Jacobi-a u odnosu na vektor jalovih snaga opterećenja Ql , te x Q g gradijent od Q g u odnosu na varijable stanja. U normalnim uvjetima rada sustava ove osjetljivosti su pozitivne. Promjena njihovog znaka je indikator pojave naponske nestabilnosti. Posebna vrijednost metode [14,15] je činjenica da prošireni model sustava uvažava ključne utjecajne elemente i ograničenja (na primjer ograničavače uzbude generatora, (OEL)). U referencama [14,15], metoda je predstavljena i provjerena u uvjetima potpune osmotrivosti sustava. U ovom radu se demonstrira mogućnost primjene metode [14,15] i u uvjetima kada se varijable stanja (kao i sve ostale veličine koje se koriste u metodi) određuje putem metode rekonstrukcije stanja. Posebno je od interesa provjeriti točnost metode kada neki od ključnih generatora nisu opremljeni fazorskim mjerenjima i posljedično ne postoji mogućnost izravnog identificiranja aktiviranja ograničavača uzbude. Rezultati prikazani na Slikama 12-14, odnose se na sustav Nordic32 s istim poremećajem razmatranim i ranijim poglavljima ali primijenjenim u trenutku t=1 sekunda i sa izmijenjenim vrijednostima opterećenja u normalnim uvjetima rada sustava (redoslijed aktiviranja ograničavača uzbude je različit u odnosu ne prethodne slučajeve). Rezultati odgovaraju korištenju šest fazorskih mjerenja (u čvorištima g6, g7, g11, g14, g15, i g16) u svrhu rekonstrukcije stanja. Greške u rekonstrukciji (za jedno čvorište unutar regije „Central“ i jedno izvan ove regije) prikazani sa na Slici 12. Točna i rekonstruirana vrijednost napona na generatoru g12 dane su na Slici 13. Ovaj generator je interesantan zbog činjenica da se aktivira ograničavač uzbude, a generator nije opremljen fazorskim mjerenjem. 22 Slika 12 Greška u rekonstrukciji modula napona (čvorišta 1011, 1041) Promjena osjetljivosti u vremenu prikazana je na Slici 14. Bez obzira na činjenicu da aktiviranje ograničavača uzbude generatora g12 nije registrirano, pojava nestabilnosti je detektirana sa 3.6 sekundi zakašnjenja u odnosu na idealne uvjete (sve varijable stanja mjerene i bez greške u mjerenjima). U ovom slučaju radi se o dugotrajnoj naponskoj nestabilnosti i greška od 3.6 sekundi je potpuno zanemariva. Slika 13 Točna i rekonstruirana vrijednost modula napona generatora g12 MIPRO 2012/HEP Slika 15 Linearna restauracija opterećenja Upravljanje se matematički formulira kao dinamički optimizacijski problem [24], min uk 1,...,uk K , xk 1,..., xk K VI. UPRAVLJANJE NAPONIMA U NORMALNIM I POREMEĆENIM STANJIMA Takozvano model-prediktivno upravljanje je tehnika upravljanja kod koje se upravlja odzivom sustava unaprijed uz eksplicitno korištenje modela (uobičajeno linearnog). Ova tehnika upravljanja se već desetljećima uspješno koristi u rješavanju problema upravljanja u procesnoj industriji [23]. U svakom koraku, nakon šta se prikupe mjerenja promjenljivih stanja, određuje se niz upravljačkih akcija za buduće korake (ovisno o horizontu upravljanja) temeljeno na predikciji koja se dobiva korištenjem modela (ovisno o horizontu predikcije), pri čemu se optimizira budući odziv sustava. Primjenjuju se akcije upravljanja samo za prvi korak u predviđenom nizu a zatim se postupak ponavlja za svaki sljedeći korak. Primjena upravljanja samo za jedan korak omogućuje kompenziranje grešaka u modelu sustava kao i mjerenjima što ovu tehniku upravljanja čini robustnom. Metoda inspirirana model-prediktivnim upravljanjem u svrhu upravljanja naponima u normalnim i poremećenim stanjima elektroenergetskog sustava, predstavljena je u [24]. Bitna karakteristika metode je da ne koristi dinamički model sustava, kao kod model-prediktivnog upravljanja, već se temelji na statičkom modelu i pretpostavci o restauriranju opterećenja sustava koa linearnoj funkciji vremena. Ovo je ilustrirano na Slici 15. Restauracija opterećenja sustava se koristi u svrhu predikcije odziva sustava. Metoda podrazumjeva punu osmotrivost sustava i mjerenje svih varijabli stanja. MIPRO 2012/HEP c u k K Slika 14 Detektiranje naponske nestabilnosti n i j i u ij 1 2 (13) j k 1 i 1 pri ograničenjima, g x j , u j , s j 0, u min u u j max u j u j 1 , j k 1,..., k K (14) j k 1,..., k K (15) j k 1,..., k K V min V k K x, u V max , u Q i I (k ) Q x , u Q , j k 1,..., k K 1 Q Qimin min Q x j j k K k K max i max (16) (17) (18) (19) gđe je u vektor upravljanja, x vektor varijabli stanja, V moduli napona u čvorištima sustava, Q jalove snage generatora, K broj koraka upravljanja (horizont upravljanja), I (k ) je skup svih generatora koji su na granici proizvodnje jalove snage u koraku k . Veličina c predstavlja težinske faktore upravljanja (najmanji težinski faktor se dodjeljuje “jeftinim” upravljanjima kao što su otočni kondenzatori a najveći rasterećenju sustava). U ovom radu se demonstriraju neke karakeristike metode [20] kada se sve (ili barem veći dio) varijabli stanja ne mjere već se koriste vrijednosti dobivene primjenom metode rekonstrukcije. Slika 16 prikazuje odziv sustava (Nordic32), preko modula napona u čvorištu 1044, za slučaj neprekidnog linearnog porasta tereta (7.2 MW/min, uz pretpostavku održavanja konstantnog faktora snage u svim čvorištima sustava) u regiji “Central” (porast tereta u pet čvorišta: 1041, 1042, 1043, 1044, i 1045). Porast tereta, ukoliko se ne upravlja sustavom dovodi do naponskog sloma u t=518.9 sekundi. Upravljanje primjenom metode [20] i uz korištenje šest fazorskih mjerenja (g6, g7, g11, g14, g15, g16) u svrhu rekonstrukcije stanja stabilizira sustav. 23 Koristi se statički model sustava i metoda se temelji na brzom uzorkovanju koje osiguravaju fazorska mjerenja, U principu, metoda radi s bilo kojom konfiguracijom mjerenja (od vrlo ograničene u smislu broja mjerenja do konfiguracije koja osigurava potpunu osmotrivost sustava), Kada se koristi za rekonstrukciju stanja dijela sustava, metoda koristi potpuni statički model ali u isto vrijeme nema nikakvih ograničenja u smislu ekvivalentiranja dijela vanjskog sustava, Metoda radi s različitim frekvencijama izvršavanja (od razine uzorkovanja fazorskih mjerenja, na primjer svaku 0.1 sekundu, do, na primjer, svake 1 sekunde), Metoda je robustna u odnosu na prisutnost šuma u fazorskim mjerenjima kao i u pseudo mjerenjima. Stabiliziranje je posljedica upravljanja u različitim vremenskim trenutcima. Prvo, kao najjeftinije upravljanje, koriste se 3 otočna kondezatora (ukupno 30 Mvar) u trenutku t=340 sekundi. U intervalu t=340 do 620 sekundi, koristi se upravljanje naponima generatora kao upravljanje koje je jeftinije u odnosu na rasterećenje sustava. Konačno, metoda koristi rasterećenje sustava, u iznosu od 78.3 MW (uz isključenje određenog iznosa Mvar podrazumijevajući konstantan faktor snage) u trenutku t=620 sekundi. U odnosu na situaciju kada se podrazumijevaju mjerenja svih varijabli stanja (u idealnim uvjetima, odnosno bez grešaka u mjerenjima), korištenje rekonstruiranih vrijednosti varijabli stanja rezultira u rasterećenju koje je za 1.3 MW veće. Ova zanemariva greška zorno ilustrira valjanost rekonstrukcije stanja sustava u upravljanju naponima korištenjem metode predstavljene u [24]. Metoda predstavljena u ovom radu je prije svega namijenjena praćenju dinamike elektroenergetske mreže na temelju ograničenog broja fazorskih mjerenja. Metoda ne sugerira praćenje dinamike sustava jer ne određuje, barem u varijanti predstavljenoj u radu, varijable dinamičkog stanja sustava kao što su kutovi generatora. LITERATURA [1] Slika 16 Modul napona u čvorištu 1044 (sa i bez upravljanja) VII. ZAKLJUČAK Sinkronizirana fazorska mjerenja su raspoloživa u suvremenim elektroenergetskim sustavima. Iako se broj ovih mjerenja, uz neophodni razvoj komunikacijske infrastruktutre, intenzivno ugrađuje u sustave, taj broj je još daleko od potrebnog broja mjerenja koji bi omogućio potpunu osmotrivost i praćenje dinamike sustava u realnom vremenu. Efikasno korištenje ovih mjerenja i u uvjetima kada je njihov broj vrlo ograničen, nameće se kao imperativ u svrhu poboljšanja kako vođenja tako i upravljanja elektroenergetskim sustavima. U radu je predstavljena metoda koja otvara mogućnost takozvane rekonstrukcije stanja na temelju ograničenog broja fazorskih mjerenja. Cilj metode je određivanje koherentnog stanja sustava na razini uzorkovanja fazorskih mjerenja (a ne na razini SCADA mjerenja). Osnovne značajke metode se ogledaju u sljedećem: Praćenje dinamike elektroenergetske mreže u realnom vremenu bez bilo kakve pretpostavke o dinamici sustava ili varijabli stanja, sa zadovoljavajućom točnosti, 24 A. G. Phadke, J. S. Thorp, Synchronized Phasor Measurements and their Applications, Springer, 2008. [2] D. Novosel, V. Madani, B. Bhargava, K. Vu, and J. Cole, “Dawn of the Grid Synchronization: Benefits, Practical Applications, and Deployment Strategies for Wide Area Monitoring, Protection, and Control,” IEEE Power and Energy Magazine, vol. 6, no. 1, pp. 49-60, Jan. 2008. [3] A. P. Meliopoulos (Task Force Leader), Synchrophasor Measurement Accuracy Characterization, North American SynchroPhasor Initiative (NASPI) Interim Report (Performance and Standards Task Team), Aug. 2007. [4] M. Zhou , V. A. Centeno, J. S. Thorp, A. Phadke, “An Alternative for Including Phasor Measurements to State Estimators,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 21, no. 4, pp. 1930-1937, Nov. 2006. [5] L. Vanfretti, J. H. Chow, S. Sarawgi, B. Fardanesh, “A Phasor-DataBased State Estimator Incorporating Phase Bias Correction,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 1, pp. 111-119, Feb. 2011. [6] R. F. Nuqui, “State Estimation and Voltage Security Monitoring Using Synchronized Phasor Measurements,” PhD Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, USA, Jul. 2001. [7] R. F. Nuqui and A. G. Phadke, “Phasor Measurement Unit Placement for Complete and Incomplete Observability,” IEEE Trans. on Power Del., vol. 20, no. 4, pp. 2381-2388, Oct. 2005. [8] N. Zhou, Z. Huang, J. Nieplocha, T. B. Nguyen, “Wide-Area Situational Awareness of Power Grids with Limited Phasor Measurements,” Proc. Third International Conference on Critical Infrastructures (CRIS), Alexandria, VA, Sep. 2006. [9] T. Overbye, P. Sauer, C. DeMarco, B. Lesieutre, M. Venkatasubramanian, Using PMU Data to Increase Situational Awareness, Power System Engineering Research Center (PSERC) Publication 10-16, Sept. 2010. [10] T. J. Overbye, J. D. Weber, “The Smart Grid and PMUs: Operational Challenges and Opportunities,” Proc. IEEE PES 2010 General Meeting, Minneapolis, MN, Jul. 2010. [11] H. Liao, “Power System Harmonic State Estimation and Observability Analysis via Sparsity Maximization,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 22, no. 1, pp. 15-23, Feb. 2007. [12] M. Dancre, P. Tournebise, P. Panciatici, F. Zaoui, “Optimal Power Flow applied to state estimation enhancement,” Proc. 14th Power System Computation Conference (PSCC), Sevilla, Spain, Paper 37-2, Jun. 2002. MIPRO 2012/HEP [13] H. Kwakernaak, R. Sivan, Linear Optimal Control Systems, John Wiley& Sons, Inc., 1972. [14] M. Glavic, T. Van Cutsem, “Investigating State Reconstruction from Scarce Synchronized Phasor Measurements,” Proc. IEEE PowerTech, Trondheim, Norway, June 2011. [15] M. Glavic, T. Van Cutsem, “State Reconstruction from Synchronized Phasor Measurements,” in Proc. IEEE Innovative Smart Grid Technology (ISGT) 2011, Manchester, UK, December 2011. [16] P. C. Hansen, Rank-Defficient and Discrete Ill-Possed Problems: Numerical Aspects of Linear Inversion, Society of Industrial and Applied Mathematics (SIAM), 1998. [17] C. Gonzales-Perez and B. F. Wollenberg “Analysis of Massive Measurement Loss in Large-Scale Power System State Estimation,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 16, no. 4, pp. 825-832, Nov. 2001. [18] M. Stubbe (Convener), Long-Term Dynamics - Phase II, Report of CIGRE Task Force 38.02.08, Jan. 1995. [19] M. Glavic, T. Van Cutsem, “Wide-Area Detection of Voltage Instability From Synchronized Phasor Measurements. Part I: Principle. Part II: Simulation Results,” IEEE Trans. Power Syst., Vol. 24, No. 3, pp. 14081425, Aug. 2009. [20] T. Van Cutsem, C. Vournas, Voltage Stability of Electric Power Systems, Boston, Kluwer Academic Publishers, 1998. [21] D. Fabozzi and T. Van Cutsem, “Simplified time-dimain simulation of detailed long-term dynamic models,” in Proc. IEEE PES General Meeting, Calgary, Jul. 2009. [22] M. Glavic, T. Van Cutsem, , “A short Survey of Methods for Voltage Instability Detection,” in Proc. IEEE PES General Meeting 2011, Minneapolis, USA, July 2011. [23] S. Joe, Qin, and T. A. Badgwell, “An overview of industrial model predictive control technology,” Chem. Process Control, vol. 93, no. 316, pp. 232–256, 1997. [24] M. Glavic, M. Hajian, W. Rosehart, T. Van Cutsem, “Receding-Horizon Multi-Step Optimization to Correct Nonviable or Unstable Transmission Voltages,” IEEE Trans. Power Syst., Vol. 26, No. 3, pp. 1641- 1650, Aug. 2011. MIPRO 2012/HEP 25 26 MIPRO 2012/HEP 2 POZVANO PREDAVANJE Sustavi za trajni nadzor kvalitete napona u distributivnim mrežama Prof.dr.sc.Tomislav Tomiša Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zagreb, Croatia [email protected] Sadržaj: I. UVOD II. UREĐAJI ZA NADZOR KEE III. PQ MONITORI NOVE GENERACIJE IV. KONCEPCIJA SUSTAVA ZA NADZOR KEE V. ZAKLJUČAK MIPRO 2012/HEP 27 Dr. sc. Tomislav Tomiša – kratka biografija Tomislav Tomiša je redovni profesor na Fakultetu elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu, Zavod za visoki napon i energetiku. Rođen je 1954. godine u Varaždinu. Na Elektrotehničkom fakultetu u Zagrebu diplomirao je 1977. godine na smjeru Elektroenergetika. Na istom fakultetu obranio je magistarski rad 1985., a doktorsku disertaciju 1995. godine. Nositelj je više kolegija na sveučilišnom preddiplomskom i diplomskom studiju te poslijediplomskom studiju (Procesna mjerenja i dijagnostika u energetici, Automatizacija električnih postrojenja, Kvaliteta opskrbe električnom energijom, Nadzor i daljinsko upravljanje elektroenergetskog sustava). Objavio je brojne znanstvene radove i stručne članke. Posebno područje bavljenja su problemi mjerenja i ispitivanja u elektroenergetskim postrojenjima u cilju racionalizacije i uštede energije primjenom suvremenih nadzorno-upravljačkih sustava temeljenih na računalnoj tehnologiji. Kontakt: Tomislav Tomiša [email protected] 28 MIPRO 2012/HEP Sustavi za trajni nadzor kvalitete napona u distribucijskim mrežama Tomislav Tomiša Fakultet elektrotehnike i računarstva [email protected] Sažetak - Kao jedna od najvažnijih sirovina današnjice, električna energija mora zadovoljavati određenu razinu kvalitete, jer se na tržištu tretira kao i svaka druga roba – ona više kvalitete može se prodati po višoj cijeni i obratno, pa je kvaliteta električne energije (KEE) postala vrlo važna značajka za potrošače na tržištu. S nastalim promjenama u sektoru električne energije povećana se pažnja posvećuje KEE u smislu kontinuiteta napajanja i kvalitete napona, te troškovima spajanja potrošača na mrežu. Pojam kvalitete električne energije uveden je u našu zakonsku regulativu 2004. godine usklađivanjem s direktivama EU. Zakonom o tržištu električne energije određena je odgovornost Operatora prijenosnog sustava (OPS) odnosno Operatora distributivnog sustava (ODS) za održavanje KEE, dok su Mrežnim pravilima elektroenergetskog sustava određeni parametri kvalitete napona. Općim uvjetima za opskrbu električnom energijom (2006.) su OPS i ODS bili zaduženi uspostaviti sustav praćenje kvalitete napona do 1. siječnja 2007. godine, međutim uspostava takovog sustava je tehnički i financijski vrlo zahtjevna tako da do danas u našem elektroenergetskom sustavu nisu načinjeni značajniji pomaci u tom smislu. Kako se KEE određuje na mjestu primopredaje između isporučitelja i potrošača, ugradnja mjernih uređaja za kontinuirano praćenje kvalitete pri svakom potrošaču nije tehno-ekonomski prihvatljiva te se uspostava sustava za kontinuirano praćenje KEE mora optimirati korištenjem postojećih resursa u elektrodistribucijskim objektima odnosno odabirom reprezentativnih mjernih mjesta za određene skupine potrošača. Pri tom se razmatraju postojeći nadzornoupravljačk sustavi (SCADA) odnosno sustavi za automatsko očitavanje brojila (AMR). U posljednje vrijeme intenzivira se trend uvrštavanja obnovljivih izvora u distributivne mreže koje treba posebno nadzirati, jer predstavljaju potencijalne narušitelje parametara kvalitete napona. I. UVOD Sustavi nadzora općenito su tehnički sustavi za prikupljanje, obradu i prikaz podataka iz nekog procesa. Ovisno o namjeni prikaz prikupljanih podataka može biti u realnom vremenu (on-line) ili za naknadnu obradu (offline). Tipični primjeri sustava nadzora elektroenergetskih (EE) objekata su tzv. SCADA sustavi namijenjeni za daljinski nadzor i upravljanje objektima. SCADA sustavi su hijerarhijski organizirani u nekoliko razina, pri čemu osnovnu razinu čini razina polja koja obuhvaća davače signala i aktuatore. Signali iz razine polja prikupljaju se na razini lokalnog automatskog upravljanja koja obuhvaća inteligentne elektroničke uređaje (IED) sa sposobnošću međusobne (horizontalne) i nadređene (vertikalne) komunikacije. Nadređenu razinu čini MIPRO 2012/HEP računalni sustav za centralni nadzor objekta te komunikacijski sustav za povezivanje objekata s centrom daljinskog nadzora koji predstavlja vrh hijerarhijske piramide nadzornog sustava. S obzirom da se nadziru elektroenergetski objekti zanimljivi podaci koji se mjerenjima prikupljaju u SCADA sustavima su naponi i struje te njihov fazni odnos. Kako prikupljanje podataka za određivanje KEE također obuhvaća mjerenje napona i struja u određenim točkama EE sustava koji se obrađuju na centralom mjestu, postoji strukturna sličnost između SCADA sustava i sustava za nadzor KEE. Ti se sustavi međutim bitno razlikuju, jer se na sustave za nadzor KEE postavljaju stroži zahtjevi glede performansi mjerne opreme, komunikacijskih kanala te procesne moći i skladišnog prostora centra za obradu prikupljanih podataka. Da bi se razjasnili ti zahtjevi potrebno je razmotriti nekoliko slijedećih pitanja vezanih uz KEE. A. Što je KEE? Prema definiciji iz IEC 61000-4-30 standarda [L1] KEE u danoj točki EE sustava je značajka električnog napajanja koja se procjenjuju prema skupu referentnih tehničkih parametara. Pri tom treba napomenuti da navedenu značajku osim kvalitete napona čine i pouzdanost napajanja te kvaliteta usluga kao što je definirano u Općim uvjetima za opskrbu električnom energijom [L2]: kvaliteta napona – stalnost fizikalnih značajki napona u odnosu na normirane vrijednosti pouzdanost napajanja – sposobnost mreže da osigura stalnost napajanja električnom energijom u određenom vremenskom razdoblju, iskazana pokazateljima broja i trajanja prekida napajanja kvaliteta usluga – razina pružanja usluga koje je OPS ili ODS dužan osigurati korisnicima mreže B. Zašto se određuje KEE ? Direktiva 2003/54/EC europskog parlamenta iz 2003. godine [L3] određuje da države članice trebaju potrošačima osigurati pravo na opskrbu električnom energijom određene kvalitete po jasno usporedivim, transparentnim i razumnim cijenama. Potrošačima se mora osigurati pravo na ugovor s pružateljem usluga opskrbe električne energije u kojem se između ostaloga utvrđuje osigurana razina kvalitete usluge te postupak naknade i povrata ukoliko nije osigurana ugovorena razina kvalitete usluge. 29 Sukladno navedenoj direktivi u hrvatskoj je 2004. godine donesen Zakon o tržištu električne energije [L4] kojim se definira opskrba električnom energijom kao neovisna djelatnost od prijenosa i distribucije, a odnosi se na kupnju i prodaju električne energije. Zakonom se razlikuju povlašteni i tarifni kupci. Opskrbljivač je obvezan osigurati svim tarifnim kupcima opskrbu električnom energijom određene kvalitete kao javnu uslugu prema reguliranim uvjetima dok je za održavanje parametara KEE odgovoran OPS odnosno ODS. C. Kako je određena KEE? Mrežna pravila EE sustava [L5] iz 2006. godine i preuzeta norma EN 50160 [L6] definiraju granične vrijednosti parametara kvalitete napona u prijenosnom odnosno distribucijskom sustavu srednjeg i niskog napona: frekvencija efektivna vrijednost nadvišenja, propadi i prekidi napajanja tranzijetni prenaponi treperenje (flikeri) nesimetrija harmoničko izobličenje superponirani signalni naponi. Pouzdanost opskrbe određuje se statističkim pokazateljima obično za period od godinu dana: - prosječna učestalost prekida (System’s Average Interruption Frequency Index) - prosječna neraspoloživost (System’s Average Interruption Duration Index) - prosječna učestalosti propada napona na x% (System’s Average RMS-variation Frequency Index) D. Gdje se ispituje KEE? Tretirajući električnu energiju kao robu njezina se kvaliteta treba određivati na mjestima razmjene tj. na granici između prijenosnog i distribucijskog sustava odnosno na mjestima priključka krajnjih kupaca (Slika 1). Kako granicu između OPS-a i ODS-a čine transformatorske stanice TS 110/x kV, kojih danas u hrvatskom EE sustavu ima 114, taj broj mjernih mjesta uz oko 350 objekata TS 35/10 kV nije problematičan glede nadzora parametara kvalitete napona, međutim opremanje priključaka krajnjih potrošača, kojih ima više od 2,300.000, uređajima za nadzor kvalitete napona predstavlja ogroman tehno-ekonomski problem. 30 114 objekata 350 objekata Slika 1. Predvidiva mjesta nadzora KEE Suvremena napredna brojila električne energije (smart meter) posjeduju mogućnost zapisa određenih parametara kvalitete napona pa se takova brojila mogu koristiti u sklopu sustava daljinskog nadzora KEE. U Hrvatskoj se već nekoliko godina uspostavlja sustav automatskog daljinskog očitanja brojila (AMR) što podrazumijeva opremanje mjernih mjesta kupaca elektroničkim brojilima s daljinskom komunikacijom. AMR sustav predviđa ugradnju takovih brojila kod kupaca čija priključna snaga prelazi 30 kW (industrija i poduzetništvo) što ukupno čini oko 200.000 priključaka. Trenutno oko 38.000 takovih mjernih mjesta uključeno u AMR sustav. Ostaje upitno kako nadzirati KEE kod ostalih 2.100.000 kupaca kategorije kućanstvo. Iako su u nekim europskim državama gotovo svi kupci opremljeni naprednim brojilima (Italija, Švedska) uspostava takovih sustava zahtjeva ogromna financijska ulaganja, pa stoga većina država tek planira takove sustave. Prihvati li se činjenica da su parametri kvalitete napona zajednički za sve kupce priključene na niskonaponske (NN) sabirnice jedne distribucijske TS 10(20)/0,4 kV, kojih u hrvatskoj ima oko 25.000, opremanje tih objekata odgovarajućom opremom za nadzor kvalitete napona predstavlja tehno-ekonomski prihvatljivo rješenje uspostave sustava daljinskog nadzora KEE. E. Tko ispituje KEE? Sukladno [L2] OPS i ODS bili su obvezni uspostaviti sustav za praćenje kvalitete usluga do 1.7.2006. godine, a sustav za prikupljanje, obradu i pohranu podataka o poremećajima i prekidima napajanja električnom energijom te sustav za praćenje kvalitete napona do 1.1.2007. godine, no zbog opsežnosti zahvata do danas je u tom smislu uspostavljeno samo par eksperimentalnih pilot projekata lokalnog značenja. OPS i ODS dužan je objavljivati godišnja izvješća o stanju mreže, statistička izvješća o pogonskim događajima, pokazatelje kvalitete opskrbe električnom energijom te analizu kvalitete usluga na svojim internetskim stranicama F. Kad se ispituje KEE? Trenutno se ispitivanje KEE provodi samo ako korisnik mreže podnese pisani prigovor na razinu MIPRO 2012/HEP kvalitete napona i tada OPS odnosno ODS treba u roku od 20 dana od dana podnošenja prigovora postaviti mjernu opremu te provesti mjerenja koja traju tjedan dana, a pisano izvješće o rezultatima mjerenja kvalitete napona na obračunskom mjernom mjestu dostaviti korisniku mreže u daljnjem roku od 10 dana. H. Kako se deklarira KEE? Tablica 1 Referentne vrijednosti sukladno EN 50160 U posljednje vrijeme intenzivirao se proces priključivanja distribuiranih izvora na distribucijsku mrežu što zahtijeva određivanje utjecaja takovih izvora na KEE. Pri tom se u pravilu na mjestu priključka provode dijagnostička mjerenja u trajanju tjedan dana. Iako se u objekte koji prema procjeni mogu imati nepovoljni utjecaj na mrežu ugrađuju uređaji za praćenje kvalitete napona dostupnost mjerenih podataka s tih uređaja je samo na lokalnoj razini. G. Čime se ispituje KEE? Parametri kvalitete napona su statističke veličine izračunate iz podataka prikupljenih odgovarajućom mjernom opremom tijekom određenog perioda (tjedan dana). Standard [L1] iz domene elektromagnetske kompatibilnosti određuje mjerne metode i načine interpretacije rezultata mjerenja KEE. Mjerna oprema za određivanje KEE mora zadovoljavati znatno strože zahtjeve glede točnosti i perioda uzorkovanja od opreme koja se koristi u postojećim SCADA sustavima. Mjerni uređaji za određivanje KEE izrađuju se u tri klase točnosti: A, S i B. Najviše performanse glede točnosti (Slika 2) sukladno normi moraju zadovoljiti mjerni uređaji klase A. Koriste se za laboratorijska ispitivanja sukladnosti s normama i dijagnostiku u slučajevima sporova kad postoje prigovori na KEE. S obzirom da se parametri kvalitete napona statistički izračunavaju temeljem mjerenih podataka prikupljenih tijekom određenog perioda sukladnost pokazatelja KEE određuje se usporedbom s graničnim vrijednostima prema primijenjenoj normi. Pojedini parametar zadovoljava ako postotni broj intervala usrednjavanja s iznosima srednjih vrijednosti unutar graničnih vrijednosti nije manji od zadane granice prema Tablici 1 (95%, 99,5% ili 100%). Sukladnost pojedinog parametra sa standardnom razinom kvalitete prema primijenjenoj normi deklarira se u pravilu oznakom zadovoljavanja: „DA“ ili „NE“, iako se u standardnim izvješćima rezultati statističke obrade najčešće grafički prikazuju stupčanim (Slika 3) odnosno ITIC dijagramima (Slika 4) [L7]. Za statistička ispitivanja na lokacijama gdje ne postoji mogućnost nastanka sporova glede KEE primjenjuju se mjeri uređaji manje točnosti klase S. Mjerni uređaji klase B su najniže točnosti i namijenjeni su za kvalitativno praćenje KEE odnosno dijagnostička mjerenja tamo gdje se očekuju korisni, ali ne nužno vrlo točni rezultati mjerenja. Slika 3. Slika 4. Slika 2. Zahtijevana točnost mjernih uređaja klase A MIPRO 2012/HEP Grafički prikaz parametara kvalitete napona Grafički prikaz propada/prekida napajanja prema ITIC (Information Technology Industry Council) krivulji 31 II. UREĐAJI ZA NADZOR KEE A. Standardizacija performansi S obzirom da su parametri kvalitete napona prema normi [6] određeni kao statistički prosjeci, osnovna značajka opreme koja se može koristiti za određivanje parametara kvalitete napona jest da ima sposobnost lokalne obrade izmjerenih vrijednosti te mogućnost pohranjivanja obrađenih podataka. Norma [1] određuje za svaki parametar kvalitete napona: - osnovnu mjernu veličinu - interval usrednjavanja mjerenih uzoraka - trajanje perioda prikupljanja podataka za evaluaciju dok standard [1] određuje vremenske intervale za prikupljanje i agregaciju podataka koji se koriste za evaluaciju parametara kvalitete napona (Slika 5): - 10 ms ½ - 200 ms 10 - 3s 150 - 10 min - 2h periode mrežne frekvencije 50 Hz perioda mrežne frekvencije 50 Hz perioda mrežne frekvencije 50 Hz RTC sinkroniziran s GPS ± 20 ms dvanaest 10-minutnih intervala RTC sinkronizirano s GPS ± 20 ms Iz navedenog proizlazi da se za evaluaciju parametara kvalitete napona odnosno sigurnosti opskrbe uvjetno mogu koristiti podatci koji se prikupljaju trajno instaliranom mjernom opremom: - daljinske stanice sustava nadzora i upravljanja (RTU) - digitalni multimetri za pogonska mjerenja (DMM) - digitalni zaštitni releji - digitalni integrirani signalno-upravljački uređaji polja - elektronička brojila za daljinsko očitanje (AMR) - uređaji za praćenje KEE (PQ monitori) ukoliko je način prikupljanja sukladan navedenim normama iz čega je razvidno da se postojeća instalirana oprema može pod određenim uvjetima koristiti kao nadomjesni izvor podataka za evaluaciju parametara KEE u klasi S odnosno klasi B. Slika 6. Definicija efektivne vrijednosti ½ periode Problem usporedbe vrijednosti pojedinih parametara KEE nastaje zbog neujednačenosti karakteristika mjerne opreme kojom se prikupljaju podaci za izračunavanje statističkih vrijednosti. Slika 6. prikazuje tipičan problem usporedbe efektivnih vrijednosti napona zavisno od vremena agregacije – pri agregaciji u trajanju 2 periode (40 ms) izračunata efektivna vrijednost iznosit će 50% dok će vrijeme agregacije od 1 periode (20 ms) dati vrijednost 0%. Standardiziranjem vremena osvježavanja na ½ periode sukladno [1] eliminira se navedeni problem interpretacije rezultata mjerenja. Sličan problem nastaje pri interpretaciji trajanja propada napajanja – 0,5s, 2 s, 3 s ili 4 s prema Slika 7.? Ukoliko se prema [1] događaj „prekid“ definira iznosom efektivne vrijednosti ispod 1% nazivne vrijednosti onda je interpretacija trajanja jednoznačna: tpropad = 4 s odnosno tprekid = 0,5s. Frekvencija uzorkovanja A/D pretvornika je također vrlo bitna pri interpretaciji rezultata mjerenja – zbog premale frekvencije uzorkovanja mjerni uređaj neće registrirati brze pojave (tranzijente) pa isti događaj može biti različito interpretiran (Slika 8). Mjerni uređaj s malom frekvencijom uzorkovanja (1 kHz) registrirat će samo propad amplitude napona dok će uređaj s većom frekvencijom uzorkovanja (10 kHz) registrirati i superponirane tranzijente. To je razlog što [1] zahtijeva „dovoljno veliku“ frekvenciju uzorkovanja kako bi isti događaji bili jednoznačno interpretirani. Osnovna frekvencija - prolaz kroz nulu perioda Osnovna frekvencija - prolaz kroz nulu perioda Sinkronizacija sata ± 20 ms Sinkronizacija sata ± 20 ms Slika 5. 32 Vremenska agregacija mjerenja Slika 7. Trajanje propada/prekida napajanja MIPRO 2012/HEP fu = 1 kHz fu = 10 kHz Tranzijent Slika 8. Utjecaj frekvencije uzorkovanja To je razlog zbog kojeg mjerni uređaji klase A moraju imati dovoljnu rezoluciju i frekvenciju uzorkovanja A/D pretvornika (16 bit, 10 kHz). B. Daljinske stanice sustava nadzora i upravljanja Proces automatizacije elektroenergetskih postrojenja za potrebe daljinskog nadzora i upravljanja, koji je započeo prije nekoliko desetaka godina, nastavlja se i danas uz primjenu stalno napredujude tehnologije koja neprestano poboljšava performanse SCADA. Sklopovsku osnovu hijerarhijski organiziranog SCADA sustava čine RTU koje se u osnovi sastoje od procesnog sučelja, elektroničkog računala te telekomunikacijskog sučelja. Opcionalno se RTU može opremiti korisničkim sučeljem (HMI) za lokalni nadzor i upravljanje, ako se radi o objektu s posadom, odnosno ako je predviđeno zaposjedanje objekta u posebnim situacijama. Procesno sučelje u pravilu je modularne strukture, a sastoji se od potrebnog broja ulaznih i izlaznih modula (I/O) što ovisi o složenosti postrojenja. Svaki modul ima određeni broj kanala (najčešće višekratnik broja 2). Moduli po vrsti mogu biti digitalni i analogni. Standardno se kanali digitalnih I/O modula izvode za radni napon 24 Vdc, dok su kanali analognih modula predviđeni za ulazni napon 010 Vdc (unipolarni) odnosno +/- 10 Vdc (bipolarni). Kako su izvorni procesni signali u postrojenjima različitih naponskih razina potrebno je te signale svesti na razinu kompatibilnu s radnim naponom I/O modula. U tu svrhu koristi se oprema za prilagođenje signala (signal conditioning). Glede mogućnosti korištenja RTU za potrebe određivanja parametara kvalitete napona zanimljivi su tzv. mjerni pretvarači električnih veličina kojima se signali električnih mjerenja prilagođuju ulaznom naponu A/D pretvornika koji čine ulazno sklopovlje analognih kanala procesnog sučelja RTU. Najčešće se u elektroenergetskim postrojenjima za prilagodbu signala električnih veličina koriste: MIPRO 2012/HEP - mjerni pretvarači napona - mjerni pretvarači struje - mjerni pretvarači djelatne snage (jednofazni i trofazni) - mjerni pretvarači jalove snage (jednofazni i trofazni) - mjerni pretvarači frekvencije Izvori signala u EE postrojenjima su naponski odnosno strujni mjerni transformatori pa stoga mjerni pretvarači imaju strujne ulaze prilagođene za 5 (1) Aac odnosno naponske ulaze prilagođene za 100 Vac. Opseg izlaznog napona mjernih pretvarača napona, struje odnosno frekvencije je 0-10 Vdc, dok je opseg mjernih pretvarača snage +/- 10 Vdc radi indikacije smjera. S obzirom da su klasični mjerni pretvarači elektronički sklopovi koji izmjenične ulazne veličine pretvaraju u istosmjerni izlazni napon proporcionalan ulaznoj veličini, nadomjesno se mogu smatrati nisko-propusnim filtarskim elementima s određenom integracijskom konstantom koja praktički iznosi nekoliko stotina ms. Zbog filtarskog djelovanja mjernih pretvarača podatci mjerenja koje prikuplja RTU mjerodavni su samo za određivanje onih parametara kvalitete napona koji se odnose na spore promjene. Standardno se u postrojenja ugrađuju mjerni pretvarači klase 1 (točnost 1%) ili bolji, dok se u RTU koriste 10 odnosno 12-bitni A/D pretvornici tj. rezolucije bolje od 1 ‰ pa korištenje podataka mjerenja koja prikuplja RTU glede točnosti zadovoljava kriterije [6], ali samo za parametre kvalitete napona koji se odnose na spore promjene. Drugi nedostatak korištenja podataka prikupljenih od RTU za potrebe određivanja parametara kvalitete napone je premala učestalost zapisa mjerenih veličina, jer se pohrana prikupljenih podataka obavlja u nadzornim centrima budući da same RTU u pravilu nisu opremljene podatkovnim spremnicima kapaciteta dostatnog za pohranu podataka potrebnih za izradu trendova zanimljivih parametara kvalitete napona. Učestalost prikupljanja podataka ovisi o tipu komunikacije između nadzornog centra i RTU objekata odnosno o brzini prijenosa koja je ograničena širinom propusnog kanala telekomunikacijskih uređaja. U pravilu se u elektrodistribucijskim sustavima za podatkovni prijenos koristila VHF radio veza dok se posljednji godina uvode optički kabeli. VHF radio relejni uređaji uglavnom koriste band 450 MHz što omogućuje brzinu prijenosa podataka do 20 kbauda. Ukoliko su RTU povezane optičkim kabelima ostvaruju se mnogo veće brzine prijenosa od više stotina kbauda. Iz navedenog proizlazi da se podatci prikupljeni RTU uređajima mogu koristiti za evaluaciju parametara: - frekvencije napona - sporih promjena napona - padova napona - prekida napajanja - nesimetrije napona. 33 C. Digitalni multimetri Razvoj mikroprocesorske tehnologije doprinijelo je kompaktiranju digitalnih mjernih instrumenata tako da se u istom kućištu DMM-a objedinjuje trofazno mjerenje napona, struja i frekvencije (Slika 9). Lokalna obrada mjerenih veličina omogućuje izračunavanje ostalih veličina koje su funkcija napona i struja – djelatna i jalova snaga i faktor snage, ali i registriranje minimalnih odnosno maksimalnih vrijednosti pojedinih veličina te integraciju djelatne odnosno jalove energije u zadanom vremenskom intervalu. Inicijalno su DMM bili supstitucija za klasične mjerne instrumente koji se ugrađuju na pojedina polja za potrebe lokalnih pogonskih mjerenja čime se uštedilo na prostoru za smještaj instrumenata. DMM se češće koriste u NN razvodima, no sve više nalaze primjenu u SN i VN poljima. Mikroprocesorska osnova omogućuje uspostavu komunikacijskog kanala za povezivanje više DMM na komunikacijsku sabirnicu. U pravilu se koristi 2-žična komunikacijska sabirnica (RS485), a rjeđe 4-žična (RS422) dok su posljednje generacije DMM opremljene Ethernet priključkom za izravno povezivanje na LAN. S obzirom da se na komunikacijsku sabirnicu priključuje više DMM, svakom uređaju se postavlja jedinstvena adresa kako bi bio jednoznačno raspoznatljiv (Slika 10). Uvođenje digitalnih signal procesora (DSP) u DMM omogućuje frekvencijsku analizu mjerenih napona i struja tj. izračunavanje sadržaja pojedinih harmonika u osnovnom valnom obliku odnosno faktora harmoničkog izobličenja. Te dodatne mogućnosti približuju suvremene DMM uređajima namijenjenim praćenju parametara kvalitete napona – PQ monitorima. Slika 9. Priključak DMM D. Digitalni zaštitni releji Intenzivnija primjena numeričkih releja u našim distribucijskim elektroenergetskim mrežama počela je prije dvadesetak godina. S obzirom na specifično područje primjene postoji relativno mali broj proizvođača zaštitnih releja, no unatoč tome uređaji pojedinih proizvođača nisu međusobno komunikacijski kompatibilni. Ranije generacije numeričkih zaštitnih releja posjedovale su mogućnost komunikacije kao posebnu sklopovsku opciju dok su suvremeni releji opremljeni s jednim ili više tipova komunikacijskih sučelja (RS232, RS485, USB, Ethernet). Osnovno komunikacijsko sučelje koristi se za parametriranje releja pomoću PC računala spajanjem na serijski komunikacijski kanal i uglavnom je dostupno na prednjoj strani releja putem standardnog DB25 ili DB9 konektora (Slika 11). Neki proizvođači ugrađuju na prednju stranu releja posebno optičko IR sučelje pa je za spajanje na PC računalo potrebno koristiti namjensko IR sučelje. Za parametriranje releja proizvođači isporučuju namjensku programsku podršku koja se ovisno o vrsti releja može koristiti i za iščitavanje registriranih podataka iz releja, ako relej posjeduje tzv. funkciju zapisa događaja. Programska podrška za parametriranje releja najčešće koristi specifični komunikacijski protokol pojedinog proizvođača (DIGSI-Siemens, SPA-ABB, CURIER-Alstom). Većina releja posjeduje, osim osnovnog, jedno ili više tzv. sistemskih komunikacijskih sučelja koja se koriste za brzu međurelejnu izmjenu podataka vezanu uz složenije zaštitne funkcije odnosno povezivanje releja na SCADA sustav. Sistemska komunikacijska sučelja smještena su u pravilu na stražnjoj strani releja i predviđena su za trajno spajanje na lokalnu komunikacijsku mrežu. Radi integriranja releja u nadređene nadzorno-upravljačke sustave sistemska komunikacijska sučelja podržavaju standardne komunikacijske protokole: - MODBUS RTU - DNP 3 - IEC 60870-5 (IEC-101, IEC-103, IEC-104) - IEC 61850. MJERNO SUČELJE KOMUNIKACIJSKA SUČELJA: Slika 10. Povezivanje DMM na SCADA sustav 34 OSNOVNO (RS232) SISTEMSKO (RS485) Slika 11. Digitalni zaštitni relej MIPRO 2012/HEP Mjerno sklopovlje numeričkih releja sukladno je zahtjevima [1], međutim lokalna obrada mjerenih podataka prilagođena je njihovoj specifičnoj (zaštitnoj) funkciji. Korištenja digitalnih zaštitnih releja za potrebe prikupljanja podataka o KEE ovisi i o komunikacijskoj dostupnosti releja tj. da li postoji "slobodno" sistemsko komunikacijsko sučelje. E. Digitalni upravljači polja Sve intenzivnijom primjenom inteligentnih elektroničkih uređaja (IED) u elektroenergetskim postrojenjima u području zaštitite, nadzora i upravljanja te mjerenja javio se problem međusobne kompatibilnosti takvih uređaja. Iako su svi IED opremljeni komunikacijskim sučeljima, integriranje takvih uređaja u kompleksne sustave automatizacije postrojenja bilo je moguće samo putem relativno sporih serijskih komunikacijskih kanala i standardnih RTU protokola što je predstavljalo ograničenje za povećanje učinkovitosti većine aplikacija. Opremanjem novih generacija IED brzim Ethernet komunikacijskim kanalima stvoreni su preduvjeti za novi pristup integracije sustava automatizacije postrojenja u cilju smanjivanja troškova uspostave takvih sustava (Slika 12). Pojavom novog objektno orijentiranog komunikacijskog standarda IEC 61850 određeni su komunikacijski zahtjevi, funkcijske karakteristike, struktura i nazivlje podataka te način kako aplikacije upravljaju uređajima čime je omogućena interoperabilnost između funkcija i uređaja neovisno o proizvođačima opreme. Rezultat primjene navedenog standarda je pojava integriranih IED tzv. upravljača polja (bay-controller) koji na zajedničkom sklopovlju objedinjuju funkcije zaštite, nadzora, upravljanja i mjerenja u postrojenjima (Slika 13). Zajedničke karakteristike takvih IED su: - procesno sučelje za trofazno mjerenje struja i napona - procesno sučelje za signalizaciju i upravljanje - komunikacijsko sučelje sukladno IEC 61850 - korisničko sučelje s displejom i tipkovnicom - programibilno definiranje funkcija prema zahtjevu. S obzirom na sklopovske performanse takvih uređaja oni mogu biti izvor mjerenih podataka za potrebe nadzora KEE, međutim potrebno je razmotriti mogućnosti deriviranja potrebnih podataka iz postojećih aplikacija. Slika 12. IED – upravljač polja MIPRO 2012/HEP Daljinski nadzor i Upravljanje iz centra Lokalni nadzor i upravljanje GPS sinkron. vremena Stanično računalo RTU Stanična komunikacijska sabirnica (Ethernet, optika) Upravljači polja Daljinsko očitanje Lokalno parametriranje Slika 13. Integracija IED-a u SCADA sustav F. Brojila s daljinskim očitanjem Razvoj elektroničkih brojila zasnovanih na mikroprocesorskoj tehnologiji omogućio je uspostavu digitalne komunikacije s brojilom. Prve generacije digitalnih brojila imale su komunikacijski kanal s optičkim sučeljem, predviđen prvenstveno za parametriranje brojila, koji se mogao koristiti i za očitanje stanja brojila. Novije generacije digitalnih brojila imaju uz osnovno optičko sučelje mogućnost modularnog opremanja raznim komunikacijskim sučeljima ovisno o raspoloživim komunikacijskim medijima (Slika 14) [8]: - analogni modem - ISDN modem - GSM/GPRS modem - Ethernet LAN - Wi-Fi LAN - PLC (Power Line Carrier) modem. Budući da se brojila koriste za obračunska mjerenja, točnost mjernog sučelja sukladna je [1], ali frekvencija uzorkovanja odnosno agregacija mjerenih vrijednosti nije prilagođena potrebama nadzora kvalitete napona. Procesna moć i kapacitet memorije današnjih brojila nije dostatna za određivanje parametara kvalitete napona, a i dostupnost podataka ograničena je performansama raspoloživih komunikacijskih kanala. Slika 14. Elektroničko brojilo za AMR sustav 35 Očitanja brojila za potrebe obračuna obavljaju se relativno rijetko pa se uglavnom koriste komunikacijski mediji s malim investicijskim troškovima odnosno oni čija je cijena korištenja proporcionalna trajanju komunikacije, a ne količini prenesenih podataka - stoga su se do sada uglavnom koristile usluge GSM bežične telefonije za prijenos podataka. Kako bi participirali u razvoju naprednih mreža na proizvođače brojila postavljaju se sve veći zahtjevi glede procesne moći i kapaciteta memorije. Mogućnost korištenja digitalnih brojila s daljinskim očitanjem za potrebe nadzora KEE bitno ovisi o programskim aplikativnim mogućnostima samog brojila. Budući da nadzor KEE zahtijeva lokalnu obradu i pohranu velike količine podataka, samo brojila koja posjeduju mogućnost pohrane mjernih i registriranih podataka za određeni vremenski period (barem 24 sata) mogu poslužiti kao izvor podataka za nadzor KEE s time da se učestalost očitanja prilagodi memorijskom kapacitetu brojila. Dodatni problem predstavlja dostupnost podataka drugim korisnicima s obzirom da se očitanja obavljaju iz centra pomoću posebnih programskih aplikacija za obračun el. energije koje nisu predviđene za prikupljanje i pohranu podataka za potrebe nadzora KEE. U razvijenim zemljama EU nastoje se AMR sustavi višenamjenski koristiti tj. objediniti daljinska očitanja potrošnje svih energenata: električne energije, toplinske energije, plina i vode (Slika 15) budući da se suvremena električna brojila mogu opremiti sučeljem za primanje impulsa brojila drugih energenata ili se mogu opremiti komunikacijskim sučeljem za brojila drugih energenata (M-bus). KORISNICI PRIKUPLJENIH PODATAKA Obrada i pohrana podataka PROIZVODNJA, PRIJENOS, DISTRIBUCIJA, INDUSTRIJA G. PQ monitori Zakonska regulativa koja OPS odnosno ODS obvezuje da potrošačima ispostavlja izvješća o KEE utjecala je na razvoj uređaja namijenjenih nadzoru kvalitete napona predviđenih za trajnu ugradnju u EE postrojenja. Osnovna značajka takvih uređaja je da su dizajnirani tako da omogućuju prikupljanje i obradu mjerenih podataka striktno prema [1] odnosno [6]. Iskustva koja su proizvođači mjerne opreme stekli pri razvoju prijenosne mjerne opreme klase A prvenstveno namijenjene za istraživanje odnosno detekciju problema iskorištena su pri osmišljavanju uređaja za trajni nadzor KEE. Nastojanje proizvođača da nadzorna oprema za trajnu ugradnju ispuni zahtjeve klase A utjecalo je na relativno visoku cijenu što je osnovni nedostatak konvencionalnih PQ monitora (Slika 16) [9]. Drugi nedostatak očituje se u složenoj i skupoj programskoj podršci za obradu mjerenih podataka. Kako je postojeća programska podrška za obradu podataka prikupljenih prijenosnim instrumentima i generiranje izvješća logično bila prilagođena PC tehnologiji odnosno Windows platformi, na toj je osnovi razvijana i podrška za PQ monitore. Velika količina podataka koja se obrađuje i pohranjuje pri trajnom nadzoru KEE utjecala je na sklopovsku strukturu opreme koja je zbog toga strukturirana na bazi industrijskog PC računala što je uz zahtjev za klasom A nužno rezultiralo visokom cijenom. Stoga je ugradnja opreme za trajni nadzor KEE bila ograničena na točke preuzimanja el. energije između OPS-a i ODS-a kojih u EE sustavu ima relativno malo. Praćenje KEE implicira potrebu za ugradnjom velikog broja nadzornih uređaja na mjestima isporuke el. energije tretirane kao roba. Naravno da idealna situacija, pri kojoj bi svako mjesto preuzimanja el. energije bilo opremljeno PQ monitorom, nije financijski ostvariva, međutim to nije ni nužno, jer su određeni parametri kvalitete napona zajednički za sve potrošače priključene na određenu točku distributivne mreže. Stoga se dobrom strategijom ugradnje PQ monitora na karakteristična mjesta u mreži može postići zadovoljavajuća pokrivenost za potrebe nadzora KEE i izvješćivanja potrošača. Proizvodnja i prijenos Industrija i poduzetništvo Distribucija Pojedinačne lokacije Seoska područja M-Bus Gradska područja mjerno sučelje KUĆANSTVA Prigradska naselja M-Bus Plin Voda Voda Plin Toplina Toplina Voda Plin Toplina Koncentrator impulsa Voda Plin Toplina M-Bus bežični M-Bus žični DISTRIBUIRANA PROIZVODNJA Slika 15. Koncept višenamjenskog AMR sustava 36 Slika 16. Konvencionalni PQ monitor MIPRO 2012/HEP A. Ograničenja SCADA sustava S obzirom na svoju hijerarhijsku strukturu SCADA sustavi mogu predstavljati osnovu za integraciju sustava nadzora KEE, međutim distribucijski SCADA sustavi koji obuhvaćaju samo naponske razine 35 kV i 10(20) kV ne približuju se električki dovoljno krajnjim potrošačima na niskom naponu, koji u RH čine više od 90% priključaka, jer objekti TS 10/0,4 kV uglavnom nisu uključeni u sustav daljinskog nadzora i upravljanja. Problemi vezani uz KEE najčešće nastaju zbog povratnog djelovanja potrošača na distribucijsku mrežu, a u novije vrijeme tome sve više doprinose i distribuirani izvori koji se priključuju na NN mrežu. Zadovoljavajuća osmotrivost kvalitete napona u NN mreži može se postići jedino uključivanjem objekata TS 10/0,4 kV u sustav nadzora KEE (Slika 17), što implicira ugradnju PQ monitora u oko 25.000 objekata u RH te njihovo komunikacijsko povezivanje u centre nadzora. Rješavanju navedenog problema u cilju uspostave sustava nadzora KEE bitno može doprinijeti pojava tzv. “low-cost“ PQ monitora čija je cijena na tržištu, uz zadovoljavanje performansi iz [1], za red veličine niža od prethodno opisanih konvencionalnih uređaja. Kako je to moguće? Na tržišnu cijenu PQ monitora općenito utječu slijedeći činitelji: - cijena razvoja uređaja - cijena proizvodnje uređaja - količina proizvoda koji se plasira na tržište - cijena instalacije uređaja (posebno komunikacijske infrastrukture) - cijena eksploatacije uređaja (posebno namjenske programske podrške) C. Smanjivanje troškova proizvodnje Utjecaj cijene razvoja PQ monitora po jedinici proizvoda bitno je snizila pojava IEC standarda [1] kojim su definirane performanse mjernih uređaja i ujednačeni zahtjevi na KEE na lokalnoj i svjetskoj razini što je proizvodnim tvrtkama PQ monitora otvorilo znatno šire tržište i povećanje produkcije za dva reda veličine. D. Smanjivanje troškova instalacije Konvencionalni PQ monitori posjeduju mjerna sučelja prilagođena standardnim mjernim transformatorima (5A, 100V). Znatni problem može predstavljati naknadna ugradnja PQ monitora u postojeća postrojenja, jer isporučitelji ne dozvoljavaju priključivanje PQ monitora na obračunske mjerne krugove na mjestima preuzimanja el. energije, dok često ne postoji mogućnost dogradnje dodatnog sloga mjernih transformatora ili je to povezano sa znatnim dodatnim troškovima. Upotreba preciznih mjernih ST s rastavljivom jezgrom [10], koji daju naponski izlazni signal (0-333 mV), omogućuje priključak nove generacije PQ monitora s naponskim sučeljem za mjerenje struje na sekundarne grane postojećih ST što bitno pojednostavljuje i pojeftinjuje ugradnju (Slika 18). Osim problema priključka konvencionalnih PQ monitora na postojeće mjerne krugove, problem može biti i njihov fizički smještaj s obzirom da su predviđeni za ugradnju na vrata rasklopnih ormara, a taj je prostor obično već iskorišten. Nove generacije PQ monitora predviđene su za ugradnju na standardnu montažnu šinu (DIN 35 mm) što bitno pojednostavljuje njihovu ugradnju unutar postojećih rasklopnih ormara. sekundarna grana ST Napojni vod 10 kV s time da se posljednjih godina svi navedeni troškovi osjetno smanjuju što je posljedica razvoja drugih tehnologija koje nisu izravno povezane s proizvodnjom mjernih uređaja za KEE kao što su dostignuća u domeni mobilnih telefona, digitalnih kamera, dlanovnika i prijenosnih računala zbog njihove masovne produkcije. B. Smanjivanje troškova razvoja Implementacija tehnologija DSP (digital signal processor) razvijenih za masovnu primjenu u prijenosnim digitalnim audio/video uređajima rezultirala je jeftinim DSP čipovima koji imaju minimalnu potrošnju, objedinjuju višekanalne A/D pretvornike i optimirani su za obradu signala u audio području (20 Hz÷20 kHz) što je upravo zanimljivo područje za harmoničku analizu mrežnog napona. Minijaturizacija proizašla razvojem mobilnih telefonskih uređaja (smart phone) primijenjena u razvoju PQ monitora bitno je smanjila dimenzije i cijenu potpuno automatizirane proizvodnje tih uređaja. Prihvaćanje standardiziranih formata zapisa na izmjenjive memorijske kartice velikog kapaciteta (SD card) omogućuje pohranu mjerenih podataka tijekom dugog vremenskog razdoblja (više godina) i jednostavnu razmjenu s drugim sustavima. Slika 17. Mjesto nadzora KEE u NN mreži MIPRO 2012/HEP na strujni modul PQ MONITORI NOVE GENERACIJE R burden III. Slika 18. Mjerni ST s rastavljivom jezgrom 37 E. Smanjivanje troškova komunikacije Poseban problem pri eksploataciji konvencionalnih PQ monitora mogu činiti komunikacijski troškovi za prijenos podataka u nadzorni centar, ukoliko na mjestu ugradnje ne postoji komunikacijska infrastruktura. Većina PQ monitora posjeduje kapacitet memorije dostatan za pohranu podataka tijekom jednog obračunskog perioda (do 35 dana) nakon čega se najstariji podaci brišu ustupajući mjesto svježe prikupljenim podacima. Budući da su objekti ODS-a TS 110/35 kV i TS 35/10 kV uključeni u SCADA sustav s vlastitom komunikacijskom infrastrukturom PQ monitori instalirani u te objekte mogu se očitavati putem postojećih komunikacijskih kanala bez dodatnih troškova. Međutim instalacija PQ monitora u objekte TS 10/0,4 kV koji nisu komunikacijski povezani u centar zahtjeva uspostavu komunikacijskog kanala za iščitavanje prikupljenih podataka. S obzirom na broj (25.000) i rasprostranjenost tih objekata teško je očekivati da će oni uskoro biti povezani optičkim kabelima. Stoga bežična GSM/GPRS veza predstavlja jedino rješenje koje pak je povezano s troškovima davatelju komunikacijskih usluga, koji tijekom životnog vijeka konvencionalnog PQ monitora mogu nadmašiti troškove instalacije samog uređaja. Prednost PQ monitora nove generacije glede komunikacijskih zahtjeva je u tome što zbog velikog kapaciteta memorije praktički ne zahtijevaju spajanje na komunikacijski kanal za daljinsko iščitavanje. Podatci spremljeni na memorijsku karticu PQ monitora u datoteke standardnog formata mogu se lokalno očitati s izvađene kartice na prijenosno PC računalo kad je to potrebno bez vremenskog ograničenja intervala iščitavanja. To ujedno znači da sustav nadzora KEE zasnovan na takovim PQ monitorima ne zahtijeva komunikacijski sustav što bitno smanjuje troškove eksploatacije. F. Smanjivanje troškova programske podrške Postoji još jedna prednost PQ monitora nove generacije glede troškova održavanja vezanih uz programsku podršku. Za prikupljanje i obradu podataka iz konvencionalnih PQ monitora koristi se posebna programska podrška na Windows platformi koja osim velikih inicijalnih troškova instalacije generira i troškove održavanja sukladno pojavi novih inačica operacijskog sustava. Nasuprot tome PQ monitori nove generacije ne zahtijevaju posebnu programsku podršku za obradu podataka, jer se cjelokupna obrada mjerenja obavlja u samom uređaju te se u memoriju pohranjuju gotovi izvještaji u standardnim formatima (csv, html, jpeg, PQDIF) čime se eliminiraju troškovi nabave, instalacije i održavanja specifične programske podrške. G. PQube – „low cost“ PQ monitor Uređaji predstavlja kombinaciju DMM, registratora mjerenih veličina i registratora smetnji s lokalnom obradom podataka sukladno zahtjevima [1] i [6] te pohranom podataka na SD memorijsku karticu kapaciteta dostatnog za višegodišnje kontinuirano praćenje KEE (Slika 19) [11]. 38 Slika 19. PQube monitor – osnovni modul Uređaj je modularne strukture – sastoji se od osnovnog modula koji se funkcionalno može proširivati dodatnim modulima. Predviđen je za unutarnju montažu u razvodne ormare na standardnu montažnu šinu 35 mm. Na gornjoj strani kućišta izvedeno je korisničko sučelje koje se sastoji od LCD displeja u boji te namjenskog četverosmjernog štapićastog upravljača i potvrdnog tipkala. Prikaz svih mjerenja te pregled pohranjenih i obrađenih podataka obavlja se na LCD displeju u boji. Modul se napaja izmjeničnim ili istosmjernim naponom 24 V. U kućištu se nalazi litij-baterija koja omogućuje rad modula i nakon prekida napajanja. Dodatni napojni, strujni i komunikacijski moduli su istog profila kao osnovni modul i učvršćuju se na montažnu šinu zajedno s osnovnim modulom, a spajaju na osnovni modul pomoću ugrađenog konektora (Slika 20). Uređaj ne zahtjeva posebnu korisničku programsku podršku, jer s vlastitom programskom podrškom automatski obrađuje mjerene podatke i izrađuje izvješća u grafičkom obliku (Slika 22) koja pohranjuje na memorijsku karticu. Putem komunikacijskog Ethernet modula uređaj se može priključiti na računarsku mrežu za potrebe daljinskog nadzora - web-server (Slika 23) odnosno prikupljanja podataka - ftp-server (Slika 23). Slika 20. Priključak PQbe monitora MIPRO 2012/HEP Tablica 2 Značajke PQube monitora IV. Slika 21. Statistički obrađena mjerenja (gif datoteka) KONCEPCIJA SUSTAVA ZA NADZOR KEE Pregledom postojećeg stanja mjerne opreme u distribucijskim objektima EE sustava RH može se zaključiti da postoje znatne razlike u opremljenosti objekata uređajima raznih generacija. Postojeće DMM nove generacije potrebno je uključiti u sustav nadzora KEE. Problem koji se pri tom javlja je količina podataka koje treba trajno pohraniti. S obzirom da su DMM opremljeni komunikacijskim kanalom, pohranjivanje podataka može se obavljati na drugom mjestu no za to treba osigurati brzu on-line vezu. U objektima gdje već postoji računalna infrastruktura (TS 35/10 kV) moguće je takve DMM povezati preko adekvatnog sučelja na računarski sustav gdje se obavlja obrada i pohrana podataka. Međutim ukoliko na lokaciji gdje se ugrađuju DMM ne postoji računarska infrastruktura (TS 10/0,4 kV) potrebno je mjerene podatke obraditi i pohraniti u samom mjernom uređaju što implicira ugradnju PQ monitora. Za prikupljanje podataka o kvaliteti napona i formiranje datoteka koje sadrže dnevne zapise potrebno je u objekte TS 35/10 kV instalirati posebna PQ računala koja će se povezati na centralnu bazu podataka (Slika 24). Sustav AMR je zasebni sustav koji predstavlja suplement sustavu nadzora KEE i potrebno ga je komunikacijski povezati s centralnom PQ bazom podataka radi razmjene prikupljenih podataka zanimljivih za KEE. PQ skladište podataka PQ server CDU AMR GSM RS232 Slika 22. Osnovna web stranica Modem WAN ( Internet ) SCADA PQ-RAČUNALO STANIČNO RAČUNALO GSM OPC server PROCESNI BUS MODBUS PLC, PAC Slika 23. Struktura datoteka na SD kartici MIPRO 2012/HEP NUMERIČKI RELEJI DMM & MREŽNI ANALIZATORI RS232 PQ-MONITORI Modem NUMERIČKA BROJILA Slika 24. Struktura sustava za nadzor KEE 39 V. ZAKLJUČAK Uspostava sustava za nadzor KEE u distribucijskim mrežama je tehno-ekonomski i vremenski vrlo opsežan projekt koji zahtjeva dodatno opremanje velikog broja objekata relativno skupim mjernim uređajima, jer postojeća oprema SCADA sustava uglavnom ne zadovoljava performanse prema IEC standardu [1]. S obzirom da se pri izgradnji novih odnosno rekonstrukciji postojećih TS 35/10 kV ugrađuju novi DMM i IED uređaji oportuno je koristiti njihove opcije koje podržavaju određene mogućnosti praćenja kvalitete napona kako bi se ti uređaji iskoristili i u sustavu za nadzor KEE. U cilju približavanja točaka, u kojima se prati kvaliteta napona, krajnjim potrošačima potrebno je postupno opremati TS 10/0,4 kV novom generacijom „low cost“ PQ monitora koje nije nužno povezivati na centar nadzora, ako to ne opravdavaju troškovi uspostave i korištenja komunikacijskih kanala (GSM/GPRS). Iščitavanje podataka iz tih uređaja može obavljati lokalno u relativno dugim vremenskim intervalima s obzirom na veliki kapacitet njihove memorije za pohranu već obrađenih mjerenih podataka u obliku datoteka u standardnim alfanumeričkim i grafičkim formatima. 40 LITERATURA [1] International Standard IEC 61000, Electromagnetic compatibility (EMC), Part 4-30: ”Testing and measurement techniques – Power quality measurement methods“, Reference number CEI/IEC 61000-4-30:2003 [2] ”Opći uvjeti za opskrbu električnom energijom“, Narodne novine, br. 14, 2006. [3] The european parliament and the council of the european union, Directive 2003/54/EC: “Common rules for the internal market in electricity”, 26. June 2003. [4] ”Zakon o tržištu električne energije“, Narodne novine, br. 177, 2004. [5] ”Mrežna pravila elektroenergetskog sustava“, Narodne novine, br. 36, 2006. [6] European standard EN 50160, “Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems ”, ICS 29.020, November 1999 [7] “ITI (CBEMA) curve application note”, Information Technology Industry Council (ITI), 1101 K Street NW, Suite 610, Washington DC 20005, (202) 737-8888, 2000 [8] “MT831 - modularno industrijsko brojilo”, ISKRAEMECO, www.iskraemeco.hr [9] “ION 7650 Brochure”, Schneider Electric USA, Inc., 11/2010, www.PowerLogic.com [10] “High accuracy split core CTs”, DENT Instruments, Inc., Oregon 97702 USA, 2011 [11] “PQube - Installation & User’s Manual“, PSL Power Standards Lab, Alameda CA 94501 USA, 2011, www.PowerStandards.com [12] “Nadogradnja sustava vođenja i informacijskih sustava HEP ODS d.o.o. - implementacija sustava nadzora kvalitete električne energije“, FER Zagreb, Zavod za visoki napon i energetiku, 2010. MIPRO 2012/HEP 3 IBM rješenje za Enterprise Asset Management i IT Asset Management Maximo Damir Zec IBM Hrvatska Zagreb, Croatia [email protected] Sadržaj: Priloženi su osnovni prikazi za praćenje predavanja MIPRO 2012/HEP 41 42 MIPRO 2012/HEP Real Estate and Facilities Plant and Production Mobile Assets Infrastructure Information Technology IBM EAM Maximo -upravljanje životnim ciklusom ukupne imovine Upravljanje IT imovinom Damir Zec, Territory Services Leader © 2012 IBM Corporation Sadržaj Imovina-izazovi IBM rješenje za upravljanje ukupnom imovinom Pregled rješenja za upravljanje imovinom Zastupljenost rješenja-reference IT upravljanje imovnom © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 43 Želimo bolje poslovati-NDNRQDPPRåHSRPRüLLQIRUPDWLND" 6SHFLILþQR kako? Top 10 Tehnoloških prioriteta • Poslovna inteligencija (BI) • Poslovno transakcijske aplikacije (ERP, EAM,CRM i druge) • Serveri i pohrana podataka (virtualizacija...) • 0RGHUQL]DFLMDQDVOLMHÿHQLKDSOLNDFLMDLWHKQRORJLMD • Kolaboracijske tehnologije i rješenja • Mreže, podatkovne, glasovne i video komunikacije • Tehnološka infrastruktura • Tehnologije zaštite sustava (sigurnost) • Uslužno orjentirana aplikacije i arkitektura (SOA) • Upravljanje dokumentima i procesima Izvor: Gartner EXP (January 2009) © 2012 IBM Corporation Upravljanje imovinom (životni ciklus) Evidencija imovine ($0 PLAN KUPNJA EVIDENCIJA KORIŠTENJE ODRŽAVANJE/RAD Asset Lifecycle Nabava (20-30%) Problem: TCO imovine nije u potpunosti pod kontrolom, ne zna se odgovor na pitanje "koliko to ukupno/zapravo košta?” OTPIS/PRODAJA Održavanje (70-80%) Rješenje: Implementacija sustava za upravljanje imovinom koji može dati odgovore o stvarnom trošku imovine 4 © 2012 IBM Corporation 44 MIPRO 2012/HEP Izazovi ,7LPRYLQDXNXSQDLPRYLQDLPRYLQDMHYUORþHVWRGUXJD QDMYHüDVWDYNDXELODQFL=DSUHWSRVWDYLWLMHGDVH upravo iz tog razloga mora posvetiti dužna pažnja u procesu upravljanja imovinom kako zbog rashodovne VWUDQHWDNRL]ERJPRJXüHSULKRGRYQH Svakom vlasniku imovine izuzetno je važna: •Jasna i precizna evidencija ukupne imovine •Jedinstven i kvalitetan sustav izvještavanja •3UDüHQMHLXSUDYOMDQMHSURVMHþQLPLVWYDUQLP troškovima korištene imovine •=QDþDMQRSRYHüDQMHNRULVQRJRSWLPL]LUDQRJ korištenja imovine •3UDüHQMHNOMXþQLKSRND]DWHOMDNH\SHUIRUPDQFHL SULSDGDMXüHPHWULNH •Prikupljanje i evaluacija podataka potrebnih za donošenje odluka •$QDOL]LUDQMHSURUDþXQD]DLPRYLQX]ERJNYDOLWHWQLMHJ donošenja odluka vezanih uz investicije ili prodaje i održavanje. •.YDOLWHWQRRGUåDYDQMHLPRJXüQRVWXSUDYOMDQMD stvarnim troškovima i resursima •Razine i kvaliteta interne usluge •... © 2012 IBM Corporation âWRWUDåLPRLRþHNXMHPR"0RJXüLFLOMHYLLUH]XOWDWL-iskustva drugih Iskoristivost radne snage RAST 10-20% Iskoristivost imovine RAST 3-5% Kupovina opreme PAD 3-5% Korištenje garantnog roka RAST 10-50% Zalihe PAD 20-30% Troškovi premiještanja zaliha PAD 5-20% Troškovi materijala PAD 5-10% Kupovina vanjskih usluga PAD 10-50% © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 45 Sadržaj Imovina-izazovi IBM rješenje za upravljanje ukupnom imovinom Pregled rješenja za upravljanje imovinom Zastupljenost rješenja-reference IT upravljanje imovnom © 2012 IBM Corporation 7UDQVSDUHQWQRVWWRþQRVWLLQWHJULUDQRVW HEP d.d. HEP Proizvodnja Vidljivost IBM EAM Maximo svjetsko NO 1 rješenje za upravljanje ukupnom imovinom, Objekti O Ob jekti (z (zgrade) i prostor/ljudi HEP OPS HEP ODS HEP Toplinarstvo HEP ESCO Vozila Energija HEP OIE APO HEP NOC NE KRŠKO IT imovina SIGURNOST S IGURN NO OST I ZAŠTITA ZA AŠ ŠTITA Državni HEP Opskrba HEP Plin Automatizacija Oprema i sredstva Opr Kontrola Zemljište (imovinsko pravni odnosi) (i (im movin Ukupna imovina u vlasništvu ili na upravljanju Integracija 6YDQDYHGHQDUMHãHQMDSUHPD*$571(58]DX]LPDMXYRGHüXSR]LFLMXXPDJLþQRPNYDGUDQWX © 2012 IBM Corporation 46 MIPRO 2012/HEP General 9UVWHLPRYLQDNRMLPDPRåHWHXSUDYOMDWLSRPRüX,%0UMHãHQMD Signalling Keys Support Equip Manufacturing Recreation Safety & Survival Gear Milling Personal Security Network Wireless Voice Storage Mainframe Distributed Desktop Mobile Software Ships Trucks Buses Aircraft Military Space Navigation Avionics Engines Fire Ventilation Offshore Boilers Drilling Generators Wind Turbines Solar Meters & Waste & Treatment Rails Roads Pipelines Bridges Microwave Fiber Optics Wire Poles ATM / POS Scales & Measurement I. T. Tools Trains / Rolling Stock Energy Transport Applications Turbines Reactors Power Transmission Water Distribution Measurement Linear Cabling Comm Life Sci Utilities Suppression Medical Compressed Supplies Cylinders Electrical Environmental Pharmaceuticals Lab Equipment & Satellite Retail Facility Calibrated Equip Structures Lighting Transport Phys Security 9 Landscaping Vaults RFID & Safes © 2012 IBM Corporation Product portfolio – 2011-modularnost Core Solutions Maximo Asset Management Maximo for Facility Maximo Asset Mgmt Essentials Maximo for Energy Optimization Intelligent Building Management Maximo Data Center Infrastructure Mgmt TRIRIGA IT Asset Management Industry Solutions Utilities Life Sciences Nuclear Power Transportation Government Oil & Gas Manufacturing Maximo for Fleet Management Add-On Solutions Service Provider Archiving Spatial Scheduler Internal Service Provider SMART Mobile Work Mgr Calibration Asset Configuration Manager Change & Corrective Action Mgr Linear Assets SMART Mobile Inventory Mgr MX Mobile Asset Mgr MX Mobile Inventory Mgr MX Mobile Work Mgr Everyplace SMART Mobile Auditor SAP ERP Adapter Oracle ERP Adapter Primavera Adapter MS Project Adapter Real Time Asset Locator © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 47 Maximo EAM – standardni moduli Upravljanje Upravljanje Upravljanje sredstvima radom materijalima Lokacije Plan posla Sredstva Rute Kod greške Zahtjev za uslugom Nadzor stanja Mjere Grupe mjera 0DWLþQLSRGDFL Nabava Sigurnost Ugovori o nabavi Katalog usluga Glavni ugovori Incidenti Provjera primki Garancijski ugovori Problemi Zahtjevnice Ugovori o najmu Promjene Fakture Ugovor o radu Izdavanja Narudžbenice Plan fakturiranja Rješenja Konsignacijske zalihe Upravljanje spremnicima Izvještaji Kitting Rad Preventivno održavanje Izdavanja i transferi Upravljanje poslom Kodovi stanja uslugama Primke Zalihe 3UDüHQMHUDGQLKQDORJD Upravljanje ugovorima Upiti Skladišta Stavke usluge Upravljanje Alati Usluge + specijalizirani moduli za: IT imovinu, linearnu imovinu, upravljanje voznim parkom i mehanizacijom, zgradama i objektima, GIS LQWHJUDFLMXPRELOQHXUHÿDMHLWG © 2012 IBM Corporation 3RJOHGDQDOLWLþDUD*DUWQHU- EAM Magic Quadrants Maximo je jedino EAM rješenje koje se nalazi u EAM 9RGHüHP Kvadrantu 13 godina za redom od 1998 IBM Maximo © 2012 IBM Corporation 48 MIPRO 2012/HEP Lokalizacija-podrška © 2012 IBM Corporation Izvještaji – 150+ ,VSRUXþHQLKXSDNHWX © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 49 Zašto IBM & Maximo? •Konsolidacija:Maksimo upravlja svim tipovima i klasama LPRYLQHLLQWHJULUDUD]OLþLWHSRGVXVWDYH Upravljanje svom imovinom (IT-EAM) u jednom integriranom okruženju uvelike reducira troškove i NRPSOHNVQRVWXUDGXL]QDþDMQRSRYHüDYDRSHUDWLYQX XþLQNRYLWRVWLYLGOMLYRVW 'RQRVLGXELQXPRJXüQRVWLNRULãWHQMDLIOHNVLELOQRVW temeljenu na iskustvima i na dugogodišnjoj poziciji lidera na tržištu (13g. za redom br.1 u svijetu) 8NUDWNRPYUHPHQXYLGOOMLYLEHQHILWL52,NDRL]QDþDMQR SRYHüDQDIOHVNLELOQRVWXUDGX Niži TCO/niži troškovi obuke korisnika i ubrzana PRJXüQRVWSULKYDüDQMDRGVWUDQHNUDMQMLKNRULVQLND •Modul za davanje usluga -HGLQLSRQXÿDþQDWUåLãWXNRMLLPDPRGXO]D³6HUYLFH Providere”. Interno i externo (komercijalna usluga na tržištu). •Konfigurabilnost 'DMHL]UD]LWRYLãHPRJXüQRVWL]DNRQILJXULUDQMHXRGQRVX na ostala rješenja na tržištu. 1HPD³]DNOMXþDYDQMD´YHU]LMD Maximo se može mijenjati sukladno promjenama u SURFHVXXJUDÿHQNRULVQLþNLSURFHVPDQDJHU Hrvatski jezik (ostali prema potrebi korisnika) .RULVQLFLJODVDMX]D0D[LPRNRULVQLþNHXGUXJH •Tehnologija 8JUDÿHQ%LUW%,&RJQRV WEB aplikacija, integracijska platforma Potpuna J2EE arkitektura u odnosu na konkurentna klijent server rješenja. Integracija s okolinom (gotovi adapteri-real time) 6PDQMXMHRSWHUHüHQMHSUHPD,7-XSRYHüDYDVHYLGOMLYRVW,7XVOXJD Repozitorij za dokumentaciju •Stupanj gotovosti rješenja Više od 80% 1DMEROMDSUDNVDXJUDÿHQDXUMHãHQMH ITIL V3 •Održiva korporativna isplativost 9UORVQDåDQIDNWRUXGRQRãHQMXRGOXNHRQDEDYFL52,L7&2RGOLþQL Prvi korak u EAM •Maximo MHYRGHüHUMHãHQMHQDWUåLãWXEU1), najbolje za upravljanje imovinom Maximo je referentna instanca za sva Asset rješenja u svijetu Maximo je najraširenije rješenje na svjetskom tržištu (market share No.1) • Izuzetno jak lokalni i regionalni tim za podršku Jaki partneri-regionalno definirani •Reference Preko 15,000 klijenata u više od 100 zemalja © 2012 IBM Corporation Maximo is helping Blue Chip Companies © 2012 IBM Corporation 50 MIPRO 2012/HEP Sadržaj Imovina-izazovi IBM rješenje za upravljanje ukupnom imovinom Pregled rješenja za upravljanje imovinom Zastupljenost rješenja-reference IT upravljanje imovnom © 2012 IBM Corporation Kome trenutno nudimo EAM Maximo u CEE U 2009 i 2010L]PHÿXRVWDORJXVUHGQMRMLLVWRþQRM(XURSLVPRSURGDOL Rafinerije nafte i maloprodaju (benzinske postaje) Telcos i Telco davatelji usluga Proizvodnja plina i prijenos 3URL]YRGQMDHOHNWULþQHHQHUJLMHSULMHQRVDGLVWULEXFLMH Nacionalne pošte 1DFLRQDOQDåHOMH]QLFDLåHOMH]QLþNLGDYDWHOML,7XVOXJD Tržišno YRGHüH0DORSURGDMe i prodajni lanci Ministarstva: unutarnjih poslova (policija), Porezna (financije), javne uprave, vanjskih poslova, prometa i veza, eUprava i LQIRUPDWLNHSUDYRVXÿD Vladini IT odjeli, odjeli Carinskih uprava Mali, srednji i veliki Telco operatori *XPDQDPMHãWDMHOHNWULþQDUREDNDUWRQVNHDPEDODåHWHNVWLOþHOLNFHPHQW$XWRGLMHORYL7REDFRSURL]YRÿDþL Nacionalna osiguranja 1DFLRQDOQDLPHÿXQDURGQHEDQNHLGDYDWHOMLEDQNDUVNLKXVOXJD *UDÿHYLQVNHWYUWNH /RJLVWLþNHWYUWNH Vodoopskrba i odvodnje Hotelski lanci © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 51 Sadržaj Imovina-izazovi IBM rješenje za upravljanje ukupnom imovinom Pregled rješenja za upravljanje imovinom Zastupljenost rješenja-reference IT upravljanje imovnom © 2012 IBM Corporation 0D[LPRMHJOREDOQRSULKYDüHQ1/5)(2009.) 'UåDYQHJUDÿDQVNHLQVWLWXFLMH Državne (sigurnosne) institucije 56 klijenata Department of the Treasury, NASA, GSA, Veterans Affairs... Lokalna uprava 125 klijenata AK Dept. of Admin., State of CA, GA Dept. of Admin. Svcs., Maryland DOT, LA County DPW 84 klijenata US Air Force, US Army, US Marine Corps, US Navy... Državne vlade 48 klijenata Dutch Army, Royal Saudi Air Force, Royal Canadian Mint, Israeli Army... Obrazovanje Zdravstvo 127 klijenata 92 klijenata Cornell University, Johns Hopkins University, Detroit Public Schools, Perdue Univ. Mass General Hospital, Barnsley District Hospital, Baptist Hospital Louisville © 2012 IBM Corporation 52 MIPRO 2012/HEP 0D[LPRMHJOREDOQRSULKYDüHQ2/5) Bankarstvo i sigurnost 2VLJXUDYDMXüDGUXãWYD 50 klijenata u bankarstvu 10 klijenata 15 klijenata u osiguranju Early ITSM story - Amerus State Street, Freddie Mac, AMEX, Merrill Lynch, HSBC Allstate, Mutual of Omaha, AmerUs, Banque de France Telekomunikacije Mediji 20 klijenata 17 klijenata Success w/Mobile Providers Upravljanje pogonima T-Mobile, Vodafone, Proximus, Qualcomm BBC, Turner Broadcasting, Universal Studios Pružatelji usluga održavanja Pružatelji usluga IT održavanja 110 klijenata 15 klijenata Industrijsko održavanje Outsourcing Honeywell, ABB, Johnson Controls, UNICCO CSC, Getronics, Accenture, HP © 2012 IBM Corporation 0D[LPRMHJOREDOQRSULKYDüHQ Nuklearna postrojenja Energetika (fosilna/hidro) 42 lokacije 160 klijenata >25% udjela u nuklearnoj ind. 10 od 20 Fortune 1000 Southern, TXU, Daya Bay, DTE, Dominion, TVA Duke, Xcel, NYPA, LCRA, NRG, Bureau of Rec Fortum, Prijenos i distribucija Vode / otpadne vode 80 klijenata 125 klijenata Specijlizirani razvojni tim 11 od 30 QDMYHüLKJUDGRYD APS, DTE, NiSource, ESKOM, ConEd, Scotia Gas MWRA, MWD, Honolulu, Corpus Christi, LADPW, Thames Naftna i kemijska ind. 200 klijenata 5 od top 10 Fortune 500 BP, Flint Hills, Chevron, ADNOC, El Paso, BOC Gases Rude /Metali / Minerali 30 klijenata 1DMYHüDVYMHWVNDþHOLþDQD BemaGold Alcoa, Yallourn, Syncrude © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 53 0D[LPRMHJOREDOQRSULKYDüHQ =UDþQHOXNH Luke i terminali 100 klijenata 75 klijenata 7 od top 13 s najviše prometa 26 održavaju plovila BAA, DIA, Swissport, Schiphol, Las Vegas, Detroit BC Ferry, Hutchinson Ports, Port of Seattle, Stolt Offshore Avijacija 40 klijenata 17 održavaju avione Northwest (Compass), Aires, Shanghai, Boeing, Rolls Royce Prijevoz / logistika 70 klijenata JB Hunt, Fedex, Coca-Cola Enterprises, Frito Lay, DHL, Albertsons Željeznice 100 klijenata Amtrak, Tube Lines, Washington Metro, Long Island Rail Road, BAM Rail Hoteljerstvo 100 top hotela, kasina, zabavnih parkova Starwood, MGM, Mohigan Sun Casino, Disney World © 2012 IBM Corporation 0D[LPRMHJOREDOQRSULKYDüHQ5/5) Obrambena industrija Auto industrija 50 klijenata 80 klijenata 11 od 12 QDMYHüLKNRPSDQLMD 7 od top 10 kompanija Boeing, EADS, BAE systems GM, Ford, Toyota, VW-AUDI, Lockheed Martin, Raytheon Daimler-Chrysler, Hyundai (OHNWURQLþNDLQGXVWULMD Prehrambena industrija 85 klijenata 75 klijenata 6 od 9 QDMYHüLKNRPSDQLMD 5 od top 10 kompanija Samsung, Philips, Motorola, Cargill, Nestle, Sara Lee, Intel, TI, Tyco Electronics Coca Cola, Gen’l Mills, Diageo =QDQVWYHQRLVWUDåLYDþNDLQGXVWULMD Maloprodaja 150 klijenata 40 klijenata 11 od top 12 kompanija 5 od 10 top companies Abbott, Alcon, Amgen, BMS, Albertson, Target, Sears, Sanofi-Aventis, Eli Lilly, J&J Sainsbury, Darty, GAP © 2012 IBM Corporation 54 MIPRO 2012/HEP Sadržaj Imovina-izazovi IBM rješenje za upravljanje ukupnom imovinom Pregled rješenja za upravljanje imovinom Zastupljenost rješenja-reference IT upravljanje imovnom © 2012 IBM Corporation Svaki “business” treba upravljanje IT imovinom Što sve imam? Uzmite kontrolu nad svojom IT imovinom: Gdje se nalazi? Koliko sve košta? Jesmo li u zakonskim okvirima? Tko to koristi? Kontrola troška Regulatorno usaglašavanje Isporuka kvalitetne usluge Osnovni (core) alat IT-a 2UJDQL]DFLMDVNDXþLQNRYLWRVW Integriran u poslovni EAM Odaljeno upravljanje imovinom Kako je konfigurira no? Kako se koristi? 26 Koju vrijednost LVSRUXþXMHPR “business-u”? “3RGX]HüDNRMD SRþLQMXV,7 programom za upravljanje imovinom ostvarila su i do 30% smanjenja troškova u prvoj godini ... i dalje štede 5-XLGXüLK 5 godina” – Gartner © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 55 TAMIT-Tivoly Asset management for IT/EAM Upravljanje ugovorima (SLA) primljenim i danim Nabava ͻ UŐovorni Ƶvjeti i specifikacije ͻ Definicija pravila nabave i pokretanje nabave ͻ Notifikacija ͻ <reiranje i aktiviranje nabavniŚ naloŐa ͻ <lasiēni ^t ƵŐovori ͻ <ataloŐinjiranje nabave ͻ Wrađenje jamstva Financijsko upravljanje ͻ InteŐracija s postojeđim ZW-om ͻIspƵnjavanje ƵŐovornih Ƶvjeta ͻ NarƵdǎbe(troškovi najama-posjedovanja Upravljanje licencama ͻ Wrađenje rada i troškova danih i primljenih ƵslƵŐa, materijala ͻ Wrađenje iskorištenja, veza na raēƵnovodstvo, priprema za naplatƵ ͻ Wodrška za ƵkƵpan ǎivotni ciklƵs IT Asset Management ͻ dK, <WI ͻ Wodrška za raliēite tipove licenci ͻ Izvještaji spremni za aƵdit Upravljanje radom Upravljanje imovinom ͻ Upravljanje softverskom imovinom ͻ Wlaniranje i Ƶpravljenje radom i rasporedom ͻ Upravljanje ŚarĚverskom imovinom i aktivno prađenje promjena ͻ Upravljanje vještinama(certifikatima) i ljƵdima ͻUpravljanje zalihama i optimizacija ͻ Inatalacije, premještanje,dodvanje, sve promjene ͻ Wlanirenja rada i odrǎavanja ͻ UsklaĜenje s reŐƵlativomͬƵdit ͻ Wroširene fƵncije Id-a (data centri, objekti-njŐrade, enerŐija, itd.) ITIL V3 Upravljanje servis deskom ͻ ^ervis desk podrška sa svim podacima o Id imovini ͻ ^ervice Impact DanaŐement ͻUpravljanje troškom Jednostavno konfiguriranje ͻ UI, dashboards, KPIs, izvještaji ͻ dijek procesa s alarmima i eskalacijama ͻ Dodavanje novih fƵnkcija © 2012 IBM Corporation Arhitektura rješenja - web VXþHOMH - web izvještaji - industrijska rješenja - otvorena platforma - integracija sa ERP sustavima - integracija SRVWRMHüLK informacija - jednostavno definiranje i prikaz NOMXþQLK pokazatelja XþLQNRYLWRVWL (KPI) © 2012 IBM Corporation 56 MIPRO 2012/HEP Integracijska strategija Maximo Enterprise Asset Management SAP •3URQDOD]DN,3XUHÿDMD'LVFRYHU\udaljeno upravljanje Tivoli Asset Management for IT •Distribucija softvera, Oracle Centar licenþQHXVNODÿHQRVWi 6:OLFHQFHXVNODÿHQRVW S / W upravljanje inventarom i korištenjem,... ERP MEA Autorizirana imovina 8VNODÿLYDQMHLPRYLQH Integration Composer HW / SW upravljanje ugovorima Upravljanje nabavom Financijsko MGMT Životni ciklus imovine Tijek rada,... 5DVSRUHÿHQD imovina HR •8SUDYOMDQMHXVNODÿHQRãüXVQRUPDPDLVWDQGDUGLPD •Isporuka operacijskih sustava (Windows), •Upravljanje i distribucija zakrpi i nadogradnji (Patch management), •Upravljanje postavkama za potrošnju energije (Power management) •Analiza korištenja softvera •Antivirusna i zaštita od zlonamjernih programa te ostalih malicioznih prijetnji (uz korištenje Trendmicro tehnologije) MEA IBM Tivoli Network Manager (Network State) Nabava (Otkrivanje, topološka vizualizacija za X]URþQR-SRVOMHGLþQXDQDOL]X) Network Mobile Applications IBM Tivoli Netcool Configuration Manager (Network Configuration) Osnovna sredstva (Promjene i konfiguracije, Backup and Restore and Policy Management) IBM Tivoli Netcool Performance Manager (Network Performance) 7UHüH rješenje (Nadzor, uzbunjivanje, izvedba (kontinuirana analitika) za izbjegavanje incidenata) MEA = Maximo Enterprise Adapter Servers Desktop Wireless Software Storage All statements regarding IBM's future direction and intent are subject to change or withdrawal without notice and represent goals and objectives only. © 2012 IBM Corporation Maximo pomaže Blue Chip kompanijama © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 57 IT životni ciklus imovine Vidljivost i kontrola nad imovinom i utjecaj na poslovno okruženje Plan Nabava Plan Isporuka Acquire Deploy 3RYODþHQMH Održavanje Manage Retire IT imovina u operativnom i produkcijskom korištenju 8VNODÿLYDQMH,7-a s poslovnom strategijom Planiranje tehnologije za nove inicijative i projekte Planiranje zanavljanja tehnologije 3ODQLUDQMHQDUXþLYDQMD imovine ili najma 3RYHüHQMH produktivnosti i zadovoljstva kroz podršku i procese Pravovremeno upravljanje: za otpad, aukcija, donacija ili otkup zaposlenika Stadardne funkcije Install, Move, Add, Change (IMAC) Upravljanje aktivnostima vezanim uz upremu koja ima status “end of life” Pridjeljivanje imovine Usaglašavanje statusa imovine 3UDüHQMHRSFLMD³HQGRI life” 3UDüHQMHLPRYLQH Procjena rizika Notifikacija prijema imovine od krajnjeg korisnika Upravaljenje licencama i AUDIT pripremljenost Prilagodba zahtjevima zakonodavca i regulatora Pregovaranje ugovornih uvjeta za maksimiziranje dobivene vrijednosti Upravljanje procesom u cilju maksimiziranja ROIa Upravljanje ugovorima GREDYOMDþD Kreiranje stavaka imovine kroz nabavu, zalihe i SRGDWNHGREDYOMDþD Nabava Odobravanje zahtjeva i narudžbi Zaprimanje imovine Planiranje pregovaranja 9DOLGLUDQMHUDþXQDV i ugovaranja s narudžbenicama i GREDYOMDþLPD ugovorima Kontrola imovine i plan Upravljanje kreditima i za promjenu namjene najmovima Procjena i planiranje Podrška poslovnim razine pouzdanosti vertikalama Podrška IT financijskom planiranju 2GUHÿLYDQMH prenamjene licenci Kreiranje potvrda o OLFHQþQRPYODVQLãWYX 8JUDÿHQLDODWL]D dodavanje atributa imovini sukladno dostupnim tipovima 3UDüHQMHVYLKSURPMHQD i nadzor nad konfiguracijama 3UDüHQMHMDPVWDYDL obnavljanja ugovora Kreiranje naloga za instalaciju, podizanje servisnih naloga (ticket) Upravljanje odlaganjem otpada Realokacija korištene imovina ili slabo iskorištene imovine Davanje financijskih podataka vezanih uz imovinu koja je u statusu “end of life” © 2012 IBM Corporation A unified solution on a common platform for asset and service management Tivoli Asset Management for IT Integrirana platforma ,QWHJULUDQLVHWUMHãHQMDRPRJXüDYD cjelokupno upravljanje podacima, procesima, alatima, tijekom rada, automatizacijom i ljudima Tivoli Service Request Manager =DMHGQLþNLSRGDWNRYQLPRGHO 5MHãHQMHGLMHOL]DMHGQLþNHSRGDWNRYQH VXVWDYHLRPRJXüDYDMHGQRVWDYQR GMHOMHQMHPHÿXNRULVQLFLPD Tivoli Change and Configuration Mgt Database Enterprise Asset Management Tivoli Provisioning Manager Software Knowledge Base Toolkit (SwKBT) Procesi koji rade zajedno Rješenje automatizira procese tijeka UDGDSRPRüXXJUDÿHQRJ³SURFHVV engina” Tivoli’s process automation engine Štiti investiciju âWLWLSRVWRMHüHLQYHVWLFLMHLQWHJULUDMXüLLK u jednu cjelinu Smanjuje troškove posjedovanja Niži troškovi održavanja, edukacije, jednostavna nadogradnja Tivoli Asset Discovery for z/OS Tivoli Asset Discovery for Distributed © 2012 IBM Corporation 58 MIPRO 2012/HEP IT imovina i servis-automatizacija procesa Vidljivost – Kontrola – Automatizacija Promjena Provisioning ? Enterprise Service Desk ! CATALOG Doga ÿDM Imovina Servisni zahtjev Nadzor Otkrivanje © 2012 IBM Corporation IT Upravljanje imovinom-Poslovni prioriteti 7RþQRVW u evidenciji SW License Management Ukupni troškovi imovine Financijsko vezani uz imovinu upravljanje Troškovi u poslovanju IT Upravljanje imovinom Alokacija troškova/ Povrat troškova Spremnost za AUDIT 3URL]YRÿDþNL$8',7 1DUXþLYDQMH ciklusom imovine imovinom Upravljanje životnim Upravljanje softverskom TCO-troškovi posjedovanja 8JRYRULVGREDYOMDþLPD Najmovi Jamstva/garancije Održavanje Servisni ugovori Odlaganje Interni AUDIT Regulatorni AUDIT © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 59 Zašto IBM IT upravljanje imovinom? Jedinstveno rješenje Jednostavno konfiguriranje Nadogradivost Upravljanje softverskom imovinom 9RGHüL nositelj standarda ,]JUDÿHQQDITIL -u âLULQDPRJXüQRVWL upravljanja uslugama -HGLQLSURL]YRÿDþNRMLPRåHXSUDYOMDWLVYLPYUVWDPDLPRYLQHQDMHGLQVWYHQRM unificiranoj arhitekturi, zajedno sa servis deskom, servis katalogom, objedinjena arhitektura, provisioning i promjene, upravljanje konfiguracijama i verzijama. 8JUDÿHQLNRQILJXUDFLMVNLDODWLGR]YROMDYDMXMHGQRVWDYQRXKRGXSURPMHQHX procesima, tijeku rada, izvještajima, KPI-vima. Konfiguracijske informacije su spremljene u meta data strukturama i spremne su za nadogranju verzije u bilo kom trenutku. -HGLQLSURL]YRÿDþNRMLQXGLSoftware Asset Management za distribuirane i mainframe RNROLQHLXSUDYOMDNRPSOHNVLPOLFHQþQLPPRGHOLPD. Web-DUKLWHNWXUDOQDSODWIRUPDJUDÿHQDQDJ2EE s naprednim upravljanjem poslovnim procesima; baziran na SOA, web servisima i XML. Podržava 7 ITIL procesa “out of the box": Incident, Problem, Change, Release, SLA, Configuration, Availability. IBM QXGLQDMYHüXãLULQXXNXSQLKSURFHVDLXVOXJDNRMHUDGHQDMHGLQVWYHQRM ]DMHGQLþNRMZHEVHUYLVQRMLQIUDVWUXNWXUL. © 2012 IBM Corporation 6RIWYHUVNHUHYL]LMHEROQHLVNXSHXVOXþDMX neispunjavanja 7HKQLþNLL]YRÿDþ • CIO osoblje troši tjedne na skupljanje informacija potrebnih za Microsoft reviziju • Trošak od 10.000 dolara za Microsoft Exchange mailbox licencu tvrtka nesvjesno nije platila • Društvo je imalo nula vidljivosti tko je koristio AutoCAD • Troškovi revizije blizu 100.000 dolara na licence i pravne pristojbe za Autodesk Inc 9RGHüLWUJRYDFQDPDOR • Morali su platiti više od 124.000 dolara nakon što MHXWYUÿHQRGDMHWYUWNDUDGLODVDQHOLFHQFLUDQLP VRIWYHURPRGãHVWUD]OLþLWLKWYUWNLXNOMXþXMXüLL Autodesk • .RULVQLþNLWURãDNQHJDWLYDQSXEOLFLWHWXWLVNX Source: “Software audit painful and costly for the noncompliant”, by Zach Church, News Writer, 02 Sep 2008, SearchCIO-Midmarket.com http://searchcompliance.techtarget.com/news/article/0,289142,sid195_gci1340705,00.ht ml Anketa: 69% IT lidera "nisu uvjereni" da su XVNODÿHQLVXJRYRULPDRVRIWYHUVNLP licencama 60% vjeruje da imaju korišten nelicenciran softver 73% vjeruju da nisu spremni za reviziju softvera Source: “Software License Compliance; A Survey of Corporate IT”, by King Research sponsored by KACE Networks, May 2008 © 2012 IBM Corporation 60 MIPRO 2012/HEP .RULVQLþNLSULPMHU: Tivoli Licenca Management ROI Organizacija financijskih usluga Izazov Poslovne prednosti 1DSRU]DUXþQRSUDüHQMHNRULãWHQMDVRIWYHUD]D mainframe je doveo do eksponencijalnog SRYHüDQMDWURãNRYDWHMHSRYHüDQRYULMHPHL WURãDNXVNODÿLYDQMDVXJRYRULPDL]DKWMHYLPD revizije Povrat na ulaganja "IBM Tivoli Compliance Manager Licenca za z / 26QDPGDMHNOMXþQHLQIRUPDFLMH]DSURDNWLYQR upravljanje licenciranjem softvera, ugovorima i XVNODÿLYDQMHPWHQDPSRPDåHNRQWUROLUDWL troškove softvera. Razumjevanjem koji softver se koristi gdje, eliminirali smo nekoliko milijuna dolara nepotrebnih troškova za samo 18 mjeseci. " • Eliminacija milijuna dolara nepotrebnih troškova za softver u prvih 18 mjeseci • Identifikacija 30 - 40 softverskih proizvoda s nikakvim ili niskim korištenjem • %U]RLXþLQNRYLWRRGJRYDQMHQD]DKWMHYH revizije • 3RYHüDQDSUHJRYDUDþNDVQDJDV SURGDYDþLPDVRIWYHUD • Poboljšan razvoj softvera • 3RYHüDQDSUHFL]QRVWILQDQFLMVNRJ upravljanja za softverske rashode • %ROMDXVNODÿHQRVWVRIWYHUVNRJNRULãWHQMD VNRULVQLþNLPSRWUHEDPD © 2012 IBM Corporation Spremnost za reviziju Poslovne potrebe Glavna pitanja: Biti spreman za softversku reviziju 24x7 5D]XPMHWLOLFHQþQHPRGHOHLQMLKRYHYH]HVXJRYRULPD 7RþQRVWLQIRUPDFLMDRVRIWYHUVNRPLQYHQWDUXLQMHJRYRPNRULãWHQMX u distribucijskim i u mainframe okolinama – Na što imam prava? – ato je ugraĜeno u moju okolinu? – Jesam li previše ili premalo nabavio? 3RNUHWDþLSRVOD 6PDQMHQMHSRVORYQRJUL]LND]ERJUHYL]LMDVRIWYHUDVSHFLILþQLK SURGDYDþD Podrška zahtjevima interne revizije -HGQRUMHãHQMH]DVYHWLSRYHSURGDYDþDXJRYRUDLOLFHQFL Centralizirano upravljanje za sve ugovore, licence i imovinu svih GREDYOMDþD IBM proizvodi koji osiguravaju: Ŷ ,VSRUXþHQDSRVORYQDYULMHGQRVW ,]EMHJDYDQMHWURãNRYDQHSODQLUDQLKSHQDOD]DQHXVNODÿHQRVWX licenciranju 6PDQMLYDQMHWURãNRYD]DSURYRÿHQMHLQWHUQLKHNVWHUQLKUHYL]LMD Ŷ Tivoli Asset Management for IT Tivoli Asset Discovery for Distributed © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 61 Upravljanje softverskom imovinom Poslovne potrebe Shvatiti: Nabavljene softverske ugovore, sporazume i prava iz licenci Razvijenu softversku imovinu, softversko korištenje i povezane hardverske okoline Ŷ Ŷ 3RNUHWDþLSRVOD Identifikacija i redukcija softvera koji se malo ili ne koristi 8VNODÿHQRVWVD6arbanes-Oxley Section 404 5HDOL]DFLMDGREDYOMDþNLKDSOLNDFLMVNLKSRUWIROLMD 6QDåQLSUHJRYDUDþNLXWMHFDMNRGXJRYDUDQMDVSURGDYDþLPD ,VNRULãWDYDQMHQRYLKWHKQRORJLMDEH]SRYHüDQMDSRVORYQLK troškova ili rizika • • • Multi-core procesori Virtualne mašine Cloud computing tehnologija ,VSRUXþHQDSRVORYQDYULMHGQRVW Glavna pitanja: Koristim li softver koji sam ja razvio? – Jesu li moji ugovori i nabavljene usluge uēinkovite? – Kada moje licence, garancije i ugovori o podršci istjeēu? – IBM proizvodi koji osiguravaju: Tivoli Asset Management for IT Ŷ Tivoli Asset Discovery for Distributed Ŷ 6PDQMHQVRIWYHUVNLSURUDþXQ Smanjen rizik revizije © 2012 IBM Corporation Upravljanje životnim ciklusom imovine Poslovne potrebe Glavna pitanja: Poboljšanje vidljivosti i kontrole ukupne IT imovine kroz njihov životni ciklus 'RELWLSUHFL]QHSRGDWNHRLPRYLQLGDELVHRPRJXüLOD prikladna i u pravovremena akcija/reakcija u poslovanju 3RNUHWDþLSRVOD – Znam li koju imovinu posjedujem? – Gdje je locirana? – Da li pratimo IMAC's? – Usmjerena nabava i upravljenje ugovorima Poboljšanje planiranja Poboljšanje idkorištenosti imovine produživanjem njezina životnog vijeka Poboljšanje relacije zaposlenik-korisnik-usluge 2SWLPL]DFLMDHQHUJHWVNHXþLQNRYLWRVWLLPRYLQH – Da li je imovina odrǎavana i da li je odrǎavanje napravljeno dobro? Da li se drǎim korporativnih i vladinih procedura i standarda? ,VSRUXþHQDSRVORYQDYULMHGQRVW Smanjenje troškova IT imovine kroz vidljivost i kontrolu 3RYHüDQMHNRULVQRJYUHPHQDXRGQRVXQDLVSRUXþHQX vrijednost s ITAM XNOMXþHQLPQDMEROMLPLVNXVWYLPD Maksimizacija cijeloživotne produktivne vrijednosti imovine 3REROMãDQMHXþLQNRYLWRVWLNUR]SRNUHWDþNXXORJX8,LWLMHND rada %ROMD,7XVOXJDNRMD]DGRYROMDYDUDVWXüHSRVORYQH]DKWMHYH IBM proizvodi koji osiguravaju: Ŷ Tivoli Asset Management for IT © 2012 IBM Corporation 62 MIPRO 2012/HEP IT Financijsko upravljanje Poslovna potreba Vidljivost i kontrola nad IT operativnim i kapitalnim troškovima Smanjenje ukupnih troškova vlasništva IT imovine Razumjeti IT troškove da bi se odredila granica profitabilnosti poslovanja, proizvoda i usluga Glavna pitanja: – • Po imovini • Po odjelima • Individualno – 3RNUHWDþLSRVOD Optimizacija cijeloživotne vrijednosti imovine NULWLþQH]DSRVORYDQMH Odobrenje financijskog menadžmenta za investicije u tehnologiju (npr. Virtualizacija) 3RQRYQDQDSODWD]DLVSRUXþHQHSRVORYQHXVOXJH (npr. Cloud Computing) Smanjenje troškova kroz iskorištenje energetski XþLQNRYLWHLPRYLQH ,VSRUXþHQDSRVORYQDYULMHGQRVW Koji su moji troškovi? TCO? – Koliko koštaju moji ugovori? Moǎemo li alocirati troškove ravnomjerno i uēinkovito? IBM proizvodi koji osiguravaju: Ŷ Ŷ Tivoli Asset Management for IT Tivoli Usage and Accounting Manager 8VNODÿLYDQMH,7SRWURãQMHVSRVORYQLPFLOMHYLPD 3RYHüDQMHSRYUDWDQDLPRYLQX Niži infrastrukturni troškovi © 2012 IBM Corporation Pitanja? © 2012 IBM Corporation MIPRO 2012/HEP 63 64 MIPRO 2012/HEP 4 Povezivanje EE objekata multiservisnim IP mrežnim sustavima Davor Janković, Roko Bobanović, Branimir Turk CS Computer Systems d.o.o., Zagreb, Croatia [email protected] [email protected] [email protected] Sadržaj: I. UVOD II. DIZAJN ARHITEKTURE SUSTAVA a. Povezivanje EE objekata Ethernet protokolom b. Povezivanje EE objekata Internet protokolom (IP) III. DIZAJN MEHANIZAMA GARANCIJE KVALITETE USLUGE IV. DIZAJN SIGURNOSNIH MEHANIZAMA a. Mogući utjecaj uspješnog cybernapada na industrijski procesni sustav b. Osnovni dizajn sigurnosne politike c. Implementacija elemenata mrežne kontrole pristupa V. DIZAJN MEHANIZAMA ZA NADZOR I UPRAVLJANJE VI. ZAKLJUČAK MIPRO 2012/HEP 65 66 MIPRO 2012/HEP Povezivanje EE objekata multiservisnim IP mrežnim sustavima Branimir Turk, Roko Bobanović i Davor Janković CS Computer Systems d.o.o. Preĉko 1a, Zagreb, Hrvatska [email protected] Komunikacijsku infrastrukturu procesnih sustava unutar EE objekata u povijesti su činili različiti legacy sustavi. Pojavom novijih komunikacijskih protokola za povezivanje procesnih sustava EE objekata počinju se koristiti mreže temeljenje na Ethernet/IP tehnologiji. Kako se radi o kritičnim sustavima, mrežna sigurnost, kvaliteta servisa i nadzor kritični su za poslovanje. Ovaj dokument daje pregled svih elemenata koji čine pouzdanu, sigurnu i fleksibilnu komunikacijsku infrastrukturu u službi boljeg i suvremenijeg povezivanja energetskog sustava. I. UVOD Globalni trendovi, a i trenovi u elektroenergetskoj industriji, su prebacivanje komunikacije na IP tehnologiju. Sukladno tome procesni sustavi poĉinju koristiti ureĊaje koji se povezuju na IP mrežu. IEC 60870-5-104 protokol definiran je za povezivanje SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sustava preko IP protokola. Kritiĉnost procesnih sustava je neupitna pa je u skladu s time komunikacijske sustave potrebno pažljivo projektirati imajući u vidu sve elemente dobrog mrežnog dizajna. Komunikacijska infrastruktura mora biti s jedne strane skalabilna kako bi omogućila rast sustava i prihvat novih podsustava, a s druge strane sigurna kako bi ispravno izolirala kritiĉne sustave od manje kritiĉnih te zaštitila sustav u cijelosti istovremeno omogućujući svu potrebnu komunikaciju sa vanjskim sustavima. Isto tako infrastruktura mora biti dostupna kako bi omogućila neprekidni rad servisa. Ovaj ĉlanak uzima dio jednog takvog sustava – mrežnu infrastrukturu za povezivanje elektroenergetskih objekata. Osnovni elementi dizajna komunikacijske infrastrukture su dizajn arhitekture sustava, dizajn mehanizama garancije kvalitete servisa, dizajn sigurnosnih mehanizama i dizajn mehanizama za nadzor i upravljanje. Dizajn arhitekture sustava ukljuĉuje odabir i pozicioniranje tehnologija Ethernet preklapanja i IP usmjeravanja. Dinamiĉki protokoli IP usmjeravanja koriste se za održavanje stabilnosti redundantnih mrežnih sustava. Vrijeme konvergencije ovisi o odabiru i dizajnu dinamiĉkih protokola IP usmjeravanja i ukupna dostupnost mreže i servisa direktno ovisi o tim mehanizmima. Kako bi kritiĉnim aplikacijama i podsustavima omogućili nesmetan rad potrebno je napraviti dizajn modela kvalitete servisa. Model kvalitete servisa sadrži informacije kojeg je prioriteta pojedini promet za sve MIPRO 2012/HEP mrežne servise. Nadalje, model kvalitete servisa sadrži informaciju kako se tretira pojedini promet i koji promet ima veći prioritet u sluĉaju zagušenja linka. Implementacija modela kvalitete servisa ukljuĉuje klasifikaciju i markiranje prometa na rubovima mreže te mehanizme izbjegavanja i upravljanja zagušenjem na infrastrukturnim vezama. Dizajn sigurnosti treba obuhvatiti sve elemente sustava jer je cijeli sustav jak koliko i najslabija karika. Sigurnost na mrežnoj infrastrukturi podrazumijeva korištenje vatrozida i sustava za spreĉavanje upada (IPS). Ukoliko je sustav, ili dijelovi sustava, povezani na Internet potrebno je servise prema Internetu odgovarajuće zaštititi web i email sigurnosnim mehanizmima. Upravljanje mrežnom infrastrukturom ukljuĉuje nadzor grešaka, upravljanje konfiguracijama mrežnih elemenata i upravljanje pristupom mrežnim ureĊajima. Nadalje upravljanje ukljuĉuje nadzor sigurnosti – SIEM sustavi obavljaju prikupljanje i analizu sigurnosnih dogaĊaja u stvarnom vremenu. Na kraju, nadzor performansi podrazumijeva prikupljanje i analiziranje svih vrijednosti ureĊaja sustava (npr. opterećenje procesora, koliĉina slobodne memorije, broj grešaka na linkovima) te alarmiranje u sluĉaju prelaska njihovog praga. II. DIZAJN ARHITEKTURE SUSTAVA S obzirom na kritiĉnost navedene komunikacije, mreže putem kojih se ostvaruje povezivanje EE objekata moraju biti pažljivo dizajnirane i isplanirane kako bi osigurale adekvatne performanse u smislu osiguranja odgovarajuće pouzdanosti i stabilnosti, skalabilnosti te brzine konvergencije u sluĉaju ispada ureĊaja ili veza unutar mreže. LAN mreže danas se na drugom sloju OSI modela dominantno izvode putem Ethernet protokola. S druge strane IP (Internet Protocol) je dominantna tehnologija za povezivanje na trećem sloju OSI modela. Zbog toga je povezivanje EE objekata moguće ostvariti putem dva razliĉita koncepta: MeĊusobnim povezivanjem lokalnih mreža EE objekata na drugom sloju OSI modela korištenjem Ethernet protokola Razdvajanjem lokalnih mreža EE objekata na trećem sloju OSI modela i njihovim meĊusobnim povezivanjem putem IP protokola 67 Ethernet i IP su protokoli koji se kosite za povezivanje na razliĉitim slojevima OSI modela. Tako, IP kao prijenosnu tehnologiju može koristiti Ethernet i obrnuto. Zbog toga je potrebno napraviti razliku izmeĊu dva gornja koncepta. Prvi koncept zasniva se na povezivanju EE objekta u kojem se svi ili više EE objekata povezuju putem jedne Ethernet broadcast domene. U ovom sluĉaju se svi ureĊaji meĊusobno povezanih EE objekata nalaze unutar iste broadcast domene, a samim time i unutar iste IP mreže. Slika 1. Razdvajanje broadcast domena EE objekata i njihovo IP povezivanje A. Povezivanje EE objekata Ethernet protokolom U sluĉaju povezivanja EE objekata u jednu jedinstvenu Ethernet mrežu samo povezivanje EE objekata se vrši putem jedne Ethernet broadcast domene. Prvobitna namjena Ethernet protokola bila je povezivanje relativno malog broja ureĊaja unutar lokalnih (LAN) mreža, tj. unutar malog geografskog podruĉja, npr. unutar 68 MAC tablica - Preklopnici prosljeĊuju promet na temelju informacija unutar MAC tablice koja povezuje suĉelja preklopnika sa MAC adresama. Na temelju informacija unutar MAC tablice preklopnici odreĊuju na koje će suĉelje proslijediti promet prema pojedinoj MAC adresi. Inicijalno MAC tablica preklopnika je prazna te je s vremenom preklopnici popunjavaju na temelju izvorišnih adresa dolaznog prometa. Logika prosljeĊivanja -U sluĉaju da MAC tablica posjeduje zapis o pojedinoj MAC adresi promet prema toj adresi prosljeĊuje se na toĉno odreĊeno suĉelje. No u sluĉaju da se MAC adresa ne nalazi u MAC tablici, preklopnici prosljeĊuju promet prema toj MAC adresi na sva aktivna suĉelja, osim onog na koje je primljen promet. Ovakav naĉin prosljeĊivanja prometa naziva se unicast flooding i osigurava isporuku prometa u sluĉaju da suĉelje na koje je potrebno poslati promet nije poznato. Redundancija - Redundancija unutar Ethernet mreža ostvaruje se korištenjem redundantnih veza kojima se ostvaruju razliĉite topologije koje sadrže fiziĉke petlje. U sluĉaju korištenja redundantnih veza, da bi se sprijeĉio cirkularno prosljeĊivanje prometa kroz fiziĉke petlje, koriste se razliĉiti mehanizmi zaštite od petlji. Uloga navedenih mehanizama je detekcija fiziĉkih petlji unutar mreže te blokiranje pojedinih veza kako bi se ostvarila topologija bez petlji. Dakle, korištenjem navedenih mehanizama omogućuje se korištenje redundantne fiziĉke topologije pri ĉemu se redundantne veze koriste samo u sluĉaju ispada primarnih veza. Povezivanje EE objekata zajedniĉkom Ethernet mrežom Drugi koncept se zasniva na razdvajanju lokalnih mreža EE objekata na trećem sloju OSI modela i njihovim meĊusobnim povezivanjem putem IP protokola. Ovime se lokalne mreže svakog EE objekta nalaze unutar razliĉitih broadcast domena, odnosno IP mreža, dok se njihovo povezivanje vrši putem IP veza na trećem sloju OSI modela. Pri tome se kao prijenosna tehnologija drugog sloja može koristiti Ethernet , no važno je da se broadcast domene ne protežu izmeĊu više EE objekata. Slika 2. jedne zgrade ili kampusa. S time na umu razvijeni su svi mehanizmi rada Ethernet mreža, poput naĉina prosljeĊivanja, ostvarivanja redundancije i sl. S vremenom, zbog relativno niske cijene, Ethernet tehnologija poĉinje se koristiti za povezivanje ureĊaja unutar WAN (Wide Area Network) i MAN (Metropolitan Area Network) mreža. Pri tome mehanizmi na kojima se zasniva rad Ethernet mreža nisu prilagoĊeni novoj primjeni, odnosno ostali ostali nepromijenjeni, što u odreĊenim sluĉajevima može utjecati na stabilnost same mreže. U ovom poglavlju dan je opis glavnih mehanizama na kojima se zasnivaju Ethernet. Iz naĉina na koji Ethernet preklopnici prosljeĊuju promet vidljivo je da se, ĉak i pri normalnom radu unutar mreže odreĊeni postotak unicast prometa može prosljeĊivati floodingom. U sluĉaju korištenja redundantnih veza i ureĊaja unutar mreže, stabilnost i pouzdanost mehanizma za zaštitu od petlji od iznimne je važnosti za ispravno funkcioniranje mreže u cjelini. Razlog tome leži u ĉinjenici da neispravan rad samo jednog preklopnika unutar Ethernet mreže može dovesti do krive konvergencije mehanizma za zaštitu od petlji, što u konaĉnici može dovesti do ispada cijele Ethernet mreže. Donja slika prikazuje jedan od mogućih scenarija koji može dovesti do potpunog ispada jednostavne Ethernet mreže koja povezuje ĉetiri EE objekta. MIPRO 2012/HEP U sluĉaju neispravne konvergencije, zbog postojanja fiziĉke petlje koja nije blokirana, dolazi do cirkularnog prosljeĊivanja prometa kroz Ethernet mrežu. Drugim rijeĉima, dolazi do Layer 2 petlje. Do cirkularnog prosljeĊivanja dolazi iako je do kvara došlo na preklopniku koji se ne nalazi na primarnom putu izmeĊu lokacija. Uzrok tome je flooding mehanizam prosljeĊivanja prometa. Ethernet protokol nema ugraĊen mehanizam od beskonaĉnog prosljeĊivanja poput TTL (Time To Live) polja u IP paketima. Zbog toga se u ovom sluĉaju promet kroz fiziĉku petlju prosljeĊuje sve do trenutka njenog fiziĉkog prekida ili uklanjanja uzroka problema i ispravne konvergencije STP protokola. Kreiranjem petlje generira se velika koliĉina prometa koji u potpunosti zagušuje veze izmeĊu preklopnika ĉime dolazi do ispada cjelokupne mreže na svim lokacijama. Osim što dolazi do ispada mreže u cijelosti, zbog zagušenja veza unutar mreže, dolazi do nemogućnosti udaljenog pristupa na preklopnike u cilju otkrivanja i otklanjana problema. Zbog toga je ovakve probleme vrlo teško otkriti i otkloniti. U velikoj većini sluĉajeva otkrivanje i otklanjanje ovakvih problema zahtjeva fiziĉku prisutnost administratora na lokaciji neispravnog preklopnika ili veze, što bitno utjeĉe na povećanje vremenskog trajanja cijelog ispada. Drugi primjer nestabilnosti Ethernet preklopnika koji može utjecati na ispad cijele mreže je popunjavanje MAC tablice. Svi moderni Ethernet preklopnici imaju ograniĉenu veliĉinu MAC tablice, te u sluĉaju njenog popunjavanja preklopnici poĉinu raditi unicast flooding. U tom sluĉaju do ispada cijele mreže može doći zbog preopterećenja WAN veza, koje su većinom bitno nižeg kapaciteta nego veze unutar LAN-a, flooding prometom. Slika 3. Ponašanje Ethernet mreže u sluĉaju kvara IzmeĊu preklopnika koji povezuju EE objekte (11,21,31,41) postoji fiziĉka petlja. Pretpostavimo da je pri normalnom radu primaran put izmeĊu EE objekta 1 i EE objekta 4 preko EE objekta 2, dok je sekundaran put preko EE objekta 3. Sukladno tome vrijedi pretpostavka da je u normalnom radu mreže na Preklopniku 31 veza prema Preklopniku 41 u stanju blokiranja kako bi se izbjegla pojava petlje. Ova situacija prikazana je na gornjem dijelu slike. Osim što ova pojava može negativno utjecati na stabilnost cijele mreže, ona je i sigurnosni propust kojim potencijalni napadaĉi mogu doći do kopije prometa unutar mreže. Napadi ove vrste relativno su jednostavni i temelje se na generiranju prometa velikog broja razliĉitih MAC adresa s raĉunala napadaĉa. Jednom nakon što se popuni MAC tablica na preklopniku, preklopnik poĉinje prosljeĊivati promet unicast floodingom te time napadaĉ ima uvid u promet unutar mreže. Donja tablica daje pregled nekih od uzroka neispravnog rada preklopnika njihovih posljedica. Na donjem dijelu slike prikazan je primjer neispravne konvergencije STP mehanizma zbog djelomiĉnog kvara na Preklopniku 31. U ovom sluĉaju na Preklopniku 31 nije došlo do blokiranja navedene veze prema Preklopniku 41 te fiziĉka petlja nije nigdje blokirana. Pod djelomiĉnim kvarom podrazumijeva se da nije došlo do ispada cijelog preklopnika, već samo djela njegovih funkcija. Ovakav sluĉaj realno je oĉekivati u praksi budući da do njega može doći iz više razloga. Neki od mogućih razloga su puknuće samo jedne optiĉke niti unutar para niti koje povezuju preklopnike 31 i 41, pogreške u konfiguraciji ili neispravnog rada hardvera ili softvera preklopnika i sl. MIPRO 2012/HEP 69 TABLICA I. NAJĈEŠĆI UZROCI NEISPRAVNOG RADA PREKLOPNIKA I NJIHOVE POSLJEDICE Uzrok neispravnom radu Jednosmjerni prekid optiĉke veze Softverska greška Hardverska greška Posljedica Kreiranje Layer 2 petlje koju nije moguće detektirati STP-om Neispravna konvergencija STP-a Preklopnik se poĉinje ponašati kao Ethernet HUB ĉime uzrokuje Layer 2 petlju Opseg problema Globalan Globalan Globalan B. Povezivanje EE objekata Internet protokolom (IP) Za razliku od Ethernet tehnologije ĉija je prvenstvena uloga spajanje ureĊaja unutar lokalnih mreža, IP je razvijen s ciljem povezivanja na MAN i WAN razini. Sukladno tome, svi mehanizmi rada IP mreža inicijalno su razvijani i prilagoĊeni za MAN i WAN povezivanje. Zbog ove ĉinjenice povezivanje objekata na većem geografskom podruĉju bitno je stabilnije i pouzdanije nego u sluĉaju povezivanja objekata na drugoj razini OSI modela, tj. putem zajedniĉke Ethernet mreže. protokola usmjeravanja omogućuje se korištenje redundantne topologije uz automatsku konvergenciju mreže u sluĉaju ispada pojedine veze ili ureĊaja. Iz naĉina usmjeravanja prometa unutar IP mreža vidljivo je da unutar IP mreža ne dolazi do floodinga prometa. Zbog toga je moguće paralelno korištenje redundantnih veza i ureĊaja. TakoĊer, zbog naĉina usmjeravanja u sluĉaju kvara ili neispravnog rada u ureĊaja unutar mreže IP mreže su bitno stabilnije u odnosu na Ethernet mreže. Donja slika prikazuje scenarij ispada usmjerivaĉa unutar IP mreže koja povezuje ĉetiri EE objekta. IzmeĊu usmjerivaĉa koji povezuju EE objekte (11,21,31,41) postoji fiziĉka petlja. Pretpostavimo da je primaran put izmeĊu EE objekata 1 i 4 preko EE objekta 2, dok je sekundaran put preko EE objekta 3, te da se unutar mreže koristi dinamiĉki protokol usmjeravanja. Normalan rad mreže prikazan je na gornjem dijelu slike, dok je na donjem dijelu slike prikazano ponašanje mreže u sluĉaju djelomiĉnog kvara usmjerivaĉa 21 na primarnom putu. Ukratko,usmjeravanje unutar IP mreža temelji se na sljedećim konceptima: 70 Tablica usmjeravanja – Usmjerivaĉi usmjeruju promet na temelju informacija unutar tablice usmjeravanja. Ova tablica sadrži podatke o dostupnosti svih IP mreža pri ĉemu se informacije unose u tablicu usmjeravanja pri pokretanju ureĊaja, odnosno pri podizanju dinamiĉkog protokola usmjeravanja. Tako usmjerivaĉi nakon pokretanja posjeduju informacije o svim dostupnim mrežama te su u potpunosti spremni za usmjeravanje prometa unutar mreže. Logika usmjeravanja - IP usmjerivaĉi na temelju tablice usmjeravanja odreĊuju izlazno suĉelje, tj. sljedeći ĉvor u mreži prema kojem moraju usmjeriti promet prema odreĊenoj mreži. Razlika izmeĊu preklapanja i usmjeravanja je u tome što usmjerivaĉi pretpostavljaju da posjeduju informacije o svim dostupnim mrežama. Zbog toga usmjerivaĉi odbacuju pakete za koje nemaju odgovarajući unos u tablici usmjeravanja. Dakle, usmjerivaĉe ne rade unicast flooding kao Ethernet preklopnici, već promet prema nepoznatim odredištima odbacuju. Ograniĉavanje Ethernet broadcast domena - Kako se radi o ureĊajima koji funkcioniraju na trećem sloju OSI modela, usmjerivaĉi ograniĉavanju Ethernet broadcast domene. Time zadržavaju lokani broadcast i unknown unicast promet Redundancija - Redundancija u IP mrežama, kao i u Ethernet mrežama, ostvaruje se korištenjem redundantnih veza. Njima se ostvaruju razliĉite topologije koje sadrže fiziĉke petlje. U sluĉaju korištenja IP protokola moguće je paralelno korištenje redundantnih veza unutar mreže budući da se unutar IP mreža ne vrši flooding unicast prometa. Dodatno , korištenjem dinamiĉkih Slika 4. Ponašanje IP mreže u sluĉaju kvara MIPRO 2012/HEP U sluĉaju djelomiĉnog kvara usmjerivaĉa 21, npr. neispravnog funkcioniranja dinamiĉkog protokola usmjeravanja, ostali ĉvorovi u mreži posjeduju inteligenciju za automatsko preusmjeravanje prometa na sekundarni put. Ova inteligencija postiže se izmjenom informacija izmeĊu samih usmjerivaĉa. Time se mreža automatski prilagoĊuje nestabilnosti ili neispravnom radu pojedinog ĉvora unutar mreže i samim time se vrši lokalizacija i izolacija kvara na mreži. Za razliku prethodnog primjera Ethernet mreže kada neispravan rad utjeĉe na konvergenciju i rad cijele mreže, u ovom sluĉaju neispravan rad jednog usmjerivaĉa utjeĉe samo na rad tog usmjerivaĉa te samim time dovodi do ispada samo manjeg dijela mreže. Tako je u primjeru kvara unutar Ethernet mreže kvar na preklopniku koji se nalazi na sekundarnom putu uzrokova ispad cijele mreže, dok je u ovom sluĉaju kvar na usmjerivaĉu koji se nalazi na primarnom putu uzrokovao ispad samo tog usmjerivaĉa. Intserv QoS model zasniva se na osiguravanju QoSa sa kraja na kraj za svaki pojedini tok (flow) podataka. Kako se u današnjim IP mrežama generira velika koliĉina tokova, ovaj model se pokazao ne-efikasnim i neskalabilnim. Zbog toga se pri implementaciji QoS-a u IP mrežama, kao standard nametnuo Diffserv model. Diffserv model se primano zasniva se na dva koncepta. Prvi je klasifikacija i markiranje prometa u više QoS klasa dok je drugi odreĊivanje QoS tretmana (Per Hop Behaviour –PHB) prometa svake QoS klase na svakom ĉvoru u mreži. Najkorištenije tehnike Diffserv QoS modela su: Kontrola zagušenja – Kontrola zagušenja je jedan od mehanizama kojim se definira PHB na ĉvorovima u mreži. UreĊaji na suĉeljima koriste više izlaznih redova posluživanja koji se poslužuju razliĉitim brzinama. Prometu se na temelju njegove QoS klase dodjeljuje izlazni red posluživanja. Kako se svi redovi posluživanja ne poslužuju istom brzinom ovako je moguće u sluĉaju zagušenja izvršiti garanciju propusnosti za pojedinu QoS klasu. Dodatno je moguće definirati prioritetni red posluživanja koji se uvijek poslužuje bez obzira na promet unutar drugih redova posluživanja. Korištenje ovakvog reda posluživanja opravdano je pri korištenju aplikacija koje su osjetljive na kašnjenje i varijaciju kašnjenja budući da se promet u ovom redu uvijek poslužuje s apsolutnim prioritetom u odnosu na druge redove. Izbjegavanje zagušenja – PHB mehanizam koji selektivnim odbacivanjem paketa omogućuje izbjegavanje zagušenja prije nego što se ono dogodilo. Za svaku QoS klasu definira se vjerojatnost odbacivanja prometa iz reda posluživanja. Na temelju ovih vrijednosti promet manje kritiĉnih aplikacija poĉinje se odbacivati prije pojave samog zagušenja. Uz ĉinjenicu da NAJĈEŠĆI UZROCI NEISPRAVNOG RADA USMJERIVAĈA I NJIHOVE POSLJEDICE TABLICA II. III. Opseg problema Nemogućnost izmjene informacija s drugim ĉvorovima putem dinamiĉkog protokola usmjeravanja koja uzrokuje nedostupnost ĉvora ili odbacivanje prometa prema pojedinim mrežama. Lokalan Lokalan Lokalan DIZAJN MEHANIZAMA GARANCIJE KVALITETE USLUGE U sluĉaju prijenosa podataka više sustava izmeĊu EE objekata korištenjem zajedniĉke mrežne infrastrukture, promet sustava razliĉite kritiĉnosti koristi prenosi se putem istih veza. Pri tome je potrebno osigurati da promet visoko kritiĉnih sustava na ĉvorovima u mreži ima odgovarajući, prioritetni, tretman kako bi se osiguralo ispravno funkcioniranje tih sustava u sluĉaju zagušenja na vezama izmeĊu EE objekata. Dakle, potrebno je definirati QoS model koji će osigurati odreĊenu garanciju kvalitete usluge za pojedine servise. Ethernet/IP mreže temelje se na konceptu komutacije paketa, odnosno okvira. Znaĉajka mreža temeljenih na ovom konceptu je da nemaju inherentno ugraĊenu garanciju kvalitete usluge (QoS). Da bi se omogućila garancija kvalitete usluge u mrežama s komutacijom paketa potrebno je unutar mreže implementirati jedan od dva QoS modela; Intserv ili Diffserv. MIPRO 2012/HEP unutar Klasifikacija i markiranje prometa – Osnova Diffserv modela je klasifikacija i markiranje prometa u više QoS klasa. Klasifikacijom se odreĊuje QoS klasa prometa i ona može zahtijevati kompleksnu provjeru paketa. Zbog toga je dobra inženjerska praksa da se na ulazu u mrežu prilikom klasifikacije odmah vrši i markiranje prometa. Markiranjem se prometu postavljaju vrijednost IEEE 802.1p polja unutar zaglavlja Ethernet okvira i/ili DSCP polja unutar zaglavlja IP paketa ĉime se na svim ĉvorovima unutar mreže omogućuje odreĊivanje QoS klase prometa na temelju jednostavne provjere navedenih polja. Iznimno je važno klasifikaciju i markiranje prometa napraviti konzistentno i to pri samom ulazu prometa u mrežu. Ovime se omogućuje ispravan QoS tretman prometa na svim ĉvorovima u mreži. U sluĉaju da se klasifikacija i markiranje ne obavi konzistentno i na samom ulazu prometa u mrežu postoji opasnost od neadekvatnog QoS tretmana prometa na pojedinim ĉvorovima. Donja tablica daje pregled nekih od uzroka neispravnog rada usmjerivaĉa njihovih posljedica. Posljedica PHBa Dodatno, zbog ĉinjenice da se unutar IP mreža ne radi flooding prometa u sluĉaju preopterećenja IP tablice usmjeravanja ne može doći do nekontroliranog usmjeravanja prometa kroz mrežu. U ovom sluĉaju promet za ĉije mreže ne postoji odgovarajuća informacija u tablici usmjeravanja se odbacuje Uzrok neispravnom radu Jednosmjerni prekid optiĉke veze Softverska greška Hardverska greška definiranja 71 TCP protokol koristi slow start mehanizam u sluĉaju gubitka paketa, ovakvim odbacivanjem prometa postiže se smanjenje ukupnog obujma, prije svega manje kritiĉnog, prometa, a time i smanjenje mogućnosti pojave zagušenja na suĉelju. Ovaj mehanizam primjenjiv je samo na TCP promet, dok nema uĉinka na UDP promet budući da UDP protokol ne koristi slow start mehanizam. Ograniĉavanje i oblikovanje prometa – Ograniĉavanjem prometa vrši se ograniĉavanje vršne brzine prometa pojedine QoS klase. U sluĉaju prekoraĉenja vršne brzine promet se odbacuje. Ovime se omogućuje da promet pojedine QoS klase ne može prijeći odreĊenu vrijednost ĉime se osigurava propusnost za ostale QoS klase. Oblikovanje prometa takoĊer ograniĉuje promet na suĉelju, no promet koji prelazi definiranu vrijednost se ne odbacuje već se stavlja se u red posluživanja te se poslužuje naknadno kada je to moguće. S obzirom na gore definirane tehnike, da bi se osigurala garancije kvalitete servisa unutar mreže za povezivanje EE objekata nužno je definirati adekvatan QoS model koji će omogućiti potrebnu razinu kvalitete usluge za sve servise koje koriste mrežnu infrastrukturu. Definiranje QoS modela obuhvaća sljedeće korake: Identifikaciju servisa koji se koriste unutar mreže. Unutar ovog koraka potrebno je identificirati same servise te definirati komunikacijske tokove samih servisa. Na temelju prethodnog koraka potrebno je izvršiti definiciju odgovarajućeg broja QoS klasa na suĉeljima mrežnih ureĊaja. Pri tome je potrebno posvetiti pozornost na tehniĉka ograniĉenja korištenih tehnologija i opreme koja mogu utjecati na maksimalan broj QoS klasa unutar sustava. Npr. u sluĉaju markiranja 802.1p polja moguće je definirati najviše osam QoS klasa, pojedini preklopnici imaju samo ĉetiri reda posluživanja i sl. 72 Kako je prethodno navedeno, pri definiranju QoS modela posebnu pažnju potrebno je posvetiti odabiru hardverskih platformi. Pri tome, generalno, usmjerivaĉi omogućuju fleksibilnije definiranje QoS modela u odnosu na preklopnike. Razlog leži u ĉinjenici da velika većina preklopnika ima ograniĉen skup QoS funkcionalnosti. Npr ograniĉen broj redova posluživanja, nemogućnost oblikovanja prometa i sl. S druge strane IP usmjerivaĉa posjeduju puno širi skup QoS funkcionalnosti i veću fleksibilnost pri definiranju QoS modela. IV. DIZAJN SIGURNOSNIH MEHANIZAMA UvoĊenje mrežnih tehnologija komunikacije s mogućnošću usmjeravanja prometa logiĉan je nastavak na tradicionalni prijenos i distribuciju elektriĉne energije s ciljem prilagoĊavanja digitalnoj komunikaciji, odnosno omogućavanja brzog, a istovremeno ekonomiĉnijeg naĉina razmjene potrebnih informacija. Kako su osnova industrijskog procesnog sustava njegova dugovjeĉnost i pouzdanost, oĉekivanja njegova besprekidnog rada mjere se u godinama, dok se cjelokupno oĉekivano vrijeme trajanja implementiranog sustava može mjeriti u desetljećima. U vrijeme implementacije većine postojećih SCADA sustava, sigurnost se u tolikoj mjeri nije temeljila na informatiĉkoj koliko na fiziĉkoj sigurnosti (toĉnije – izdvojenosti od ostalih sustava, kao što je prikazano na slici 5), pa se povećanjem dostupnosti korištenjem mrežnih tehnologija uvelike povećao rizik od mogućeg neautoriziranog pristupa, a time i utjecaja na pouzdan rad cjelokupnog sustava. INTERNET POSLOVNA MREŽA email RADNE STANICE Naĉin klasifikacije te markiranja prometa za svaku pojedinu QoS klasu, u smislu tehnike klasifikacije te vrijednosti 802.1p i/ili DSCP polja pridijeljenih svakoj pojedinoj QoS klasi. U ovom sluĉaju potrebno je uzeti u obzir ograniĉenja korištenih platformi. Npr. neke platforme podržavaju samo markiranje 802.1p polja i sl. Za svako pojedinu QoS klasu potrebno je definirati PHB na ĉvorovima u mreži. U ovom sluĉaju potrebno je osigurati adekvatan tretman prometa na svim ĉvorovima u mreži kako bi se za svaku QoS klasu osigurala odgovarajuća kvaliteta usluge. U ovom koraku , osim ograniĉenja korištenih hardverskih platformi u smislu raspoloživih tehnika definiranja PHBa, posebnu pozornost je potrebno posvetiti tokovima podataka pri definiranju odgovarajućeg PHBa na ĉvorovima/vezama unutar mreže. SERVERI www aplikac. PROCESNA MREŽA SCADA BAZA RADNE STANICE HMI HIST. RTU/PLC SENZORI & AKTUATORI Slika 5. Tradicionalni dizajn industrijske mreže Iako SCADA sustavi imaju svoje specifiĉnosti, oni se u osnovi sastoje od poslužitelja i radnih stanica s uobiĉajenim operativnim sustavom te su kao takvi već podložni sigurnosnim ranjivostima. Dodatno, kao što je MIPRO 2012/HEP prikazana na slici 6, ranjivosti samih aplikacija industrijskih procesnih sustava iz godine u godinu rastu gotovo eksponencijalno. Promjena u sustavu, operativnom sustavu ili samoj aplikaciji može utjecati na: izbjegavanje iniciranja alarma te zaobilaženje zapisa u izvještaju kako bi se sakrila zlonamjerna aktivnost promjena oĉekivanog ponašanja kako bi se proizveli neželjeni i neoĉekivani rezultati Promjena u programabilnoj logici PLC, RTU i/ili ostalih kontrolera može utjecati na: Slika 6. Prikaz broja ranjivosti SCADA sustava Kako smo već spomenuli, osnovna oĉekivana funkcionalnost SCADA sustava jest njegova besprekidnost i dugovjeĉnost, koja za posljedicu ima onemogućavanje pravovremenog ažuriranja sigurnosnih zakrpi bilo aplikacija bilo operativnog sustava procesnih radnih stanica, a pogotovo poslužitelja, koji tako u relativno kratkom vremenu postaju sigurnosno zastarjeli. S obzirom na navedeno, spajanje poslovne mreže s do tada izdvojenom procesnom mrežom industrijskog sustava, kao što je prikazano na slici 7, povećava dostupnost, ali time i realnu ranjivost te ukazuje na važnost pravilnog dizajna i implementacije sigurnosti na razini mrežne infrastrukture. INTERNET POSLOVNA MREŽA email SERVERI www aplikac. štetu na opremi i/ili objektima smetnje/gašenje procesa onemogućavanje kontrole nad procesom Davanje pogrešnih informacija nadzornim inženjerima može utjecati na: uzrokovanje neodgovarajućih radnji koje kao rezultat daju promjenu u programabilnoj logici sakrivanje ili zaobilaženje zlonamjerne radnje (npr. umetanje rootkit-a; zlonamjernog koda) Manipulacije sigurnosnim sustavima ili ostalim kontrolama može utjecati na: spreĉavanje oĉekivanih operacija (npr. fail-safe), ali i ostalih sigurnosnih mehanizama s vrlo štetnim posljedicama Zaraženost malicioznim programima (engl. malware) može utjecati na: pojavljivanje dodatnih incidentnih situacija produktivnost gašenjem ureĊaja i odnošenje istog na forenziĉku analizu, ĉišćenje i/ili zamjenu otvaranje ureĊaja za dodatne napade, kraĊu informacija, njegovu promjenu ili infekciju KraĊa informacija može utjecati na: RADNE STANICE PROCESNA MREŽA SCADA tajnost povjerljivih kemijske formule) informacija (recepti ili BAZA RADNE STANICE Mijenjanje informacija može utjecati na: HMI HIST. RTU/PLC SENZORI & AKTUATORI Slika 7. Spajanje poslovne i procesne mreže industrijskog sustav A. MOGUĆI UTJECAJ USPJEŠNOG CYBERNAPADA NA INDUSTRIJSKI PROCESNI SUSTAV Šteta nastala od uspješno izvedenog cyber-napada na SCADA sustave u ovisnosti je od vrste incidenta, a može utjecati na pravilan prikaz procesnih informacija, te u konaĉnosti i na sam proizvodni sustav EE objekata. Ovisnost uspješnog cyber napada i incidenta dan je u nastavku. MIPRO 2012/HEP vjerodostojnost informacija (recepti ili kemijske formule promijenjene su kako bi se negativno utjecalo na proizvod) U nastavku je opisano nekoliko stvarnih incidenata nastalih iskorištavanjem ranjivosti procesnih sustava: CRV SLAMMER (2003) uzrokovao je pad sigurnosnog procesnog sustava Davis-Besse nuklearne elektrane (Ohio, SAD) na pet sati. S obzirom da je postrojenje bilo izvan pogona već gotovo godinu dana, incident nije predstavljao sigurnosni rizik za okoliš, ali je ukazao na opasnost spajanja poslovne i procesne mreže. Naknadnom istragom utvrĊeno je da je zagušenje procesne mreže uzrokovano spajanjem zaraženog raĉunala poslovne mreže na procesni sustav. AURORA PROJECT (2007) – INL (Idaho National Laboratories) uspješno je izvršio kontrolirani eksperiment kojim se pokazalo da upravljaĉki sklop može biti uništen cyber-napadom. Ranjivost je dopustila napadaĉu uspješnu 73 manipulaciju prekidaĉem ĉime je izbacio diesel-generator iz sinkronizacije te kao krajnji rezultat i uništenje generatora. B. OSNOVNI DIZAJN SIGURNOSNE POLITIKE Možemo reći da je sigurnost proces kojim se predmet sigurnosti štiti od raznih oblika prijetnji. Imamo više, što regionalnih, što globalnih organizacija koje kroz svoje preporuke pokušavaju definirati metode zaštite industrijskog sustava (HSPD-7, NIST Special Publications (800 Series), NERC CIP, Nuclear Regulatory Commission, ISA-99, ISO 27002, …), ali u osnovi dolazimo do definiranja sigurnosne politike kroz pet osnovnih koraka u dizajniranju industrijske mrežne sigurnosti: 1. korak - identifikacija sredstva koja se žele zaštititi Slika 8. Aurora project - snimka uspješno izvedenog napada CRV STUXNET (2009) širi se preko Microsoft Windows operativnog sustava, a primarna mu je namjena napad na Siemens SCADA sustave. Otkriven je u lipnju 2010. godine, da bi razliĉite varijante Stuxneta naknadno zarazilo nekoliko iranskih nuklearnih postrojenja te se kasnije proširilo i po svijetu. Iako je Siemens izjavio da crv nije prouzroĉio nikakvu štetu njegovim klijentima, iranski nuklearni program, koji je opremu zbog embarga nabavljao u tajnosti, jest. Stuxnet crv prvotno traži Siemens SIAMATIC WinCC i PCS 7 aplikacije te koristeći standardna korisniĉka imena i lozinke vrši zarazu PLC-ova ubacujući rootkit preko Profibus protokola i sabotirajući kontroler rada industrijskih motora. Slika 9. Stuxnet - Prikaz zaraze NIGHT DRAGON (2009) kao cilj napada nema sabotažu u smislu stabilnosti rada industrijskog sustava, već kraĊu informacija – industrijsku špijunažu. Iskorištavajući ranjivosti SQL sustava, napadaĉi su pristupali Internet poslužiteljima te koristeći standardne alate dolazili do korisniĉkih imena i pripadajućih lozinki koje su potom koristili za pristup unutrašnjim radnim stanicama i poslužiteljima te arhivi elektronske pošte. 74 2. korak - sustav razdvojiti u logiĉki funkcionalne grupe 3. korak - implementirati (financijski prihvatljive) mjere zaštite navedenih funkcionalnih grupa 4. korak - kontrolirati pristup u/izmeĊu svake funkcionalne grupe 5. korak - neprestano revidirati proces te ga nadograĊivati sukladno pronalasku slabosti Identifikacija sredstva koje se želi zaštititi podrazumjeva procjenu ranjivosti i njegove važnosti za nesmetan rad cjelokupnog sustava te se na temelju dobivene vrijednosti odreĊuje zahtjevana razina zaštite za predmetno sredstvo. Na temelju identifikacije razine zaštite pojedinog sredstva, cjelokupni sustav razdvajamo u logiĉki funkcionalne grupe nad kojima individualno, za svaku grupu zasebno, odreĊujemo i implementiramo (financijski prihvatljive) mjere zaštite. Toĉke doticaja novodefiniranih funkcionalnih grupa ukazuju nam moguće toĉke pozicioniranja sigurnosnih mrežnih ureĊaja kao što su vatrozid, IDS/IPS (engl. Intrusion Detection System/Intrusion Prevention System) ali i drugih koji nam omogućavaju osiguravanje kontroliranog pristupa u/izmeĊu svake funkcionalne grupe. Vrlo je važno napomenuti da realizacija sigurnosne politike ne završava po fiziĉkoj integraciji sigurnosnih ureĊaja u mrežnu infrastrukturu industrijskog okruženja. Kritiĉno je kontinuirano nadgledati i analizirati provoĊenje sigurnosne politike na dnevnoj bazi kako bi se u najkraćem mogućem roku pravovremeno reagiralo na pronaĊene ranjivosti u sustavu. TakoĊer, važnu ulogu ima i periodiĉno provoĊenje kontrole (engl. audit) sigurnosti koja korisnike sustava drži svjesnima sigurnosnog rizika i njegovih implikacija na rad cjelokupnog procesnog sustava. C. IMPLEMENTACIJA ELEMENATA MREŽNE KOTROLE PRISTUPA Osiguravanje pristupa poslovnoj i procesnoj mreži industrijskog sustava možemo provoditi kroz korištenje dizajna sigurnosti u slojevima kojim osiguravamo da ranjivost jednog djela mreže ne utjeĉe direktno i na sigurnost drugog djela mreže. Dodatno, pojam sigurnosti u slojevima odnosi se i na korištenje zaštitnih tehnologija koje djeluju na razliĉitim slojevima OSI (engl. Open System Interconnection) modela. Svaki sloj OSI modela odgovoran je za specifiĉne funkcije mrežne komunikacije , a kako razliĉiti servisi (aplikacije, hardver, …) djeluju MIPRO 2012/HEP na razliĉitim slojevima, tako se razliĉite vrste napada mogu pojaviti na svakoj razini OSI modela. Ukoliko je kompromitiran bilo koji od sedam slojeva, svi ostali slojevi OSI referentnog modela komunikacije su ugroženi. Implementacija zaštite mrežnog i transportnog sloja OSI referentnog modela provodi se korištenjem vatrozida pozicioniranog na dodirnim toĉkama logiĉki odvojenih funkcionalnih grupa. Toĉke smještaja odreĊene su tako da je sav inicirani promet izmeĊu navedenih segmenata primoran na prolazak kroz vatrozid omogućavajući tako provjeru sesije te svakog ulaznog i izlaznog paketa. Na osnovu predefiniranih pravila (izvorišna/odredišna IP adresa, izvorišni/odredišni servis, izvorišni/odredišni port), a sve u skladu sa sigurnosnom politikom industrijskog sustava, vatrozid odluĉuje da li će predmetni paket propustiti ili neće. Vatrozid održava tablicu stanja svih sesija – uspostavljenih komunikaciji tokova, te na temelju njih provjerava stanje veze kroz slijedeće korake Slika 10. OSI model Implementacija zaštite fiziĉkog sloja OSI referentnog modela provodi se samom fiziĉkom zaštitom pristupa mreži, odnosno administrativnim gašenjem nekorištenih suĉelja mrežnih preklopnika. Implementacija zaštite podatkovnog sloja OSI referentnog modela provodi se korištenjem virtualnih lokalnih mreža (u nastavku teksta – VLAN, engl. Virtual Local Area Network), tehnologije koja omogućava logiĉko grupiranje mrežnih korisnika spojenih na suĉelja mrežnog preklopnika. Svaki VLAN zasebna je logiĉka mreža, odnosno, zasebna broadcast domena. Iako se isti VLAN može rasprostirati preko više mrežnih preklopnika, promet izmeĊu razliĉitih VLAN-ova ostaje odvojen. ukoliko je paket dio novo uspostavljene veze, paket se usporeĊuje s pravilima definiranima kroz njegovu kontrolnu listu, a sve na temelju IP adrese, servisa i pripadajućeg porta, te odluĉuje o tome da li paket prihvaća ili odbija ukoliko je paket dio već uspostavljene veze, paket se samo propušta. Vatrozidi imaju mogućnost dubinske provjere paketa, tj. provjere paketa do njegove aplikacijske razine OSI modela, što znaĉi da imaju mogućnost provjere da je rad aplikacijskih operacija u skladu sa za njih predviĊenim standardom. Implementacija zaštite aplikacijskog sloja OSI referentnog modela provodi kroz korištenje slijedećih elemenata: Kako bi se osigurao pristup u skladu sa sigurnosnom politikom industrijske mreže koristi se integracija dvije tehnologije– IEEE 802.1x i NAC (engl. Network Access Control). IEEE 802.1x omogućava pristup mreži samo za to autoriziranim korisnicima kroz korištenje tri standardizirana elementa: 802.1x klijent – ureĊaj koji zahtjeva korisniĉki pristup na mrežu Autentikator - ureĊaj koji kontrolira mrežni pristup 802.1x klijenta Autentikacijski poslužitelj (RADIUS) – izvršava autentikaciju 802.1x ureĊaja i korisnika U ovisnosti o uspješnoj autentikaciji, NAC omogućava dodatnu usklaĊenost sa sigurnosnom politikom - provjeru verzije operativnog sustava i potrebnih ažuriranja te postojanje i pravilno ažuriranje antivirusnih aplikacija. Tek po uspješnoj identifikaciji, autentikaciji i provjeri ažuriranja, poslužitelj pridjeljuje korisniku predefinirana prava pristupa, odnosno VLAN. S obzirom da je meĊusobna komunikacija korisnika razliĉitih VLAN-ova moguća tek korištenjem ureĊaja mrežne razine komunikacije navedenu kontrolu provodimo implementacijom zaštite na mrežnoj i transportnoj razini OSI referentnog modela. MIPRO 2012/HEP Sustav zaštite od neautoriziranog upada (IPS) u osnovi vrši detekciju prometa na temelju lokalne baze potpisa. Potpis napada najĉešće se sastoji od kombinacije izvorišne i odredišne adrese ,protokola i kombinacije izvorišnog i odredišnog porta, ĉime se omogućava vrlo precizno definiranje moguće grupe napada. Daljnja detekcija vrši se na razini jednog IP paketa usporeĊujući njegov sadržaj sa sadržajem svakog pojedinog potpisa u lokalnoj bazi ureĊaja, te u sluĉaju pojavljivanja uzorka prometa koji odgovara nekom od potpisa napada lokalne baze detektira se napad i pokreće alarm predefiniran za toĉno taj napad. Lokalnu bazu potpisa potrebno je ažurirati u skladu za to predviĊenim vremenom od strane proizvoĊaĉa. Sustav za kontrolu Web prometa je servis koji kontrolira sadržaje dohvaćane s Interneta primjenom odgovarajuće politike sustava. Ovakvo rješenje kategorizacijom web stranica a time i zaštitom od malicioznog sadržaja, štiti organizacije i zaposlenike od rastućeg broja prijetnji na Internetu te sukladno sigurnosnoj politici dopušta ili zabranjuje pristup traženim stranicama. Sustav daje informacije u realnom vremenu što omogućuje brzu reakciju, a sve je popraćeno detaljnim analizama i izvješćima. Sustav za kontrolu elektroniĉke pošte pruža antivirusnu zaštitu mail gatewaya, anti-spam zaštitu te filtriranje sadržaja poruka u prijenosu. Sustav je moguće prilagoditi svakoj mail 75 platformi i korisniĉkim zahtjevima kroz više nivoa fleksibilnih pravila. Sustav vrši ulogu SMTP gateway-a izmeĊu Interneta i korisnikovog internog mail sustava. Sa visoko skalabilnom platformom i centraliziranim upravljanjem za laku administraciju, blokira se na gateway-u cijela paleta napada. Implementacija sigurnog spajanja udaljenih klijenata provodi kroz integraciju više ureĊaja - ureĊaja za sigurnu terminiranje udaljenog spajanja korištenjem IPsec i/ili SSL tehnologije što može biti vatrozid ili zaseban VPN koncentrator, autentikacijskog poslužitelja te NAC-a. Autentikacijski poslužitelj, najĉešće RADIUS sever, na temelju certifikata i korisniĉkih informacija (korisniĉko ime, lozinka) omogućava potvrdu identiteta udaljenog klijenta. U ovisnosti o uspješnoj autentikaciji, NAC omogućava dodatnu usklaĊenost sa sigurnosnom politikom - provjeru verzije operativnog sustava i potrebnih ažuriranja te postojanje i pravilno ažuriranje antivirusnih aplikacija. Tek po uspješnoj identifikaciji, autentikaciji i provjeri potrebnih ažuriranja, korisniku se pridjeljuju predefinirana prava pristupa. Dodatan nazor komunikacije pružaju vatrozidi i ureĊaji zaštite od malicioznosti. U nastavku je dan shematski prikaz dizajna sigurnosti implementacijom elemenata kontrole pristupa: POSLOVNA MREŽA EMAIL EMAIL SIGURNOST EMAIL WWW WWW APLIK, ISE RADIUS RADNE STANICE VATROZID + IPS NAC PROCESNA MREŽA SCADA RADNE STANICE Mrežni nadzor moguće je vršiti korištenjem više nadzornih sustava koji se dijele u sljedeće kategorije prema FCAPS modelu definiranom od strane ITU-T : Nadzor grešaka (Fault management) ĉija je uloga otkrivanje, obavještavanje, izolacija i otklanjanje kvarova unutar mreže. Ova funkcionalnost postiže se aktivnim i pasivnim nadzorom mrežnih ureĊaja. U sluĉaju pasivnog nadzora, mrežni ureĊaji posjeduju inteligenciju slanja obavijesti nadzornom sustav u sluĉaju kvara. Ova funkcionalnost najĉešće se postiže generiranjem SNMP Trap poruka s mrežnih ureĊaja i njihovim primanjem od strane nadzornog alata. Da bi se otkrili kvarovi u kojima sam ureĊaj nije u mogućnosti generirati odgovarajući alarm, npr. nestanak napajanja, koriste se tehnike aktivnog nadzora. Ove tehnike ukljuĉuju aktivan nadzor nad ureĊajima korištenjem razliĉitih alata, poput „pinga“ kako bi se otkrili kvarovi unutar mreže. WEB SIGURNOST IEEE 802.1X NADZOR MREŽE Iz navedenog je vidljivo da adekvatan nadzor bitno utjeĉe na brzinu otkrivanja i otklanjanja problema, omogućuje pravovremeno prepoznavanja potencijalnih problema te njihovo uklanjanje prije nego što mogu utjecati na rad servisa. Time se bitno smanjuje srednje vrijeme popravka (MTTR) i osigurava ĉim veća raspoloživost sustava. Nadzor performansi (Performacne management) ĉija je uloga kontinuirano praćenje performansi mreže, u smislu praćenja razliĉitih mrežnih parametara, poput gubitka paketa, kašnjenja ili raspoložive propusnosti Nadzor performansi sastoji se od sljedećih komponenti: INTERNET VATROZID + IPS + VPN kontinuirani nadzor mreže. Njime se omogućuje uvid u stanje i performanse mreže, rano otkrivanje potencijalnih problema, upozoravanje na sigurnosne incidente, pružanje uvida u aktivnosti unutar mreže i itd. RADIUS BAZA NAC ISE IEEE 802.1X HMI HIST. Nadzor performansi kroz prikupljanje podataka vezanih uz performanse mrežnih ureĊaja i veza Praćenje performansi kroz definiranje pragova za pojedine parametre te algoritama za analizu prikupljenih podataka Analiza performansi kroz dodatno procesiranje prikupljenih podataka Nazorom performansi omogućuje se rano otkrivanje potencijalnih problema i njihovo otklanjanje prije nego što oni poĉinu utjecati na stabilnost rada mreže i mrežnih servisa. TakoĊer, ovi alati mogu poslužiti za identificiranje pod-kapacitiranih ĉvorova i veza unutar mreže te omogućiti pravovremeno proširenje kapaciteta. Donja slika prikazuje izvještaj o gubitku paketa na suĉelju iz alata za nadzor performansi. RTU/PLC SENZORI & AKTUATORI Slika 11. Primjer dizajna sigurnosti implementacijom elemenata kontrole pristupa V. DIZAJN MEHANIZAMA ZA NADZOR I UPRAVLJANJE Za ispravno i pouzdano funkcioniranje mrežne infrastrukture, osim dobrog dizajna, potrebno je vršiti 76 Slika 12. Primjer izvještaja o gubitku paketa na suĉelju MIPRO 2012/HEP U ovom sluĉaju sam gubitak paketa na suĉelju može biti toliko mali da trenutno ne utjeĉe na rad servisa, no može ukazivati potencijalni problem unutar mreže. Konkretno u ovom sluĉaju može se raditi o greškama na fiziĉkom sloju koje u budućnosti mogu dovesti do ispada same veze. U sluĉaju korištenja samo fault management alata za nadzor ne bi bilo moguće detektirati gubitak paketa i time sprijeĉiti ispad veze, već je moguće samo detektirati ispad veze kada se on dogodi. Nadzor konfiguracija (Configuration management) kojim se osigurava nazor nad hardverskim i softverskim karakteristikama ureĊaja unutar mreže. Pod time se smatra; definiranje hardverskog i softverskog inventara mrežnih ureĊaja, prikupljanje i pohrana konfiguracija mrežnih ureĊaja, praćenje promjena konfiguracija ureĊaja i sl. Korištenjem ovih alata omogućuje se: Nadzor sigurnosti (Security management) ĉiji je cilj pružiti sveobuhvatni nadzor nad sigurnosti sustava. Njime se omogućuje: Prevencija sigurnosnih incidenata Detekcija sigurnosnih dogaĊaja Ograniĉavanje i oporavak od incidenata Osiguravanje sigurne administracije sigurnosnih Nadzor sigurnosti se sastoji od dvije komponente: Korištenjem navedenih nadzornih sustava omogućuje se sveobuhvatan nadzor na mrežom i mrežnim servisima. Da bi se olakšao korištenje skupa nadzornih sustava u praksi se ĉesto koriste središnji nadzorni sustavi. Njihova uloga je prikupljanje informacija s nadzornih alata, te njihovo filtriranje i prezentacija kroz zajedniĉko suĉelje. Ovime se bitno olakšava paralelno korištenje više alata budući da se izvještavanje o dogaĊajima unutar mreže vrši kroz zajedniĉko suĉelje. Donja slika prikazuje koncept središnjeg nadzornog sustava. Pojednostavljenje procesa održavanja, konfiguracije i nadogradnje mreže Minimizira mogućnost pojave grešaka u konfiguraciji ureĊaja Centralizirana pohrana i praćenje promjena u konfiguracijama ureĊaja Osiguravanje konzistentnost hardverskih i softverskih konfiguracija ureĊaja Smanjuje mogućnost pojave softverskih grešaka zbog neujednaĉenosti korištenih verzija operacijskih sustava na mrežnim ureĊajima Nadzor pristupa (Accounting management) kojim se omogućuju praćenje korisniĉkih aktivnosti unutar mreže u smislu mjerenja korištenja mrežnih servisa od strane korisnika, tarifiranje i sl. koje upućuju na zlonamjeran softver poput crva ili trojanaca i sl. Osiguravanje servisa u smislu autentikacije i kontrole pristupa pojedinim servisima. Jedan od primjera je AAA (Authentication Autorization Accounting) administratorskog pristupa mrežnim ureĊajima kojim se omogućuje definiranje korisniĉkih raĉuna mrežnih administratora, pridjeljivanje razine pristupa svakom od njih, njihovu centralnu autentikaciju, te detaljno praćenje njihovih aktivnosti na svakom pojedinom ureĊaju u mreži, u smislu naredbi koje su unijeli za vrijeme administracije samih ureĊaja. Detekcija sigurnosnih dogaĊaja u smislu prepoznavanja i izvještavanja o sigurnosnim dogaĊajima unutar mreže. Npr. detektiranje i obavještavanje o pokušajima ne-autoriziranog pristupa ili prepoznavanje aktivnosti unutar mreže MIPRO 2012/HEP Slika 13. Središnji nadzorni sustav VI. ZAKLJUĈAK U dokumentu je dan pregled svih graĊevnih elemenata koji osiguravaju skalabilnu, pouzdanu i sigurnu komunikacijsku infrastrukturu za povezivanje EE objekata. U njenoj izgradnji posebnu pažnju je potrebno posvetiti dizajnu svih njenih elemenata budući da stabilnost i pouzdanost mreže ovisi o najslabijoj karici. Iz odvajanje lokalnih mreža EE objekata i njihovo povezivanje putem IP veza nameće se kao logiĉan izbor. Razlog tome je ĉinjenica da je ovakav dizajn sustava bitno robusniji i pouzdaniji u donosu na dizajn sustava povezivanjem EE objekata putem Ethernet mreže. Dodatno, da bi se osigurao ispravan i neometan rad više sustava putem zajedniĉke mrežne infrastrukture pozornost je potrebno obratiti odgovarajućem dizajnu sigurnosti sustava i garanciji kvalitete servisa. Garancijom kvalitete servisa omogućuje se ispravan rad kritiĉnih sustava u sluĉaju zagušenja veza unutar mreže, dok se kvalitetnim dizajnom sigurnosti štite kritiĉni sustavi od ostalih sustava koji koriste istu mrežnu infrastrukturu. Na kraju, da bi se osigurao pouzdan rad mrežne infrastrukture potrebno je vršiti kontinuirani nadzor nad mrežnim sustavom. Pri tome je potrebno pokriti sve aspekte nadzora, kako bi se osigurao uvid u stanje mreže, omogućilo pravovremeno unapreĊenje mreže, povećala sigurnost unutar mreže te omogućila detekcija i prevencija sigurnosnih incidenata. LITERATURA [1] Benoit Claise, Network Management: Performance Strategies,Cisco press, 2007 Accounting and 77 [2] [3] 78 John Tiso., Designing Cisco Network Service Architectures,Cisco press,2011 Eric Knapp, Industrial Network Security, Syngress 2011 [4] www.cisco.com MIPRO 2012/HEP 5 Sustav za upravljanje poslovanjem tvrtke za opskrbu električnom energijom Zvonko Mihelić, Lino Prka Adnet d.o.o., Zagreb, Croatia [email protected] [email protected] Sadržaj: 1. UVOD 2. IZRADA PONUDE ZA OPSKRBU ELEKTRIČNE ENERGIJE a. Ugovorene količine b. Tarifni modeli c. Cijene d. Obračunska mjerna mjesta (OMM) 3. UGOVARANJE a. Upis statusa ugovora b. Učitavanje datoteke sa listom OMM-a c. Učitavanje datoteke o usklađenosti ugovora, podataka i liste OMM-a 4. PROGNOZA POTROŠNJE 5. NABAVA I PRODAJA ELEKTRIČNE ENERGIJE a. Izračun odstupanja NABAVA/PRODAJA b. Upis i izračun cijene energije u satu iz parametara 6. OBRAČUN OSTVARENE POTROŠNJE a. Odobravanje obračuna za ugovore 7. IZVJEŠTAJI 8. ADMINISTRIRANJE SUSTAVA MIPRO 2012/HEP 79 80 MIPRO 2012/HEP SUSTAV ZA UPRAVLJANJE POSLOVANJEM TVRTKE ZA OPSKRBU ELEKTRIČNOM ENERGIJOM ADNET d.o.o. Zvonko Mihelić, dipl. ing. Lino Prka, dipl. ing. Gustava Krkleca 28 10090 Zagreb, Hrvatska Tel. +385 1 3895121 SAŽETAK Programski sustav za opskrbu podržava i automatizira sve poslovne procese kojima se opskrbljivač bavi, kao što su nuđenje, ugovaranje, prognoziranje potrošnje, obrada očitanja potrošnje, nabave energije, fakturiranje, određivanje odstupanja (energija uravnoteženja). Tokom odvijanja pojedinih procesa automatizirana je izmjena poruka (informacija) sa HEP ODS-om i operatorom tržišta (HROTE) kao i sa računovodstvenim paketom. Modularnost sustava omogućava brzu prilagodbu kod promjene tržišnih pravila. Sustav omogućava odvijanje ukupnog procesa preko WEB sučelja. MIPRO 2012/HEP 81 1 Uvod Sustav pokriva sve poslovne procese vezane uz opskrbu električnom energijom kroz sljedeće module: Izrada ponude za opskrbu električnom energijom Ugovaranje Prognoza potrošnje Nabava i prodaja električne energije Obračun ostvarene potrošnje Izvještaji Poslovni procesi zahtijevaju razmjenu informacija između kupaca, opskrbljivača i operatora distribucijskog sustava i tržišta, kao što je prikazano na slici. Slika 1. Razmjena informacija među sudionicima poslovnih procesa opskrbe 82 MIPRO 2012/HEP 2 Izrada ponude za opskrbu električnom energijom Sustav podržava upis podataka o Kupcu (partneru) kojemu se nudi energija. U tijeku ugovaranja i u procesu opskrbe podatke je moguće proširivati i mijenjati. Obuhvaćeni su podaci o kupcu (dugo i kratko ime, OIB), fizičkim osobama i adresi, a omogućen je i upis zasebne adrese na koju se šalje faktura za obračun energije za sva ili podskup obračunskih mjernih mjesta. Programski sustav omogućava praćenje procesa izrade ponude kroz upis zabilješki. Tako je moguće upisati vrijeme predaje ponude, otvaranja ponuda, rezultate natječaja, status u procesu ishođenja garancije i sve ono što kupac definira kao stanje koje želi pratiti. 2.1 Ugovorne količine Upit pa tako i ponuda sadržava procijenjene količine električne energije (mjesečne ili godišnje), a procjena se uglavnom bazira na povijesnim podacima. Procijenjeni podaci služe za analizu ukupnog iznosa energije u satu (ponuda + ugovoreno) i analizu koliko će koštati nabava energije za tog kupca. 2.2 Tarifni modeli Programski sustav sadržava informaciju o tarifnim modelima po kojima je kupac do sada nabavljao energiju i tarifni model po kojem će se obračunavati nuđena i poslije isporučena energija. Tarifni model može sadržavati više tarifa. Svaka tarifa ima cijenu koja se pamti u vremenu za koje se definira. 2.3 Cijene Jedan tarifni model u programskom sustavu može imati više cijena. Sustav usporedbom više tarifnih modela omogućava traženje optimalne cijene za ponuđenu energiju. U sustav je moguće upisati cijene koje kupac ima kod trenutnog opskrbljivača za usporedbu s nuđenim cijenama i cijenama koje bi mogla ponuditi konkurencija. Više verzija cijena jednog tarifnog modela služi i prilikom financijskih analiza. 2.4 Obračunska mjerna mjesta (OMM) Isporučena energija se mjeri na obračunskim mjernim mjestima. Povijesna ostvarenja budućeg kupca su vezana za OMM. Za svako OMM vezan je jedan tarifni model i jedna krivulja prognoze potrošnje (nadomjesna ili kao rezultat 15min. povijesnih očitanja). OMM se nalaze na definiranoj adresi i pripadaju jednom vlasniku (u našem sustavu Kupcu). Slika 2. Sučelje za učitavanje nadomjesnih krivulja i krivulje ostvarenja MIPRO 2012/HEP 83 3 Ugovaranje Programski sustav na zahtjev operatera iz ponude kreira Ugovor. Uloga administrator ima mogućnost stvaranja tipskih ugovora (npr. mali kupac, srednji, veliki). Korisnik izabire tipski ugovor te ga usuglašava sa Kupcem. Sadržaj ugovora se može spremiti u više formata (XML, PDF, RTF). Programski sustav omogućava učitavanje i spremanje potpisanog ugovora kao PDF datoteke. Slika 3. Povezivanje datoteka uz ugovor Upis statusa ugovora 3.1 Programski sustav omogućava slanje svih obavijesti o preuzimanju Kupca i sklapanju ugovora. Ugovor o opskrbi se može raskinuti ili produžiti. Operatoru distribucije i operatoru tržišta šalju se obavijesti kako za osnovni ugovor tako i za promjene na ugovoru. Svaka promjena na ugovoru o kojoj se obavještava ODS ili HROTE se realizira kao aneks ugovora. Programski sustav podržava stvaranje i slanje raznih tipova datoteka: Zahtjev za promjenu Opskrbljivača (stvara se i šalje umjesto Kupca) Zahtjev za dostavu podataka o OMM Najava ugovora o opskrbi Zahtjev/obavijest o raskidu ugovora Slika 4. Sučelje za usklađivanje jednog ili više ugovora Proces ugovaranja prate zabilješke ili stanje procesa kao i kod izrade ponude, samo su ovdje drugačijeg tipa (npr. datum potpisa ugovora, status osiguranja plaćanja, poslan zahtjev za dostavu podataka u ODS). 3.2 Učitavanje datoteke sa listom OMM-a Odgovor na Zahtjev za dostavu podataka je datoteka koja sadrži listu mjernih mjesta Kupca sa adresama mjernih mjesta, očitanjima snage, energije, tarifnim modelima, oznaku nadomjesne krivulje, povijesnom krivuljom očitanja i sl. Na zahtjev korisnika učitava se pristigla datoteka te se podaci o mjernim mjestima spremaju u bazu. 84 MIPRO 2012/HEP 3.3 Učitavanje datoteke o usklađenosti ugovora, podataka i liste OMM-a Na zahtjev korisnika učitavaju se pristigle datoteke, a mjerna mjesta dobivaju status usklađenosti. Mjerno mjesto koje nije dobilo potvrdu da je usklađeno (status greška) ponovno se šalje na usklađivanje, ali ovaj puta kao aneks osnovnog ugovora. Na usklađivanje se šalje i OMM koje je naknadno ugovoreno ili koje više nije obuhvaćeno ugovorom (npr. Kupac nije više vlasnik lokacije na kojoj se nalazi OMM). Kada su sva OMM usklađena sa ODS-om onda je i ugovor usklađen. MIPRO 2012/HEP 85 4 Prognoza potrošnje Programski sustav omogućava izračun satnih iznosa potrošnje iz prognoziranih očitanja i nadomjesnih krivulja. Prognoza se izračunava za svaki mjesec po OMM-u i tarifnom modelu na temelju ostvarene potrošnje. Ukupna potrošnja: 100 kW RVT OMM RNT E godina‐1 E mjesec‐1 E mjesec‐2 RVT Odabir podataka 60 kW OMM RNT 20 kW Ugovorena / ručno upisana potrošnja: 150 kW RVT 90 kW RNT 30 kW OMM OMM RJT OMM RJT 5 kW OMM RJT 7,5 kW OMM RJT OMM RJT 15 kW OMM RJT 22,5 kW Slika 5. Algoritam prognoze potrošnje 86 MIPRO 2012/HEP Nabava i prodaja električne energije 5 Programski sustav omogućava upis i praćenje ugovora za kupnju i prodaju energije kroz upis vremenske serije ili ugovornog rasporeda specifično za svaki dan ili za svaki tip dana (radni dan, subota, nedjelja). Upisuju se satni iznosi i cijene energije te period važenja za vremensku seriju. Dio nabavljene energije je i energija preuzeta iz obnovljivih izvora. Ugovorni raspored kupnje ili prodaje prijavljuje se Operatoru tržišta u KISS ili ESS (XML) formatu na dnevnoj bazi, a automatski se kreira iz postojećih ugovora o nabavi i prodaji na zahtjev operatera i šalje na odabranu e-mail adresu. Slika 6. Sučelje za upis ugovornog rasporeda za ugovor kupnje ili prodaje energije 5.1 Izračun odstupanja NABAVA/PRODAJA Opskrbljivač prema definiranoj cijeni Operatoru tržišta plaća razliku isporučene i kupljene ili proizvedene energije. U svrhu prognoziranja razlike ili budućeg troška uslijed odstupanja sustav izračunava razliku prognozirane potrošnje i nabavljene energije te razliku ostvarene potrošnje i nabavljene energije. MIPRO 2012/HEP 87 Slika 7. Sučelje za prognoziranje energije uravnoteženja 5.2 Upis i izračun cijene energije u satu iz parametara Često je cijena energije u ugovoru o nabavi te za planirano ili ostvareno odstupanje definirana indirektno preko parametara kao što su tečaj i cijena na burzi. Sustav omogućava upis tih parametara i prema njima izračunava cijenu energije u satu. 88 MIPRO 2012/HEP 6 Obračun ostvarene potrošnje Programski sustav omogućava učitavanje datoteka sa očitanjima ostvarene potrošnje na OMM u formatu zadanom od ODS-a te njihovu validaciju uz ispis eventualnih grešaka. Za mjerna mjesta koja imaju 15-minutna očitanja ODS šalje datoteku sa ukupnim iznosom energije. Na sučelju je omogućeno praćenje ukupnog broja mjernih mjesta i broja mjernih mjesta za koja su stigla očitanja za svaki ugovor. 6.1 Odobravanje obračuna za ugovore Korisnik može istovremeno kreirati sve obračune i zahtjeve za izradu fakture za sve ugovore za koje su pristigla očitanja. Obračun je: 1. datoteka sa sumom iznosa i cijena po tarifama 2. datoteka sa iznosom i cijenama za sve ili predefinirani podskup OMM te dostava informacije računovodstvenom sustavu o novim odobrenim obračunima. Korisnik klikom na sučelju odobrava obračun ili seli obračun očitanja u sljedeći mjesec. Odobreni računi se klikom automatski šalju na odgovarajuće e-mail adrese grupa za obračun (ako su upisane). Slika 8. Sučelje za odobravanje računa MIPRO 2012/HEP 89 7 Izvještaji Programski sustav čini više predefiniranih izvještaja. Sustav podržava samostalno kreiranje predložaka izvještaja sa izabranim tipiziranim napomenama. Takvi izvještaji se mogu koristiti za praćenje odvijanja procesa nuđenja, statusa ugovora, procesa isporuke energije prema potrebama korisnika definiranim nakon isporuke sustava. Slika 9. Mjesečni izvještaj izdanih računa Slika 10. Mjesečni izvještaj po partnerima 90 MIPRO 2012/HEP Slika 11. Mjesečni izvještaj MIPRO 2012/HEP 91 Slika 12. Izvještaj iz izabranog predloška 92 MIPRO 2012/HEP 8 Administriranje sustava Administrator definira uloge u sustavu. Sustav podržava više uloga. Uloga koja može pratiti odvijanje svih procesa ali nema pravo rada (izmjene podataka) na sustavu. Uloga koja ima dio funkcija (npr. u procesu nuđenja ili fakturiranja). Uloga koja ima sve funkcije. ZAKLJUČAK Sustav se u primjeni pokazao kao efikasan i jednostavan za upotrebu. Predviđeno je širenje sustava WEB sučeljem za kupce. MIPRO 2012/HEP 93 94 MIPRO 2012/HEP 6 Srednjenaponske transformatorske stanice s daljinskim upravljanjem Josip Tošić Siemens, Zagreb, Croatia [email protected] Sadržaj: Uvod Sekundarna distribucija Otkrivanje kvara Napredne transformatorske stanice RTU komunikacija s kontrolnim centrom Remote Terminal Unit (RTU) Spremanje energije Komunikacija Zaključak Literatura MIPRO 2012/HEP 95 96 MIPRO 2012/HEP Srednjenaponske transformatorske stanice sa daljinskim upravljanjem Integracija decentralizirane proizvodnje iz obnovljivih izvora energije, novi trendovi kao električni automobili u javnom prijevozu razlog su promjena u strukturi srednjenaponske i niskonaponske mreže. Daljinski nadzor i upravljanje mogu drastično smanjiti prekide u opskrbi električnom energijom, kao i troškove održavanja sustava, te pružiti brzu prilagodbu na varijabilnu proizvodnju i potrošnju. Zbog svega navedenog, potreba za daljinski upravljivim srednjenaponskim trafostanicama u budućnosti biti će sve veća. Sa srednjenaponskim plinom izoliranim postrojenjem tip 8DJH, Siemens nudi bazu za primjenu u modernim SN trafostanicama. Može se opremiti s motornim pogonima, indikatorima napona, te nizom ostalih senzora. Postrojenje spojeno na RTU (Remote Terminal Unit) u zasebnom ormaru, zadovoljava sve preduvjete za integraciju u naprednu mrežnu, Smart Grid. Uvod Moderni život zahtjeva električnu energiju na svakom mjestu, u svako vrijeme, uz visoku kvalitetu opskrbe. Povećana potražnja za električnom energijom, te briga o okolišu glavni su uvjeti za sve većim korištenjem obnovljivih izvora energije (OIE). Također, žele se smanjiti gubici u svim područjima. Integracijom obnovljivih izvora, kao vjetroelektrane i solarne elektrane, decentralizira se proizvodnja, te na taj način smanjuju gubici u prijenosu energije. Međutim, integracija velikog broja OIE drastično mijenja strukturu mreže. Sukladno tome, potrebno je promijeniti način vođenja mreže. U prošlosti, tok energije bio je jednosmjeran, od elektrana do potrošača. Prevladao je samo jedan princip: proizvodnja prati potrošnju. Danas, mnogo toga se promijenilo. Energija iz OIE proizvodi se decentralizirano, ovisno o lokaciji na kojoj se isti nalaze. Energija se najčešće predaje u srednjenaponsku i niskonaponsku mrežu, u nekim slučajevima i direktno u visokonaponsku mrežu. Kako je jedna od glavnih karakteristika OIE njihova stohastička narav, to ima veliki utjecaj na upravljanje mrežom. U budućnosti, potrošnja električne energije pratit će proizvodnju (za razliku od danas). Jedan od primjera su električni automobili, koji se pune preko noći u vrijeme kada je najjeftinija električna energija proizvedena iz vjetroelektrana. To znači potpuna izmjena dosadašnjeg koncepta. Dvosmjerni tok energije i dvosmjerna komunikacija zamjenjuju dosadašnje principe. Stoga, potrebno je razviti novi pristup, te nova inteligentna i fleksibilna rješenja. Jedan dio napredne mreže budućnosti su moderne trafostanice koje omogućuju automatsko i brzo otklanjanje kvara, a istovremeno doprinose aktivnom upravljanju teretom u sekundarnoj distribuciji. Sekundarna distribucija Na razini sekundarne distribucije, transformatorske stanice (slika 1). MIPRO 2012/HEP najčešće se koriste kompaktne SN/NN 97 Slika 1. Kompaktne SN/NN transformatorske stanice (Siemens 8DJH) Danas, trafostanice za sekundarnu distribuciju uglavnom nisu uključene u sustav daljinskog vođenja, stoga ne mogu se daljinski nadzirati i upravljati. Statistika kompanija za opskrbu električnom energijom kaže da je npr. u Njemačkoj 80% prekida uzrokovano kvarovima u SN mreži. SAIDI index (The System Average Interruption Duration Index) opisuje ukupno vrijeme svih prekida za potrošače, podijeljen s brojem potrošača. Tipična vrijednost za Njemačku distribuciju je 10 minuta godišnje po potrošaču. U drugim regijama diljem svijeta, vrijednosti idu do nekoliko sati, pa čak i dana. Potrošači zahtijevaju maksimalnu raspoloživost opskrbe električne energije. Otkrivanje kvara Kako transformatorske stanice u sekundarnoj distribuciju uglavnom nisu opremljene opremom za komunikaciju s nadređenim centrom, tako daljinski nadzor, upravljanje i otkrivanje kvarova nisu mogući. Ovo može uzrokovati dugotrajne prekide u opskrbi električnom energijom, te na taj način ograničiti pouzdanost i sigurnost buduće opskrbe. Često je vrijeme otkrivanja kvara povezano s udaljenosti među trafostanicama. Veća udaljenost uzrokuje duže vrijeme za otkrivanje i otklanjanje kvara, a samim time i duže vrijeme u prekidu opskrbe. Procedura kod otklanjanja kvara zahtjeva mnogo vremena i veliki broj ljudi. Kvalificirani radnik, osposobljen za obavljanje ovakve vrste posla, mora fizički ići od trafostanice do trafostanice kako bi identificirao kvar, prije ponovnog uključenja svih potrošača na mrežu. Ovo iziskuje dodatne financijske troškove za elektroprivrede na način da nema opskrbe za krajnje potrošače. Nameće se potreba za inteligentnijim i naprednijim rješenjima ovoga problema. Napredne transformatorske stanice Postoje tri razine naprednih transformatorskih stanica, kao što je prikazano na slici 2. 98 MIPRO 2012/HEP Slika 2. Razine naprednih transformatorskih stanica Što je viša razina, to je viši stupanj automatizacije. Razina 1 omogućava samo nadzor nad mrežom, bez mogućnosti upravljanja. Razina 3 je visoki stupanj automatizacije, moguće je upravljanje tokovima snaga, te upravljanje decentraliziranim izvorima energije. RTU komunikacija s kontrolnim centrom Slika 3 prikazuje blok shemu sustava inteligentne transformatorske stanice s komunikacijom preko RTU (Remote Terminal Unit) prema kontrolnom centru. Slika 3. Blok shema sustava inteligentne transformatorske stanice s RTU Srednjenaponsko postrojenje čini sklopni blok kompaktne izvedbe (Ring Main UnitRMU), izoliran plinom, potpuno oklopljen s rastavnim aparatima, senzorima i motornim MIPRO 2012/HEP 99 pogonom, osnova su napredne transformatorske stanice. Ovisno o cilju, koriste se različite komponente za nadzor i upravljanje (slika 4): Kapacitivni indikator napona (1) signalizira da li je vodno polje „živo“, Indikator kratkog spoja i zemljospoja (2) signalizira pojavu kratkog spoja ili zemljospoja. Ovisno o strukturi mreže i smjeru toka energije, nekada je potrebno koristiti uređaje s detekcijom smjera koji zahtijevaju informacije o naponu. Nadstrujna zaštita s vremenskim zatezanjem (3) koristi se za zaštitu transformatora Pomoćni kontakti (4) za indikaciju položaja, mehaničkih blokada, tlaka plina, Pogon s opružnim mehanizmom s pohranjenom energijom (5) i motorni pogon (6) služe za daljinski uklop i isklop, Naponski i strujni senzori (8/9) šalju podatke o naponu i strujama u svrhu kontrole tokova snage. Signali su izvedeni iz konvencionalnih strujnih i naponskih transformatora ili modernih senzora. Slika 4. Dijelovi SN sklopnog bloka Legenda (slika 4): 100 MIPRO 2012/HEP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Indikator napona Indikator kratkog spoja/zemljospoja Nadstrujna zaštita za distributivni transformator Pomoćni kontakti Sustav za spremanje energije / opruga Motorni pogon UPS – neprekidno napajanje Nadzor napona Nadzor struje Nadzor transformatora Nadzor NN mreže Mjesta priključka potrošača Nadzor cijele transformatorske stanice RTU (Remote Terminal Unit) Centralna jedinica / centar upravljanja Nova plinom izolirana SN postrojenja tip 8DJH zadovoljavaju sve potrebe za primjenu u naprednim transformatorskim stanicama i ispunjavaju sve preduvjete za integraciju u infrastrukturu naprednih mreža. Kasnija nadogradnja komponenti za daljinsku kontrolu je jednostavna i vrlo brza. Remote Terminal Unit (RTU) Dva su glavna zadatka RTU-a (14): Prikupljanje signala i mjernih veličina ili informacija iz transformatorske stanice za komunikaciju prema kontrolnom centru. Slanje svih signala upravljanja, te nadziranje izvršenja istih. Slika 5 prikazuje konfiguraciju 8DJH RMU s RTU ormarom. Slika 5. Siemens RMU 8DJH sa daljinskim upravljanjem MIPRO 2012/HEP 101 Legenda: 1 2 3 4 5 6 7 Sklopni blok 8DJH Konektori između SN bloka i RTU ormara RTU SICAM TM 1703 Modem za bežičnu komunikaciju UPS neprekidno napajanje + baterija Minijaturni prekidač (MCB) Sklopka lokalno/daljinsko upravljanje Kupci zahtijevaju sučelje s konektorima između SN bloka i RTU ormara iz nekoliko razloga: Jednostavna instalacija RTU ormara u stanici Iskoristivost istog RTU ormara kod novih i starih stanica Laka zamjena u slučaju zamjene s novijom opremom ili u slučaju kvara. Glavni dijelovi RTU ormara (slika 5): Osnovni RTU modul (proširiv), kao Siemens SICAM 1703 emic Komunikacijski modul Sustav za skladištenje energije (baterija, kondenzator) NN oprema, kao minijaturni prekidači (MCB) i sklopka za lokalno/daljinsko upravljanje Moderni RTU-ovi su modularni,tj. proširivi. Podržavaju nekoliko komunikacijskih sučelja, dizajniranu su i testirani za teške vremenske uvjete u transformatorskoj stanici. Spremanje energije Komponente napredne transformatorske stanice zahtijevaju pouzdano pomoćno napajanje. Ukoliko dođe do kvara u sustavu napajanja, tada sustav za spremanje energije napaja komponente u vremenu od nekoliko minuta do nekoliko sati. Veličina sustava za spremanje energije uglavnom ovisi o potrebnoj energiji da bi osigurao normalan rad RTU-a i komunikacijskih modula. Kombinacija konvencionalnih baterija i kondenzatora najčešći su oblik sustava za spremanje energije. Komunikacija Kao što se vidi na slici 3., komunikacija iz RTU (transformatorske stanice) prema kontrolnom centru može se ostvariti na više načina: žičano (npr. ethernet), optika ili bežično (GSM/GPRS). U kontrolnom centru obrađuju se informacije i (ako je potrebno) šalju se naredbe i podaci natrag prema RTU. Komunikacijski protokoli u skladu su sa standardima IEC 60870-5-101 i IEC 60870-5-104. Korištenje ovih protokola osigurava interoperabilnost između uređaja različitih proizvođača. Zaključak Povećana potražnja za električnom energijom, pouzdanost opskrbe, te briga o okolišu neki su od glavnih razloga poticanja integracije obnovljivih izvora energije. Isti izvoru priključuju su na SN ili NN mrežu. Da bi se održala potrebna kvaliteta električne energije i stabilnost mreže potrebno je uvesti aktivnu distribucijsku mrežu s inteligentnim transformatorskim stanicama. Mogućnosti idu od nadzora mreže (bez mogućnosti upravljanje), pa do upravljanja tokovima snaga, ovisno o potrebama. 102 MIPRO 2012/HEP Kupci zahtijevaju pouzdanu opskrbu električnom energijom, bez nepredviđenih ispada, a uz odgovarajuću kvalitetu električne energije. U budućnosti, potrebno je koristiti naprednije metode za lociranje kvarova. Nadalje, distributivni transformatori, s regulacijom na NN strani, koristit će se na kritičnim točkama u sekundarnoj distribuciji. Također, tu je i mogućnost minimiziranja gubitaka u mreži na način da se oprema optimalno iskoristi metodama naprednog nadzora. Prednosti korištenja sustava daljinskog nazora u aktivnog upravljanja su: Brže otkrivanje i lociranje kvara, Kraće vrijeme ispada, Smanjeni gubici u mreži, Mogućnost kompenzacije jalove energije, Aktivni nadzor transformatora u vrijeme preopterećenja, Veća prijenosna moć, Daljinski nadzor elemenata mreže. Glavne prednosti naprednih transformatorskih stanica su: Jednostavna nadogradnja postojeće mrežne infrastrukture, Integracija stohastičkih izvora energije, Kontinuirani nadzor mreže, Bržim lociranjem kvara smanjiti vrijeme prekida napajanja, Kontrolom tokova snaga maksimalno iskoristiti mogućnosti mreže. Napredne transformatorske stanice ključ su učinkovite napredne mreže (Smart Grid), te su nužnost kako bi se nosili sa budućim izazovima. Literatura 1. Impact of Widespread Penetrations of Renewable Generation on Distribution System Stability - Tareq Aziz, Sudarshan Dahal, N. Mithulananthan, Tapan K. Saha 2. The Effects of Vehicle-to-Grid Systems on Wind Power Integration in California Bri-Mathias S. Hodge, Shisheng Huang, Aviral Shukla, Joseph F. Pekny, Gintaras V. Reklaitis 3. Automatizacija distribucijske električne energije – jučer, danas, sutra - Davor Micek, Darko Majerić, Darijo Runjić, HO CIRED 2008 4. Switchgear Type 8DJH for Secondary Distribution Systems up to 24 kV, GasInsulated, Siemens AG 5. Compact Telecontrol SystemTM 1703 mic, Siemens AG 6. Power Engineering Guide - 6th edition, Siemens AG MIPRO 2012/HEP 103 104 MIPRO 2012/HEP 7 Napredni gradovi Boris Njavro Končar-Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Croatia [email protected] Drago Cmuk KONČAR-Elektronika i informatika d.d., Zagreb, Croatia [email protected] Mato Lasic KONČAR-Institut za elektrotehniku d.d., Zagreb, Croatia [email protected] Marko Bago KONČAR-Institut za elektrotehniku d.d., Zagreb, Croatia [email protected] SADRŽAJ: I. UVOD II. NAPREDNA MJERENJA III. NAPREDNO UPRAVLJANJE IV. ZAKLJUČAK V. LITERATURA MIPRO 2012/HEP 105 106 MIPRO 2012/HEP Napredni gradovi Marko Bago*, Drago Cmuk**, Mate Lasić* i Boris Njavro*** * Končar – Institut za elektrotehniku, Zagreb, Hrvatska Končar – Elektronika i informatika, Zagreb, Hrvatska *** Končar – Inženjering za energetiku i transport, Zagreb, Hrvatska [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] ** Sažetak – Napredni gradovi su krovni pojam kojim se pokriva široki spektar metoda, tehnika i tehnologija usmjerenih prema adaptaciji i optimizaciji procesa u urbanim sredinama. Ovaj rada dati će kratki pregled izazova i rješenja iz perspektive Končar Grupe. I. UVOD Gradovi, odnosno urbani centri oduvijek su bili važni za razvoj i funkcioniranje društava. U proteklom i ovom stoljeću dolazi do velikih društvenih promjena. Posljednjih 40 godina primjetan je kontinuirani porast stanovništva na svijetu, Slika 1, a istovremeno u trendu je globalni proces urbanizacije stanovništva, tj. migracija stanovništva iz ruralnih krajeva u urbane centre. Zbog navedenih trendova po prvi put u ljudskoj povijesti veći broj ljudi živi u urbanim centrima nego u ruralnim krajevima, Slika 2. Takav razvoj događaja donosi i neke nove tehničke, financijske, društvene i političke izazove. Ti izazovi mogu se savladati učinkovitijim korištenjem raspoloživih resursa, uz nužno smanjenje negativnog ljudskog utjecaja na okoliš. Jedan od krovnih pojmova, kojim se pokrivaju različiti oblici rješenja predstojećih izazova u urbanim sredinama, je „Napredni Gradovi“ (engl. Smart Cities). U gradovima moguće je ugrubo definirati dva tipa „infrastrukture“: „tvrda infrastruktura“ i „mekana infrastruktura“. Pod pojmom „mekana infrastruktura“ misli se na zdravstvene, odgojno-obrazovne i dr. sustave koji utječu na dodatno podizanje razine kvalitete života u urbanoj sredini, a nositelji i provoditelji aktivnosti unutar tih infrastruktura su ljudi. S druge strane pod pojmom „tvrda infrastruktura“ misli se na klasične ili temeljne infrastrukturne cjeline: prometnice, vodoopskrbu i odvodnju, elektroenergetski sustav, distribuciju plina, Slika 1. Ukupan broj stanovnika u svijetu od 1971. do 2009. godine. MIPRO 2012/HEP Slika 2. Relativan udio urbane populacije u ukupnom broju stanovnika od 1971. do 2009. godine. telekomunikacijski sustav itd. Ovaj rad bavi se nekim od mogućih rješenja na području „tvrde infrastrukture“. Napredni gradovi ne nastaju kao proizvod dobrih želja već se formiraju kroz implementaciju naprednih infrastruktura. Napredne infrastrukture ugrubo bi se mogle definirati kao one infrastrukture koje obilježava prijelaz s filozofije robusnih, čitaj predimenzioniranih, sustava na filozofiju adaptivnih sustava, tj. stabilnih sustava s dinamički promjenjivim svojstvima odnosno parametrima. U svjetskoj literaturi moguće je pronaći pokušaje rangiranja gradova prema stupnju „naprednosti“, kao npr. [1], međutim takva istraživanja dobrim dijelom međusobno isprepliću pokazatelje „mekane“ i „tvrde infrastrukture“. Navedena studija rangirala je 70 odabranih gradova srednje veličine u Europi prema 74 kriterija podijeljenih u 6 kategorija. U studiju je uključen i Zagreb kao jedini grad s područje Republike Hrvatske, koji se nalazi u zlatnoj sredini na 35. mjestu. Iako infrastrukture nisu strogo odijeljene moguće je izvući neke osnovne zaključke. Slika 3 prikazuje normirane pokazatelje uspješnosti za: • ukupno najbolje rangirani grad (Luxemburg), • najbolje rangirane gradove po pojedinim kategorijama (Luxemburg, Aarhus, Tampere, Maastricht, Montpellier i Salzburg), • ukupno najlošije rangirani grad (Pleven), te • Zagreb. Iz prikazanog grafa vidljivo je da je u četiri kategorije Zagreb podjednako srednje razvijen, dok u dvije, 107 nužno je korištenje podataka o događanjima iz različitih infrastruktura za predviđanje događanja u promatranoj. Npr. puknuće vodovodne cijevi ili nestanak struje u jednom dijelu grada dovodi do mogućeg prometnog zastoja u tom dijelu. Ovakvo ispreplitanje i međudjelovanje različitih sustava unutar neke cjeline poznato je u biologiji i naziva se živi organizam. Upravljanje takvim sustavom je izuzetno složeno kako s tehničke strane tako i etičke strane, jer je kod živog organizma svaki podsustav podređen radu tog organizma, a u gradovima su funkcionalni dijelovi grada i njegovi građani. Slika 3. Ukupan broj stanovnika u svijetu od 1971. do 2009. godine. ekonomiji i okolišu, postoji znatno negativno odstupanje. Jedan od mogućih razloga za ovakvu situaciju svakako je i nedostatak koordiniranog razvoja visokotehnoloških industrijskih proizvoda i usluga, kao i nedostatak mogućnosti izvedbe industrijskih pilot rješenja na području Grada Zagreba. S obzirom da je Grad Zagreb najrazvijenije područje u državi zaključak je moguće proširiti na cijelo područje Republike Hrvatske. Visokotehnološki industrijski proizvodi i usluge omogućavaju poboljšanja u načinu korištenja „tvrde infrastrukture“, a koja je moguće ostvariti novim načinima korištenja dostupnih tehnologija. U samom središtu razvoja „naprednih gradova“ nalazi se korištenje tehnologija za prikupljanje, obradu i prijenos velikih količina informacija. Na temelju obrade tih informacija moguće je donositi kvalitetnije odluke pri upravljanju „tvrdom infrastrukturom“. Infrastruktura za prijenos velikih količina informacija u urbanim sredinama postoji. To su položeni optički kablovi i sveprisutne bežične i mobilne mreže treće ili čak četvrte generacije. Infrastruktura za obradu velikih količina informacija također postoji ili ju je relativno jednostavno moguće izvesti, jer je tehnologija poznata (paralelna superračunala, cloud computing, itd.). Problem se nalazi u infrastrukturi za prikupljanje informacija, tj. senzorskim mrežama. Kako bi se moglo ostvariti detaljno motrenje cjelokupne infrastrukturne cjeline, npr. elektroenergetske mreže, vodovoda ili prometa, potrebno je postaviti rasprostranjenu senzorsku mrežu. To je moguće samo ako su senzori cjenovno pristupačni, a tehnološki jednostavni za uključivanje u postojeće sustave, te ako ih je moguće na jednostavan način međusobno povezati. Rasprostranjena senzorska mreža tek je prvi, jednostavniji korak. Sljedeći korak je dobivene podatke interpretirati, što zahtijeva detaljna ekspertna znanja o ponašanju motrene infrastrukture. U trećem koraku interpretirani podatci služe za izradu modela temeljem kojih je moguće izraditi predikciju ponašanja sustava. Takvu predikciju, odnosno modele ponašanja sustava potrebno je potvrditi stvarnim događajima, a tek u četvrtom koraku moguće je početi upravljati cjelokupnim sustavom u stvarnom vremenu. S obzirom da su različite infrastrukture međusobno isprepletene, npr. vodovod, električna mreža i prometnice, 108 Elektroenergetski sustav je jedna od infrastruktura na čijoj se naprednoj verziji, tj. „smart gridu“, intenzivno radi u svijetu. Motivacije za unaprjeđenje postojećeg elektroenergetskog sustava su brojne. U proizvodnji dolazi do promjene vrste izvora električne energije na izvore s isprekidanim radom zbog čega se u prijenosu želi postići veća mogućnost upravljanja tokovima i kapacitetima prijenosnih linija. Pored toga novi izvori se spajaju na novim mjestima u elektroenergetski sustav, tako da u distribuciji dolazi do revolucije u smislu promjene s jednosmjernog energetskog toka na dvosmjerni. Time dolazi do značajnih promjena u planiranjima i projektiranjima distribucijskih područja. Ova problematika će biti sve izraženija u urbanim sredinama gdje postoje indicije da bi se veliki objekti (zgrade, trgovački i sportski centri i sl.) mogli pretvoriti u energetske cjeline koje mogu biti i potrošači i proizvođači energije. Pored navedenog dolazi i do promjene na dijelu koji se odnosi na kućanstva uvođenjem naprednih brojila (smart meters) koja uspostavljaju dvosmjernu komunikaciju između potrošača i distributera, te omogućavaju isporuku električne energije od kućanstva prema distribucijskoj mreži. Uz sve navedeno treba računati na to da udio električne energije u ukupnoj energetskoj potrošnji raste, kao što raste i ukupna potrošnje energije, a što ima za posljedicu rast potrošnje ukupne količine električne energije, Slika 4. Neke od navedenih promjena moguće je savladati koristeći već razvijene tehnike i tehnologije kao što su SCADA sustavi, napredna brojila, praćenje i povećanje energetske učinkovitosti itd. Implementacije ovakvih tehnika i tehnologija su neophodne za efikasnije korištenje elektroenergetskih kapaciteta, međutim moguće je učiniti i dodatne iskorake. Slika 4. Ukupna isporuke električne energije u svijetu od 1971. do 2009. godine. MIPRO 2012/HEP II. NAPREDNA MJERENJA Potencijal naprednih mjerenja da učini dostupnima informacije o potrošnji energije, a time i donošenje odluka za usmjeravanje ulaganja i pokretanje projekata trebao je dosad izazvati gotovo eksponencijalan rast tog segmenta na svjetskim burzama, no taj je rast (iako velik) ipak ostao u granicama normale. Postoji više skupina faktora koji su smirili potentnost tog segmenta (politički, socijalni, mikro i makro ekonomski razlozi, recesija i dr.), no svakako su najjasniji a trenutno možda i najvažniji oni faktori tehničke prirode. Naime, povijest je pokazala da sva „tehnološki“ nova tržišta bilježe više ili manje sputan rast sve do pojave tzv. „dominantnog dizajna“ – rješenje koje uspije odgovoriti ispravno na ključne zahtjeve tržišta, pomesti konkurenciju i konačno preuzme dominaciju u standardizacijskim tijelima (npr. otvarač za limenke kao klasičan primjer ili grafičko sučelje i „prozori“ na računalima u nešto novije doba.). Napredna su brojila već odavno došla do standardnih rješenja u svojem mjernom dijelu, no pojavu dominantnog dizajna kompletnog sustava koči široki raspon komunikacijskih kanala i protokola, koji stvara zbrku i značajno rasipanje snaga proizvođača ali i korisnika tih sustava. Proizvođači moraju razvijati više mogućih rješenja, a ulagači su oprezni – dok se stvari ne smire. Ono što se dakle treba smiriti kod sustava naprednih mjerenja je upravo način prijenosa signala na lokalnoj razini (last mile) i prikupljanje informacija u centralni sustav (first mile). Postoji vrlo širok raspon tehnologija koje se tu koriste i iskustva iz različitih projekata (i različitih zemalja) u uvođenju naprednih mjerenja su vrlo različita – zbog specifičnosti svake zemlje i uvjeta koji tamo postoje. Tako npr. u SAD-u dominiraju rješenja sa bežičnim komunikacijskim tehnologijama, dok u EU pretežno prevladavaju rješenja bazirana na PLC-u (Power Line Carrier – tehnologija prijenosa signala energetskim kablovima), i drugim žičanim načinima povezivanja. U Končaru je razvijen Končar AMR (Automated Meter Reading) - sustav namijenjen praćenju potrošnje različitih energenata, no isti se sustav uz određene preinake i nadogradnje može koristiti i za praćenje mnogih drugih veličina. Sastoji se od mjernih uređaja s bežičnim primopredajnikom, komunikacijske infrastrukture (bežična mreža za prijenos podataka), programske podrške MARS za prihvat i obradu podataka te hardvera (server i mrežna infrastruktura) koji sve to omogućuju, Slika 5. Pristup aplikaciji MARS moguć je putem web klijenata bez potrebe za instalacijom dodatnih programa na klijentskoj strani. Sustav je dizajniran sa ciljem smanjenja CAPEX i OPEX troškova na minimum ne bi li se osigurala kratkoročna isplativost i u najzahtjevnijim uvjetima, zadržavajući pritom visoke standarde kvalitete kojima se Končar uvijek vodio. Komunikacijska infrastruktura kod sustava naprednih mjerenja predstavlja najveće izazove ali uzima i najveći dio troškova. Upravo iz tog razloga je već u fazi dizajna Končar AMR počeo s optimizacijom troškova komunikacijske infrastrukture većih projekata naprednih mjerenja. Končar AMR napredan je sustav za daljinsko, bežično i centralizirano praćenje te optimizaciju potrošnje svih MIPRO 2012/HEP Slika 5. Načelni prikaz Končar AMR i MARS sustava. energenata u industrijskim okruženjima, poslovnima objektima i kućanstvima. Sustav osigurava jednostavnu instalaciju i radi u besplatnom frekvencijskom pojasu čime je osiguran kontinuirani rad bez ikakvih naknada. Ne postoje troškovi prijenosa podataka na mjesečnoj razini kao što je to slučaj sa GPRS modemima ili radijskim sustavima koji rade u licenciranom spektru. Izostaju i visoki troškovi povezivanja uređaja kabelima a riješen je i problema povezivanja kritičnih lokacija (npr. vodomjerna okna i dr.). Algoritmi za automatsku dodjelu adresa omogućuju jednostavnu instalaciju, a modularna sklopovska arhitektura povezivanje sa najrazličitijim vrstama brojila i senzora (voda, struja, plin, toplina, tlak, temperatura). Prednosti takvog pristupa prikazani su u tablici 1 gdje je napravljena usporedba trenutno najrasprostranjenijih rješenja i istaknute prednosti koje navedeni sustav donosi. Centralizirani poslovni sustav omogućava integraciju sa drugim servisima korisnika (naplata, CRM, GIS, SCADA i dr.) i omogućava realizaciju integralnog rješenja. Centralizirani sustav se bazira na programskoj podršci KONČAR MARS koja prikuplja te podatke i omogućuje njihovu vizualizaciju, validaciju, pohranu i dr. Pristup aplikaciji MARS moguć je putem web klijenata bez potrebe za instalacijom dodatnih programa na klijentskoj strani, čime je znatno olakšana administracija i smanjeni troškovi održavanja. Omogućen je i rad aplikacije u cloudu, što je samo po sebi izvor brojnih prednosti – od manjih CAPEX troškova, jednostavnijeg održavanja i administracije do povećane skalabilnosti, pouzdanosti i sigurnosti. Prema mišljenju EU komisije implementacije ovakvih sustava uključuju: koristi od • Točnije očitanje i pravovremenu naplatu. • Energetsku efikasnost i uštede. • Manji računi zbog boljeg povrata informacija od kupaca. • Napredno upravljanje tarifama i dinamičko tarifiranje. • Uvođenje novih usluge za kupce. 109 • Poboljšanje tržišne pozicije za komunalna poduzeća • Smanjeni troškovi i povećana mogućnost prepaid usluga. • Manje zagađenje okoliša zbog smanjene emisije. • Podlogu za distribuiranu obnovljive izvore. proizvodnju i Napredna mjerenja donose i znatne uštede energetskim tvrtkama zbog smanjenih troškova poslovanja (manji troškovi očitanja, manji gubitci, jednostavnije izdavanje računa i dr.), nezanemarive uštede u upravljanju dugovima, efikasnije upravljanje mrežom i gubicima te smanjenu količinu prevara. Sugerira se također opetovano upozoravanje korisnika o njihovoj potrošnji energije i troškovima kako bi ih se poticalo na upravljanje vlastitom potrošnjom. Sve potencijalne koristi trebale bi biti dodatno potvrđene odgovarajućim studijama i pilot projektima. Direktivama 2009/72/EC i 2009/73/EC od svih članica Europske unije se traži da do 2020 instaliraju inteligentne mjerne sustave za praćenje potrošnje el. Energije za najmanje 80% korisnika za koje je takva instalacija utvrđena isplativom, i da se pripremi raspored implementacije inteligentnih mjernih sustava za razdoblje od 10 godina. Slični se propisi formiraju za područja drugih energenata (plin, voda, toplina) no fiksni rokovi za sad nisu utvrđeni. III. SCADA sustav izrađen prema svjetskim standardima omogućava: • fleksibilnu izgradnju, • postepeno uključivanje objekata s različitim tehnološkim generacijama opreme, • Integraciju objekata s komunikacijskom infrastrukturom, Sigurno održavanje, nadogradnje i uključivanje i novijih generacija opreme od samog SCADA sustava. Ovaj koncept dokazan je u nekoliko projekata s PROZA NET Sustavom, između ostalog i za centar daljinskog upravljanja Hrvatskih željeznica gdje su u sustav integrirane četiri generacije opreme u objektima: EFD300 iz 1970-ih, DS800 iz 1980-ih i 90-ih, PROZA R/F iz 1990-ih i 2000-ih, te stanična računala i daljinske stanice najnovije proizvodnje, npr. RTU560. Drugi važan zahtjev bio je da je SCADA sustav prilagodljiv svim industrijama, što je i dokazano u nizu referenci za Hrvatsku Elektroprivredu, Elektro Primorsku, Elektroprivredu Herceg Bosne, Makedonije, Kosova (elektroenergetika), Plinacro i EVN Hrvatska (plin), te Vodovode u Karlovcu i Ogulinu (voda), Slika 6. Mogućnost SCADA sustava da nadzire i upravlja s više energetskih sustava po istoj programskoj filozofiji, ali s različitim tehnološkim mogućnostima, glavni je zahtjev na SCADA sustave za napredne gradove. Takav sustav omogućava korisnicima sinergiju rada kompletne energetike grada od: • optimiranja energenata, • bržeg i efikasnijeg vođenja pogona svih sustava, • brže intervencije u slučaju kvarova na jednom sustavu te preventivnog djelovanja na druge sustave (npr. puknuće vodovodne cijevi može ugroziti i elektro i plinske instalacije) • analize potrošnje i integralno planiranje budućih potreba grada – uravnoteženi razvoj svih energenata, pričuvni energenti, podrška jednog energenata drugome... NAPREDNO UPRAVLJANJE Komplementarno sustavu Končar AMR koncipiran je SCADA sustav za upravljanje prijenosnom i distribucijskom infrastrukturom. Končar je u svojoj 30godišnjoj povijesti instalirao i održavao nekoliko stotina SCADA sustava, te je na temelju tog iskustva stvorio najnoviji proizvod, PROZA NET sustav. Kako bi mogli najbolje odgovoriti na izazove budućeg društva i infrastrukture, kao što su napredni gradovi, temelji PROZA NET sustava postavljeni su na distribuiranoj arhitekturi koja se može modularno nadograđivati, a sve je izrađeno prema najnovijim svjetskim standardima za to područje. Npr. komunikacijski podsustav temelji se na IEC normama 60870-5-101, 103, 104, kao i IEC 61850 (uvažavajući i veći broj drugih standardnih protokola: Modbus, LON, DNP 3.0...), a sam model je definiran prema IEC 61970 i IEC 61968. 110 • pogona i moguće supstitucije Treći zahtjev bio je izgraditi sustav koji neće imati programskih ograničenja na veličinu baze podataka, tj. na broj objekata koje nadzire i upravlja i na količinu podataka koja se u jednom trenutku može pojaviti u kompletnoj gradskoj infrastrukturi. Jedan način rješavanja je korištenje moćne hardverske opreme, a drugi je izrada takvih programskih podsustava za komunikacije i za arhiviranje koji to mogu zadovoljavajuće riješiti. Komunikacijski podsustav koji to omogućuje je već implementiran u PROZA NET sustavu i dokazan u brojnim primjenama u transformatorskim stanicama i dispečerskim centrima obrađujući na tisuće signala i mjerenja nekoliko sekundi, dok se arhivski podsustav temelji na relacijskoj bazi sa standardnim sučeljima i integracijskim modulima za alate skladištenja podatka i poslovne inteligencije (Data Warehouse i Business Inteligence). različitom MIPRO 2012/HEP Slika 6. Primjena PROZA NET sustava u različitim industrijama Napredni gradovi, tj. područja koja će radi opstanka morati promijeniti filozofiju svog razvoja i održavanja infrastrukture i primjenjivat će najmodernije alate i uređaje. Razvijajući svoj sustav kroz tri glavne karakteristike: standardi, prilagodljivost i neograničenost, Končar je stvorio pretpostavke za primjenu svog SCADA sustava za vođenje naprednih gradova. Put do realizacije takvog sustav još je pred nama, kao što su i Napredni gradovi danas rijetkost, no smatramo da cilj nije upitan. IV. ZAKLJUČAK Kako bi napredni gradovi postali stvarnost potrebno je ulaganje u napredne tvrde infrastrukture i metode upravljanja. S obzirom da je unaprijeđivanje infrastrukturnih cjelina vremenski i financijski vrlo zahtjevan posao zahtjeva temeljitu pripremu jer pogreške mogu biti vrlo skupe. Zbog toga se danas u svijetu pribjegava izvođenju pilot projekata kojima se ispituju stvarne izvedbe zamišljenih koncepata. Na ovaj način se smanjuju rizici donošenja pogrešnih poslovnih odluka. Danas su u svijetu u tijeku mnogobrojni zajednički razvojni pilot projekti između proizvođača elektroenergetske opreme i njihovih kupaca. Grupa MIPRO 2012/HEP Končar planira pokrenuti pilot projekte iz područja naprednih mreža u suradnji sa svojim kupcima kao partnerima u razvoju. U području prijenosa planira se razvoj tzv. digitalnih trafostanica u kojima se procesne mjerne veličine digitaliziraju u samom polju trafostanice. Osim toga planira se razvoj ekspertnih sustava za upravljanje imovinom, a koji se temelje na ostvarenom motrenju primarne opreme kojoj se bliži kraj vijeka trajanja. Ovakvi sustavi trebali bi omogućiti stvaranje baze znanja koja bi omogućavala efikasnije iskorištavanje postojeće opreme. U području distribucije planira se razvoj automatski reguliranih distributivnih transformatora s promjenjivim prijenosnim omjerom, a koji služe za stabilizaciju naponskih prilika na distribucijskoj mreži. Pored toga planiraju se i izvode pilot projekti uvođenja prve generacije naprednih brojila, tj. onih brojila koja omogućavaju daljinsko očitavanje stanja i snimanje krivulja potrošnje. LITERATURA [1] „Smart cities, Ranking of European medium-sized cities“, Centre of Regional Science, Vienna UT, October 2007 111 a 112 MIPRO 2012/HEP 8 Upravljanje IT uslugama u velikim poduzećima Ivor Sučić KONČAR-Inženjering za energetiku i transport d.d., Zagreb, Croatia [email protected] Sadržaj: I. UVOD II. STRATEŠKI POGLED NA UPRAVLJANJE IT USLUGAMA III. DIZAJN IT USLUGA IV. TRANZICIJA IT USLUGA V. OPERATIVNO UPRAVLJANJE IT USLUGAMA VI. KONTINUIRANO POBOLJŠANJE USLUGA VII. ISKUSTVA U UVOĐENJU ITIL PREPORUKA VIII. ZAKLJUČAK MIPRO 2012/HEP 113 a 114 MIPRO 2012/HEP Upravljanje IT uslugama u velikim poduzećima I. Sučić KONČAR – Inženjering za energetiku i transport, Zagreb, Hrvatska IT infrastruktura nalazi se u središtu gotovo svake moderne organizacije. Štoviše, organizacije su danas ovisne o IT sustavima za provođenje gotovo svih svakodnevnih poslovnih procesa. S povećanjem važnosti IT sustava za funkcioniranje poduzeća, povećava se i važnost efikasnog upravljanja sustavom. To posebno dolazi do izražaja u velikim organizacijama u kojima je zbog složenosti i veličine značaj kvalitetnog funkcioniranja sustava posebno izražen. Na upravljanje IT-jem nekoć se uglavnom gledalo u svojstvu upravljanja tehnologijom. Međutim, zadnje se vrijeme sve veći naglasak stavlja na vrijednost koju IT donosi korisnicima, odnosno na pogled iz korisničke perspektive. Za korisnike, IT je niz usluga koje im omogućavaju ili olakšavaju svakodnevni posao. Tako je za njih, primjerice, e-pošta usluga koja im omogućava komunikaciju s kolegama i poslovnim partnerima, a ne skup poslužitelja i programa koji to omogućuju. Budući da su korisnici ti zbog kojih cijeli sustav postoji i koji ga financiraju, potrebno je da i oni koji su za sustav odgovorni, IT profesionalci, znaju sagledati sustav na njihov način. Tako se s vremenom razvila svijest o potrebi upravljanja IT sustavom kao uslugom, s većim naglaskom na interakciju s korisnicima, a manjim na tehnologiju. Budući da je u ITIL-u naglasak na cjelovitom pogledu na IT usluge, ITIL uključuje procese iz cijelog životnog ciklusa IT usluga od inicijalne ideje i analize, preko osmišljavanja, razvoja i puštanja u pogon, pa do operativnog upravljanja živim sustavom. Kako bi cijeli sustav preporuka bio pregledniji i lakše razumljiv, podijeljen je u pet cjelina: Strateški pogled na usluge (eng. Service Strategy), Dizajn usluga (eng. Service Design) Tranzicija usluga (eng. Service Transition) Operativno upravljanje uslugama (eng. Service operation) Kontinuirano poboljšavanje usluga Continual Service Improvement) (eng. Prve četiri cjeline ujedno predstavljaju i faze životnog ciklusa svake usluge, dok se zadnja cjelina odnosi na poboljšanje samih procesa. U nastavku je detaljnije opisana svaka od navedenih cjelina. II. STRATEŠKI POGLED NA UPRAVLJANJE IT USLUGAMA Danas se ITIL (eng. Information Technology Infrastructure Library) smatra de facto standardom na svjetskoj razini za upravljanje IT uslugama. Međutim, ITIL nije standard koji propisuje pravila i kontrole, kao što to čini većina drugih standarda (npr. ISO), već se zapravo radi o nizu preporuka napisanih na temelju 30 godina iskustva u upravljanju IT uslugama u tisućama organizacija iz privatnog i javnog sektora širom svijeta. Tako nije moguće implementirati ITIL, niti je moguće certificirati svoju organizaciju ili poduzeće prema ITILu. Ipak, svaka organizacija može imati koristi od raznih preporuka i najboljih praksi koje se mogu naći u ITIL-u. I. UVOD ITIL donosi općenite preporuke za upravljanje širokim spektrom IT usluga, bez obzira o tipu usluge. Tako su ove preporuke jednako primjenjive primjerice u upravljanju telekomunikacijskim uslugama iz perspektive telekomunikacijskog operatera, kao i uslugama upravljanja korporativnim IT sustavom kroz održavanje radnih stanica i poslovnih aplikacija tipa ERP, CRM ili sličnim sustavima. MIPRO 2012/HEP Prema ITIL-u, životni ciklus IT usluge počinje puno prije aktivnosti koje se klasično smatraju područjem djelatnosti IT odjela, odnosno počinje osmišljavanjem strategije plasiranja usluge korisnicima. U ovoj fazi, aktivnosti su uglavnom poslovne, a nipošto tehničke prirode i svojstvenije su strateškom marketingu nego klasičnom IT-ju. U ovoj fazi, analizira se tržišna potreba za novom uslugom. Cilj je razumjeti, ali istovremeno i utjecati na korisničke potrebe. Osim samog sadržaja, analiziraju se i zahtjevi za kapacitetom, budući da je to značajni faktor u daljnjem osmišljavanju usluge. Pritom se analiziraju uzorci ponašanja korisnika, izrađuju se profili korisnika i na kraju skica same usluge. Zatim slijedi oblikovanje strategije pružanja usluge. Definira se ciljno tržište i sama usluga iz ekonomske perspektive. Pozornost se polaže na dodatnu vrijednost koju će usluga donositi korisnicima. Isti principi vrijede bilo da se usluga nudi na stvarnom tržištu ili samo interno, unutar vlastitog poduzeća. Korištenjem istog pristupa kao da se radi o stvarnom tržištu, želi se postići da interne usluge ostvaruju što sličniju razinu kvalitete kao usluge kupljene na tržištu. Naime, u praksi su najčešće interne usluge puno lošije 115 kvalitete djelomično zbog toga što, budući da ne ostvaruju prihode, nisu u fokusu menadžmenta, a djelomično zbog toga što ne djeluju u uvjetima gdje se natječu u kvaliteti s konkurencijom. Na kraju, potrebno je osigurati da je usluga financijski isplativa i pružateljima usluge, a ne samo korisnicima. Planira se inicijalna investicija i povrat i izrađuje se budžet. Jedna od značajnih aktivnosti u ovoj fazi je izrada plana naplate korištenja usluge. Tome se posebno velika pažnja pridaje kod plasiranja usluge na tržište. Dobar primjer za to su usluge mobilnih operatera koji uvijek iznova mijenjaju i prilagođavaju modele naplate svojih usluga kako bi osigurali maksimalnu dobit bez narušavanja konkurentnosti. Za razliku od toga, interne usluge se često ne naplaćuju, već se na cijeli odjel gleda isključivo kao na mjesto troška čiji troškovi se proporcionalno dijele među ostalim odjelima. Međutim, upravo je naplata korištenja internih usluga korak koji interne usluge najviše približava tržišnim uvjetima i time podiže kvalitetu usluge. Modeli naplate internih IT usluga su raznoliki i uglavnom se kombiniraju različiti faktori kao što su praćenje vremena utrošenog na intervencije službe za korisnike ili na zauzeće prostora na sustavima za pohranu podataka. Jedan od zanimljivih primjera je i upotreba virtualizacije, gdje se kroz posebne alate mjeri ukupno vrijeme korištenja virtualnih računala (eng. virtual desktop). Prijelaz između faze strategije i detaljnije faze dizajna čini proces upravljanja portfeljem usluga. Portfelj se prati po metodi cjevovoda (eng. pipeline), uobičajeno korištenoj u procesu prodaje. Slično kao što se u prodaji kupci ili projekti prate kao potencijalni, izvjesni, trenutni i na kraju bivši, tako se i usluge prate kao one u planu, u razvoju, aktivne i ugašene. III. Jedan od najvažnijih rezultata ovog procesa i često korišten pojam u upravljanju IT uslugama je SLA (ugovor o razini usluge, eng. Service Level Agreement). Radi se o ugovoru između pružatelja usluge, u ovom slučaju IT odjela, i primatelja usluge, internog ili vanjskog kupca, kojim se definira kvaliteta usluge, a često i sankcije za dobavljača ukoliko usluga ne bude dogovorene kvalitete. IT vrlo često koristi tuđe usluge kako bi mogao pružati svoje. Primjerice, usluge operatera za vezu s Internetom ili vanjskog servisa za računala ili neku drugu specijaliziranu usluga za koju nemaju vlastite resurse. Budući da je kvaliteta usluge IT-ja direktno ovisna o kvaliteti usluge podugovaratelja, javlja potreba da se i odnos s njima uredi na jednako detaljnoj razini kao što je to napravljeno s kupcem kroz ugovor o razini usluge. Zbog toga je u ovoj fazi predviđen i proces upravljanja poddobavljačima, koji se direktno veže na proces upravljanja razinom usluge kako bi se osiguralo da kvaliteta koju obećavamo svojim kupcima odgovara kvaliteti koju dobivamo od svojih dobavljača. Ostali procesi u ovoj fazi odnose na tehnički dizajn usluge i planiranje potrebnih resursa u skladu s potrebama procijenjenim u fazi strategije i dogovorenim kroz SLA. ITIL prepoznaje ukupno četiri aspekta kvalitete usluge (eng. service warranty) za koje su odgovorni odgovarajući procesi: 1. Upravljanje kapacitetom – Odnosi se na planiranje i dizajn usluge kako bi zadovoljio zahtijevani kapacitet, npr. broj korisnika na MS SharePoint sustavu ili broj transakcija na MS BizTalk poslužitelju. 2. Upravljanje dostupnošću – Odnosi se na planiranje i dizajn usluge kako bi se zadovoljila zahtijevana dostupnost. Pritom se uzima u obzir nedostupnost usluge i zbog održavanja i zbog kvarova. 3. Upravljanje informacijskom sigurnošću – Odnosi se na planiranje i dizajn usluge kako bi se zadovoljili sigurnosni zahtjevi. To uključuje sve od definiranja pravila za lozinke (npr. minimalni broj znakova, slova i brojevi i slično) do upravljanja sigurnosnim certifikatima i zaštite od virusa. 4. Upravljanje kontinuitetom IT usluge – Odnosi se na planiranje i dizajn usluge kako bi se osiguralo nastavak rada korisnika pod svaku cijenu, čak i slučajevima nepredviđenog katastrofalnog događaja. Ovisno o važnosti usluge, katastrofalni događaj može biti sve od erupcije vulkana pa do poplave zbog puknuća cijevi ili nestanka struje. Pritom se djeluje u dva smjera. Prvi smjer je pokušaj da se minimizira mogućnost katastrofalnog događaja (eng. disaster prevention), dok je drugi smjer planiranje što bržeg oporavka u slučaju da se katastrofa ipak dogodi (eng. disaster recovery). DIZAJN IT USLUGA U fazi dizajna, usluga se detaljnije osmišljava i priprema implementaciju. Dio aktivnosti je i dalje poslovno orijentiran, ali u ovoj se fazi po prvi puta javljaju i aktivnosti karakteristične za klasični IT. Od poslovnih aktivnosti, u fazi dizajna nastavlja se proces upravljanja portfeljem, ali u ovoj fazi više je orijentiran na trenutno aktualne usluge i aktivnosti održavanja kataloga usluga. Može se primijetiti da, slično kao što su aktivnosti u prethodnoj fazi bile više marketinške nego tehničke, tako su i ove aktivnosti sličnije procesu prodaje nego klasičnom IT-ju. Tako se direktno na ovaj proces naslanjaju i procesi upravljanja razinom usluge (eng. Service Level Management) i upravljanja poddobavljačima. Upravljanje razinom usluge je proces čiji je smisao održavanje kontakta s kupcem i praćenje korištenja i rada usluga, kao i dogovaranje korištenja novih usluga. Kao i u prethodnoj fazi, kupac može biti bilo pravi vanjski ili interni u obliku poslovanja koje koristi usluge IT-ja. Kontakt se održava s predstavnicima kupca, a ne sa svim korisnicima pojedinačno. Za kontakt s pojedinačnim korisnicima zadužena je služba za korisnike, koja pripada kasnijim fazama, dok su u ovom slučaju aktivnosti u 116 odnosima s kupcem više prodajne i najbolje bi ih bilo usporediti s prodajnim procesom upravljanja ključnim kupcima (eng. Key Account Management). MIPRO 2012/HEP IV. TRANZICIJA IT USLUGA Sve što je napravljeno u prethodne dvije faze tiče se planova i specifikacija, odnosno različite dokumentacije. Sama IT usluga, u smislu potrebnih programa i opreme, u ovom trenutku još uvijek ne postoji. Štoviše, organizacija samog razvojnog projekta je tema izvan područja koja ITIL pokriva. ITIL ne pokriva metodologiju razvoja ili vođenja projekta, već je fokus na uslugama i odnosima s korisnicima. Ipak, u fazi tranzicije može se naći mnoštvo dodirnih točaka između ove dvije teme. za verzioniranje kao što su primjerice MS Visual Source Safe ili Subversion, ali sve više i za čuvanje ostale dokumentacije u sustavima za upravljanje dokumentacijom (npr. MS SharePoint). Osim toga, pojedini alati omogućuju automatsko prikupljanje nekih Faza tranzicije opisuje aktivnosti puštanja usluge u pogon i tehničkog održavanja usluge kroz procese kao što su upravljanje promjenama, testiranje, i upravljanje puštanjem u pogon (eng. Release and Deployment), upravljanje imovinom i konfiguracijom sustava i drugim povezanim procesima. Cilj navedenih procesa je glatka tranzicija nove ili promijenjene usluge u operativni rad. Proces upravljanja promjenama bavi se svim novim uslugama, promjenama i gašenjima usluga i dijelova usluga i pripadajuće dokumentacije. Primjer zahtjeva može biti nova funkcionalnost u postojećoj usluzi (npr. novi izvještaj u postojećem CRM sustavu) ili razvoj kompletno nove usluge (npr. uvođenje sustava za upravljanje dokumentacijom). Praćenje promjena temelji se RFC (zahtjev za promjenom, eng. Request for Change) zapisima. RFC zapis kreira se za svaku novu promjenu, čime se pokreće proces evaluacije zahtjeva, analize utjecaja promjene na cjelokupni sustav, odobrenja odgovornih osobi i na kraju i implementacije i zatvaranja. Ovakav način praćenja promjena osigurava stabilnost cijelog sustava i sprečava greške koje se javljaju kada se promjene na sustavu uvode neusklađeno. ITIL donosi mnoštvo preporuka za organizaciju ovog procesa, od popisa podataka koje je preporučljivo pratiti do popisa koraka koje bi proces trebao sadržavati (slika 1). Proces upravljanja promjenama omogućava nam praćenje promjena u sustava, ali nam ne omogućava uvid u trenutno stanje sustava. Mogućnost sveobuhvatnog uvida u trenutno stanje sustava i njegovih komponenata osigurava proces upravljanja imovinom i konfiguracijom sustava. Proces predviđa izradu i održavanje dokumentacije o IT imovini, što uključuje IT opremu (npr. poslužitelji, osobna računala, mrežna oprema), programe i licence, korisničke račune, adrese e-pošte i slično. Za svaki tip imovine dokumentiraju se različiti podaci, tehnički i financijski, tako se primjerice za poslužitelj evidentira količina memorije i drugi tehnički podaci, ali i inventarski broj i nabavna vrijednost. Pod pojmom konfiguracija sustava podrazumijeva se praćenje međusobnih odnosa između različitih komponenti imovine. U velikim sustavima, takva evidencija može biti vrlo zahtjevna, ali ujedno i vrlo korisna, jer, primjerice, omogućava jednostavniju analizu utjecaja promjena u pojedinom dijelu sustava na ostale dijelove i na taj način značajno smanjuje rizike promjena. U ovom procesu preporuča se korištenje alata koji omogućavaju uvid u sve promjene u obliku povijesti pojedinog zapisa. To je posebno uobičajeno za čuvanje izvornog koda programa koji se često čuvaju u sustavima MIPRO 2012/HEP Slika 1. Koraci u procesu upravljanja promjenama, prema [7] podataka iz samog sustava skeniranjem intranet mreže (npr. MS System Center Configuration Manager ili Spiceworks). Iako se ITIL fokusira isključivo na područje IT usluga, proces praćenja imovine i konfiguracije sustava često se koristi i u drugim područjima, gdje god se javlja potreba učinkovitog upravljanja sustavima s velikim brojem međusobno povezanih komponenti. Primjer su proizvodni pogoni, u kojima se kao imovina prate strojevi. Zbog toga i mnogi ERP sustavi sadrže upravljanje imovinom kao jedan od modula (npr. SAP Plant Maintenance). Proces puštanja u pogon veže se na kraj procesa upravljanja promjenama. Cilj je uspješno postavljanje usluge u produkcijsku okolinu i predaja usluge u operativni rad i održavanje. Proces daje preporuke za definiranje politike izdavanja novih verzija od numeriranja verzija i grupiranja promjena u verzije do frekvencije izdavanja novih verzija. Značajan dio ovog procesa odnosi se na preporuku za separaciju razvojne, testne i produkcijske okoline. Zasebna razvojna okolina osigurava nesmetan rad na razvoju usluge, bez utjecaja na korisnike, dok zasebna testna okolina osigurava nesmetano testiranje prije 117 puštanja usluge u pogon. U praksi se preporuka o zasebnoj testnoj okolini često zanemaruje, što nije dobra praksa i najčešće ukazuje na nedovoljno testiranje usluga. Testiranje se onda provodi djelomično na razvojnom, a djelomično na produkcijskom sustavu. Na razvojnom sustavu testiranje obično provode samo razvojni inženjeri, a usluga se pušta u produkciju bez da je itko od korisnika prethodno provjerio i odobrio napravljeno. Jednom kada je usluga u produkciji svaka pronađena greška predstavlja veliki rizik za poslovanje. Zbog toga nedostatak zasebne testne okoline često dovodi do velikih problema u ranoj fazi upotrebe nove ili promijenjene usluge. vidjeti da se neki slični incidenti ponavljaju. Takvi slučajevi se u ITIL-u Na kraju, proces puštanja u pogon daje preporuke načinu postavljanja usluge u produkciju (eng. deployment), primjerice u izboru između jednokratnog zahvata, koji se odnosi na sve korisnike, ili faznog pristupa. V. OPERATIVNO UPRAVLJANJE IT USLUGAMA Jednom kada je usluga puštena u pogon, na red dolazi faza operativnog upravljanja. Glavnu ulogu u ovoj fazi ima služba za korisnike. Služba za korisnike predstavlja središnju točku za sve korisnike u slučaju bilo kakvih problema u radu, pitanja ili zahtjeva. Procesi koji su predviđeni u ovoj fazi su upravljanje incidentima, upravljanje zahtjevima i upravljanje problemima. Proces upravljanja incidentima tiče se svakog neplaniranog prekida (npr. kvar) ili smanjenja kvalitete IT usluge (npr. smanjenje performansi). Događaji koji još nisu narušili kvalitetu usluge, ali predstavlja prijetnju također se smatraju incidentima, primjerice kvar na redundantnom sustavu. Proces predviđa da korisnici svaki takav incident prijave službi za korisnike. Slično kao i kod procesa upravljanja promjenama, za svaki se incident kreira odgovarajući zapis u za to namijenjenoj aplikaciji, određuje se prioritet i zatim se kao zadatak dodjeljuje odgovornom djelatniku. Na taj način osigurava se da niti jedan korisnik ne ostane zaboravljen. Također, u svakom je trenutku moguće dobiti informaciju o tome koji djelatnik što radi i koji korisnici imaju kakvih problema. Incidenti se zatim prate prema statusu od nastanka do zatvaranja (slika 2). Osim toga, preporuča se da i korisnici imaju ograničeni pristup sustavu u kojem se evidentiraju incidenti kako bi i oni imali informaciju o statusu rješavanja svojih incidenata i mogućnost unošenja komentara ili izražavanja nezadovoljstva tretmanom. Ukoliko se u ovom sustavu prati i vrijeme potrošeno na rješavanje incidenata, izvještaji iz sustava mogu poslužiti kao podloga za naplatu usluge, ili barem internu kontrolu troškova. Incidenti gotovo uvijek zahtijevaju što brže rješavanje, a ponekad je moguće riješiti incident na zaobilazni način (eng. workaroud) i bez da je potpuno jasno zašto se uopće pojavio (npr. gašenjem i ponovnim paljenjem računala). Budući da nije popravljen uzrok, takvi incidenti se često ponavljaju i uvijek iznova troše vrijeme djelatnicima u ITji, a zbog svoje ponavljajuće prirode imaju i vrlo loš utjecaj na zadovoljstvo korisnika. Takve slučajeve ponekad identificiraju sami djelatnici službe za korisnike, koji su svjesni da su neki incident riješili na zaobilazni način, a i uvidom u evidenciju incidenata moguće je 118 Slika 2. Koraci u procesu upravljanja incidentima, prema [7] zovu problemi i njima je posvećen proces upravljanja problemima. Proces upravljanja problemima predviđa da se oni evidentiraju zasebno od incidenata, iako je sam proces praćenja problema od nastanka do zatvaranja sličan procesu upravljanja incidentima. Ipak, razlika je u tome što je kod rješavanja problema bitna temeljitost, a ne više brzina i što u procesu uglavnom nema korisnika. Osim za prijavu incidenata, služba za korisnike odgovara i na razne druge upite i zahtjeve. Oni uključuju standardne promjene (npr. inicijalizacija lozinke, instalacija softvera, promjena prava pristupa, otvaranje korisničkih računa…), pitanja i zahtjeve za pomoći ili uputama za korištenje (npr. priprema IT opreme u sobi za sastanke, pomoć oko korištenja nekog softvera…), zahtjeve za nabavom nove IT opreme ili softvera i slično. Budući da takvi zahtjevi obično nisu toliko osjetljivi poput incidenata, preporuka je da se, pogotovo u velikim organizacijama i oni evidentiraju zasebno. Dodatna razlika između korisničkih zahtjeva i incidenata je da zahtjevi često predstavljaju dodatni trošak (npr. nova oprema ili licence za novu instalaciju softvera) za koji je, osim samog zahtjeva, potrebno i odobrenje odgovorne osobe. Zbog toga je za njih i proces nešto drukčiji, što je dodatni razlog za odvajanje. Specifična kategorija zahtjeva su zahtjevi za pristupom sustavima. U tom je slučaju, osim odobrenja odgovorne osobe za mogući dodatni trošak, potrebno i odobrenje odgovorne osobe za sigurnost sustava sa strane IT-ja. MIPRO 2012/HEP VI. KONTINUIRANO POBOLJŠANJE USLUGA Razvoj usluga kroz opisane faze koje se slijedno nastavljaju jedna na drugu podsjeća na pomalo zastarjelu projektnu razvojnu metodu zvanu vodopad (eng. waterfall) zbog njenog slijednog rasporeda aktivnosti bez mogućnosti povratka. Međutim, ITIL ne propisuje niti redoslijed niti pojedine aktivnosti, već samo donosi razne ideje, savjete i preporuke, a faze služe samo za logičko grupiranje zbog bolje preglednosti takvog mnoštva informacija. Tako je zadnja cjelina posvećenja procesu iterativnog i inkrementalnog poboljšanja IT usluga. Cilj ovog procesa je usklađivanje IT usluga s promjenjivim potrebama korisnika kroz stalnu implementaciju poboljšanja. Proces nije slijedan u odnosu na dosad opisane faze, već se provlači kroz sve faze razvoja IT usluge. Važnost proaktivnog pristupa poboljšanjima naglašen je upravo izdvajanjem ovog procesa u zasebnu cjelinu. Glavni preduvjet za provođenje poboljšanja je mjerenje uspješnosti trenutno aktivnih usluga. Zbog toga se predlaže uvođenje sveobuhvatnih metrika za praćenje rada usluga. Predložene metrike dijele se u tri cjeline: 1. Tehničke metrike (npr. dostupnost, performanse) 2. Procesne metrike – u svrhu poboljšanja samih procesa 3. Metrike usluga – mjere usluge od kraja do kraja Osim metrika, ITIL predlaže i korake procesa, od definicije mjera na samom početku, preko prikupljanja i analize podataka do osmišljavanja i uvođenja poboljšanja. Slika 3. Prednosti uvođenja ITIL-a prema mišljenju ispitanika Implementacija preporuka iz ITIL-a nije bez izazova. Najčešće se navode sljedeći izazovi: Zahtjevi za vremenom i resursima (55%) Ograničeno razumijevanje izvan IT odjela (30%) Nemogućnost opravdavanja povrata investicije (13%) Značajan utjecaj na spremnost na implementaciju ITILa ima organizacijska kultura, vezano na otvorenost prema različitim metodologijama najboljih praksi. Tako je među organizacijama koje su implementirale neku drugu metodologiju ili standard (npr. Six Sigma, Balanced Scorecard) 86% također implementiralo i ITIL. U poduzećima koja nisu implementirala niti jednu od takvih metodologija, implementacija ITIL-a pada na 43%. U svakom iterativnom ciklusu rada na uvođenju poboljšanja, mjerenja iz prethodnog koraka koriste se kao osnova prema kojoj se poboljšanja vrednuju. VII. ISKUSTVA U UVOĐENJU ITIL PREPORUKA Istraživanje [6] je pokazalo visoku razinu prihvaćanja ITIL preporuka u praksi u korporativnim sustavima u Europi. 70% osoba na rukovodećim pozicijama u IT-ju znaju za ITIL preporuke. Iz te skupine, 56% je osobno sudjelovalo u implementaciji nekog dijela tih preporuka u svojim poduzećima. Pritom, veće organizacije, s više od 250 zaposlenika imaju značajno više implementacija od onih s manjim brojem zaposlenika. Iskustva nakon implementacije su vrlo pozitivna. 77% osoba koje su imale direktnih iskustava s implementacijom ITIL preporuka tvrde da je implementacija ispunila njihova očekivanja u smislu prednosti pred dotadašnjim načinom rada, a 62% bi preporučilo ITIL kolegama. Najčešće se navode sljedeće prednosti (slika 3): Poboljšanje usklađenosti IT-ja s poslovanjem Poboljšanje produktivnosti Korištenje najboljih praksi (eng. best practices) Smanjenje troškova MIPRO 2012/HEP Slika 4. Izazovi uvođenja ITIL-a prema mišljenju ispitanika Kao najbolji način za prevladavanje navedenih izazova, većina ispitanika koji još nisu implementirali ITIL (52%) navodi bolje upoznavanje šireg kruga ljudi u organizaciji s prednostima uvođenja ITIL-a. 119 VIII. ZAKLJUČAK Uspješnost IT-ja u poduzećima sve češće se mjeri kroz zadovoljstvo korisnika, a ne kroz tehničke pokazatelje. Kako bi osigurali da su korisnici u fokusu potrebno je i na IT gledati iz njihove perspektive. ITIL je skup preporuka koji nam pomaže da na IT gledamo kao na niz usluga i na taj način povećamo kvalitetu IT-ja kako ga vide korisnici. Velike organizacije sve češće koriste ITIL kako bi osigurale kvalitetu svojih IT usluga. Različite preporuke iz ITIL-a koriste se u širokom spektru IT usluga od telekomunikacijskih usluga koje se nude na tržištu do internih IT usluga održavanja računala i korporativnih aplikacija u poduzećima. ITIL je prepoznat u velikom broju poduzeća u Europi, a iskustva nakon implementacije su većinom pozitivna. Kao glavni način prevladavanja preporuka za implementaciju predlaže se bolje upoznavanje šireg kruga ljudi u poduzećima s prednostima ITIL-a. Budući da ITIL ne propisuje obavezne procese nego samo predlaže najbolje prakse, nije potrebno uvesti sve predloženo, već svaka organizacija može odabrati ono što se najbolje odnosi na njihovu specifičnu djelatnost i veličinu. Također, procesi se mogu implementirati u fazama, korak po korak, i pritom se koristi pokazuju vrlo rano, odmah po implementaciji svakog pojedinog procesa. Odnosno, nije potrebno implementirati cijeli niz odabranih 120 procesa kako bi se ostvarila korist, već svaki pojedini proces unaprjeđuje i poboljšava dio poslovanja na koji se odnosi, neovisno o drugim procesima. LITERATURA [1] Cabinet Office, Office of Government Commerce, “ITIL Version 3 – Service Strategy,” TSO (The Stationery Office), Aug 2011 [2] Cabinet Office, Office of Government Commerce, “ITIL Version 3 – Service Design,” TSO (The Stationery Office), Aug 2011 [3] Cabinet Office, Office of Government Commerce, “ITIL Version 3 – Service Transition,” TSO (The Stationery Office), Aug 2011 [4] Cabinet Office, Office of Government Commerce, “ITIL Version 3 – Service Operation,” TSO (The Stationery Office), Aug 2011 [5] Cabinet Office, Office of Government Commerce, “ITIL Version 3 – Continual Service Improvement,” TSO (The Stationery Office), Aug 2011 [6] M. Fry, “Proving the Business Case for ITIL: The Experiences of EMEA IT Directors in Implementing ITIL – Drivers and Barriers to Success” [7] TechExcel, “ITIL Process Guide” MIPRO 2012/HEP 9 ABB – vodeći svjetski proizvođač sustava brzog punjenja električnih vozila Žarko Peleš ABB d.o.o., Zagreb, Croatia [email protected] Sadržaj: Autor nije dostavio rad za zbornik MIPRO 2012/HEP 121 122 MIPRO 2012/HEP sponsors sponzori golden sponsors zlatni sponzori silver sponsors srebrni sponzori bronze sponsors brončani sponzori sponsors sponzori M MIPRO Kružna 8/II, HR-51000 Rijeka, Croatia phone: +385 51 423 984 [email protected] www.mipro.hr mjerne tehnologije d.o.o. ISBN 978-953-233-070-0
© Copyright 2024 Paperzz
![Filantropija nekad i sad [PDF 1.12 MiB]](http://s3.paperzz.com/store/data/005153955_1-b789e5c0cc51123a1eff91dc3013ad4b-250x500.png)
