利用 IEC 61850 智慧電網技術來更新現有電網，是一種經濟有效的方法。您無需重新打造整個網路，就能全面地部署智慧電網。儘管 IEC 61850 標準具有許多優點，例如提高效率和韌性，但透過它來更新電網的過程中，卻存在許多阻礙，例如必須將舊的電力系統整合到 IEC 61850 網路中，同時還要解決安全問題。為了克服這些挑戰，您需審慎規劃並採用合適的工具和技術，例如使用可簡化變電站更新程序的協定閘道器。
什麼是智慧電網？
智慧電網是一種先進的電網，它整合了各種技術，可大幅提高電力服務的效率、可靠度和永續性。這個複雜而龐大的系統由發電、輸電、配電和用戶端等多個子系統所組成，每個子系統均透過先進的通訊和控制技術互連。智慧電網善用這些技術來即時監控和管理電力輸送，進而整合可再生能源，來提高電網的整體韌性。在智慧電網的演進過程中，最重要的趨勢之一，就是它開始採用 IEC 61850 協定。此協定已被視為能源系統標準，可為通訊和互通性提供完整的框架。
IEC 61850 的廣泛採用
不同於 DNP3 或 IEC 101/104 等其他能源協定，IEC 61850 專為滿足整個能源和電力系統的要求而設計。IEC 61850 提供的整合式標準，涵蓋設備配置、資料模型、通訊和配置管理等各個層面。不同於其他協定可能只專注於特定需求，這種整合方法可確保系統設計更一致且更統合，對現代電網的高效率運作和管理影響甚鉅。
在了解統合協定的好處後，世界各國開始調整其電力政策，以便與 IEC 61850 標準保持一致。隨著智慧電網不斷演進，將現有的基礎設施與 IEC 61850 標準進行整合至關重要。
整合 IEC 61850 系統的挑戰
以 IEC 61850 系統全面取代現有基礎設施所費不貲，因此業者傾向於更新現有電網，以便延用既有資產並將其價值最大化。然而工業現場所使用的工業協定非常多樣，因此將舊式電力系統連接到 IEC 61850 通訊網路的程序極端複雜。此外，將 IEC 61850 設備導入現有網路，也會帶來嚴重的安全隱憂。
挑戰 1：複雜的協定讓人摸不著頭緒
在改造舊式電力系統時，您可能會遇到形形色色的 SCADA 或終端設備協定，例如DNP3、IEC 101 和 IEC 104，有時可能還需整合 Modbus PLC。此外，您還需同時連接並管理此系統中的所有傳統智慧型電子設備（IED）。一方面，網管人員需克服協定轉換的挑戰；另一方面，他們需無縫地整合所有設備。為此，他們需高度仰賴 IEC 61850 網路的優勢，包括協定與政策的統合。
挑戰 2：停機零容忍
關鍵電力系統無法承受一絲絲的停機。因此，您必須做好嚴密的防護，避免設備故障、自然災害、人為錯誤、網路攻擊，以及其他外部因素造成系統停機。現場設備可能因各種因素（例如機器老化、絕緣失效、機械問題或過熱等）而故障。而雷擊或地震等外部因素，也可能導致設備運作中斷且損壞網路。萬一發生預料之外的設備停機，您必須儘快找出問題根源，並讓網路恢復正常運作。
挑戰 3：不斷變化的威脅態勢
近來，關鍵基礎設施遭受網路威脅的頻率不斷升高，變電站則成了惡意攻擊的主要目標。駭客只要破解單一網路節點的預設密碼，就可以對整體基礎設施發動網路攻擊。一旦網路遭到入侵，駭客便可利用您的純文字配置檔發動攻擊，或是透過 DDoS 攻擊拖垮您的基礎設施。有鑑於此，網管人員必須對網路安全風險保持警惕，並積極採取有效的方法，為最壞的情況做好萬全準備。
專用協定閘道器將變電站改造化繁為簡
變電站現代化作業需要大量的資源，且需不同領域的專業人士投入大量的時間和精力。強化智慧電網的三大關鍵要素分別為：簡化變電站改造、使用高效工具克服常見挑戰，以及降低網路安全風險。
選擇合適的協定閘道器，是滿足這三大要素的關鍵。在變電站翻新改造期間，您需進行協定轉換。某些協定閘道器（例如 MGate IEC 61850 閘道器）在設計時便充分考慮到這些要求，其提供多項實用功能。
- 快速設定：需要連接到 IEC 61850 網路的舊系統，多半採用 DNP3、IEC 101、IEC 104 和 Modbus 等協定通訊。使用多種協定來配置 IEC 61850 通訊，是極其複雜的任務，尤其是在編輯 SCL 檔時。而 SCL 是一種標準化的檔案格式，可確保不同供應商執行不同協定的設備能夠彼此互通。MGate IEC 61850 閘道器提供簡單易用的 SCL 檔案產生功能，可協助您簡化複雜的流程，進而減少使用額外工程工具的成本和人力，同時簡化設備配置。
- 將停機時間降到最低：一旦發生通訊錯誤，快速回應是救命符。MGate IEC 61850 閘道器配備內建的診斷工具，可快速找出問題根源。此外，利用測試模式（IEC 61850-7-4），網管人員可在部署之前模擬並測試配置，將網路停機時間降到最低，才能確保不間斷的運作。如果沒有測試模式，網管人員便須耗費大量時間來手動斷開、重新配置，再重新連接每個節點。
- 安全通訊：網路安全是變電站的首要之務。為了加強變電站網路的網路安全，MGate IEC 61850 閘道器遵循 IEC 62443 和 NERC CIP 標準，亦透過 IEC 61850 MMS 通訊加密（SSL）機制來提供通訊協定加密功能。MGate 內建的偵測功能則可協助您偵測異常的封包，可即時地對網管人員發出警示，以便抵禦 DDoS 攻擊。最後，這些 IEC 61850 協定閘道器可在匯出配置檔時將其加密，以確保配置檔的安全性。
結論
隨著智慧電網日益蓬勃發展，加上 IEC 61850 標準被廣泛採用，將舊式變電站進行更新改造已蔚為風潮。MGate IEC 61850 協定閘道器等解決方案，是簡化更新改造流程的利器，可確保傳統基礎設施與現代智慧電網系統能夠無縫整合。除可簡化協定轉換外，這類閘道器還將安全性放在首位，亦提供簡單易用的配置工具，以提升能源基礎設施的效率和可靠度，助您輕鬆因應未來需求。在智慧電網大步邁進之際，業界必須採用這些先進技術，將現有資產的價值最大化，才能確保它們能順利過渡到全方位能源管理的未來。
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MGate 5192：IEC 61850 轉 DNP3/IEC 101/IEC 104/Modbus 閘道器
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