Jeszcze do niedawna myślano, że synchronizację zapewniać będzie satelitarny system GPS (lub inny GNSS). Jednak okazało się, że zagłuszanie sygnału GPS nie stanowi większego wyzwania i można je realizować przy pomocy niedrogich, powszechnie dostępnych w sprzedaży internetowej, urządzeń, tzw. jammerów. Sygnał GPS można też fałszować podstawiając własne dane o czasie i pozycji. Technika taka nazywana „spoofingiem” stanowi szczególne zagrożenie dla energetyki smart grid, ponieważ o ile zagłuszaniu można się przeciwstawiać, to fałszowanie niełatwo jest rozpoznać i zwalczyć. Skutkiem efektywnego spoofingu będzie błędne obliczenie opóźnień nadchodzących siecią komputerową danych z PMU. Spowoduje to niepożądane odrzucenie prawidłowych informacji i wadliwą akceptację tych zbyt długo podróżujących. W konsekwencji zaistnieje nieprawidłowe zarządzanie energią mogące wywołać awarię, a nawet blackout. Dodatkowym utrudnieniem będzie, spowodowana desynchronizacją, utrata prawdziwej chronologii zdarzeń w dziennikach LOG. To z kolei uniemożliwi identyfikację problemu, ponieważ zaburzy logikę podczas analizy. W rozsynchronizowanych dziennikach LOG obserwować można dziwne zjawisko polegające na tym, że „skutek wyprzedza własną przyczynę”.
Dlatego tam, gdzie w grę wchodzi bezpieczeństwo ważnych dla gospodarki instalacji, należy stosować hybrydowe sposoby dostaw czasu z jednoczesnym użyciem systemów satelitarnych i lokalnych atomowych zegarów cezowych. Szczególną rolę odegra czas urzędowy, wytwarzany w narodowych instytutach metrologii większości państw. W Polsce rolę tę pełni od 100 lat Główny Urząd Miar RP dysponujący zegarami najwyższej klasy. Dystrybucja czasu urzędowego, tzn. wzorca atomowego o cechach wysokiej dokładności, ale przede wszystkim stabilności (niezmienności), jest bardzo trudnym technicznie zadaniem i tylko nieliczne kraje radzą sobie dziś z tym problemem. Polska należy do dobrze przygotowanych w Unii Europejskiej. Rozpowszechnianie wzorca Polskiej Atomowej Skali Czasu TA(PL) oraz bazującego na niej czasu koordynowanego UTC(PL) jest chronione prawnie rozporządzeniem (Dz.U 256/2004 pozycja 548). Należy wierzyć, że rodzima energetyka ewoluująca w smart grid oprze się na tym solidnym fundamencie czasu i częstotliwości. Główne i regionalne systemy muszą być odporne na manipulacje i zewnętrzne ingerencje – czas/synchronizacja muszą być bezpieczne.
Na koniec powróćmy ponownie do klasycznej energetyki i zastanówmy się czy i gdzie potrzebuje ona dokładnego czasu i synchronizacji. Dziś najważniejszym miejscem wymagającym synchronizacji są turbiny generatorów. Muszą one obracać się jednocześnie – dokładnie 50 razy na sekundę – wytwarzając napięcie zmienne o częstotliwości 50Hz. Ponadto, dokładny czas potrzebny jest do nadzoru dystrybucji i zautomatyzowanych odczytów (tzw. smart metering) oraz procesów pomiarowych. Czasu używają też systemy bilingowe i automatycznej lokalizacji miejsc trakcji o dużym zużyciu i ryzyku przerwania linii przesyłowej. Jednak w wymienionych tu przypadkach nie ma konieczności synchronizacji z dużą dokładnością. Natomiast w erze smart grid Przemysłu 4.0 wytwarzanie energii elektrycznej będzie wymagało zapewnienia identycznego wzorca czasu na dużym obszarze, tak aby każde z rozproszonych, równoważnych źródeł prądu mogło produkować napięcie zmienne 50Hz. Częstotliwość ta określona normą techniczną jest chroniona prawnie. Z racji tego faktu ponownie chcielibyśmy podkreślić obecną i przyszłą istotną rolę polskiego czasu urzędowego.
ELPROMA ELEKTRONIKA Sp. z o.o.
ul. Szymanowskiego 13
05-092 Łomianki
www.elpromatime.com
www.elpromaelectronics.com