Infrastructure de communication
La communication a toujours joué un rôle essentiel au sein des systèmes dédiés à l’énergie. Elle est encore bien plus critique pour le déploiement d’une infrastructure de réseau de communication ouverte de bout en bout et bidirectionnelle. Belden joue un rôle clé dans la transmission et la distribution de l’énergie en transformant le réseau électrique le plus intelligent avec des produits, des solutions et des services innovants. Belden s’engage à fournir une infrastructure de communication hautement fiable, sécurisée et normalisée.
Un réseau de distribution d’électricité fiable pour une disponibilité optimale
De solides partenariats établis de longue date avec des entreprises de premier ordre sur le marché de l’énergie ont permis à Belden de développer des solutions novatrices de réseau de communication, de câbles et de connectivité pour les sous-stations électriques. L’objectif est d’aider les opérateurs présents sur ce marché à garantir la fiabilité de leur réseau de distribution quelles que soient les conditions d’exploitation et à prolonger la durée de vie de leurs précieux actifs. Belden garantit la disponibilité d’une infrastructure de réseau de communication hautement fiable.
La conformité améliore les performances
Les produits Belden sont conformes, entre autres nombreuses normes majeures, à la norme CEI 61850 qui repose sur le protocole Ethernet pour l’automatisation et la protection des sous-stations électriques, à la norme CEI 62351 relative à la sécurité des données et des communications, à la norme IEEE 1588 sur la synchronisation temporelle précise et aux protocoles de redondance standard CEI-62439 (PRP, HSR). Grâce à cette conformité, les opérateurs du marché de l’électricité peuvent renforcer leurs performances en intégrant l’interopérabilité, une architecture libre et une communication de données ouverte, bidirectionnelle et ininterrompue pour les sous-stations électriques.
La cyberprotection du réseau améliore la disponibilité et la sécurité
Les réseaux de communication entre les sous-stations électriques constituent l’infrastructure critique. Quand elles ne sont pas liées au fonctionnement involontairement défectueux du système, les menaces de sécurité sont généralement des attaques menées contre les actifs. La cybersécurité des données est un élément clé pour la fiabilité du système de la sous-station électrique. La cybersécurité garantit la disponibilité et la sécurité des systèmes de commande tout en réduisant les dépenses d’exploitation pour les sous-stations électriques. Belden garantit une sécurité de pointe aux réseaux d’automatisation des sous-stations et offre une gamme complète de produits et de solutions uniques qui répondent même aux exigences de sécurité les plus strictes.
Un bus de process optique pour réduire les coûts
Le bus de process à base de câble optique est la première étape pour réduire le volume de câblage cuivre au sein du poste extérieur numérique. Plutôt que de déployer plusieurs kilomètres de cuivre dans une sous-station électrique haute tension, il suffit d’installer quelques centaines de mètres de fibre optique. Dans un contexte critique tel qu’un orage, la fibre garantit une disponibilité totale de l’infrastructure du réseau de communication chaque fois qu’un temps de réaction rapide est nécessaire.
Répondre à toutes les exigences des sous-stations électriques
Les produits pour sous-station électrique de Hirschmann™ s’adaptent à toutes les conditions environnementales, aux contraintes électromagnétiques et aux ressources nécessaires, et ce à tous les niveaux de l’automatisation des sous-stations électriques.
Une offre adaptée à vos besoins
Les principaux fournisseurs de solutions destinées à automatiser les sous-stations électriques s’appuient sur des produits Belden qu’ils ont totalement intégrés à leurs systèmes d’automatisation et pour optimiser les performances de leurs systèmes grâce à des solutions personnalisées.
Support intensif du projet avant et après-vente
Nous prenons en charge, fournissons et assurons la maintenance de nos produits n’importe où dans le monde. Le Centre de compétences Belden et une puissante plate-forme pour intégrateurs systèmes prennent en charge la conception et l’installation de réseaux de communication complets pour les sous-stations électriques en dehors du centre ville ou pour la modernisation complète de sous-stations.
Satisfaire voire dépasser les normes de qualité les plus exigeantes
« Fabriqué en Allemagne » : La qualité Hirschmann™ repose sur un processus en trois phases, à savoir un puissant processus de R&D intégré s’appuyant sur une stratégie intégrée telle que Modèle V, des programmes de qualification produits très intensifs et enfin un test de production exhaustif avant livraison au client. Tous les processus Belden sont déployés pour dépasser sensiblement la norme ISO 9001:2008 indépendante du marché. C’est ainsi que Hirschmann™ dépasse les exigences de la norme IRIS et possède la certification IRIS V 0.2.
Promouvoir l’innovation sur le marché de l’énergie
Belden est au cœur d’une innovation permanente dans des domaines de l’intégration d’interfaces Ethernet à des équipements électroniques intelligents et joue un rôle majeur dans la spécification et le déploiement de nouveaux protocoles de redondance tels que PRP/HSR. L’entreprise est pionnière dans la synchronisation temporelle et la définition de nouvelles méthodes de sécurité pour protéger les systèmes d’automatisation.
Partager les connaissances avec des comités de normalisation internationaux sur la transmission et la distribution de l’énergie
Par le biais de sa marque Hirschmann™, Belden s’investit dans de nombreux organismes de normalisation sur la transmission et la distribution de l’énergie. C’est ainsi que la société est membre actif des comités CEI TC57, CEI SC65C, IEEE1588, IEEE PSRC ainsi que du comité de normalisation des réseaux LAN/MAN IEEE802.
La norme CEI 61850 Ethernet va devenir la norme clé des systèmes dédiés à l’énergie
La norme CEI 61850 est un standard pérenne pour un investissement fiable. Elle répond au besoin qu’ont les services d’utilité publique d’associer des produits de différents fabricants pour l’échangeabilité système des équipements et leur capacité d’extension sur le long terme. De plus en plus appliquée à l’automatisation des sous-stations de transmission, cette norme sera déployée jusque sur les applications de distribution des sous-stations électriques.
Des exigences de sécurité croissantes pour une communication des sous-stations électriques via IP
Un réseau numérisé apportera des changements majeurs au niveau de la production, de la transmission, de la distribution et de la consommation de l’électricité. La communication entre les différents composants d’automatisation est critique et exige des systèmes de communication ouverte qui s’appuient souvent sur Ethernet et Internet. Ces systèmes sont beaucoup plus vulnérables aux cyberattaques. En outre, les services d’utilité publique doivent se conformer à des exigences réglementaires. L’essentiel de la réglementation en matière de cybersécurité ne concernant que le point de déploiement sur le marché des services publics, nombre d’entreprises présentes sur ce marché tentent encore de comprendre les notions de base ainsi que les bonnes procédures de conformité.
L’application de la norme CEI 61850 fait évoluer le câblage cuivre vers l’optique
La baie principale, qui héberge les équipements de commande et les équipements de relais au sein du poste extérieur, migrera vers la salle de commande centrale de la sous-station électrique connectée via de la fibre optique aux armoires situées à proximité de l’équipement principal. Ainsi, les connexions cuivre entre les équipements de commutation et les dispositifs de mesure, de protection et de commande deviennent inutiles. La norme IEE 61850 permet de monter directement les équipements de process tels que les équipements électroniques intelligents sur les équipements principaux et de les connecter via de la fibre optique à la salle de commande.
Communication de données ininterrompue au niveau process
Le flux de données doit être garanti pour permettre le transport de l’électricité entre la centrale électrique et les consommateurs. Par conséquent, pour utiliser Ethernet afin de relier les transformateurs électriques appartenant à un réseau électrique sur le terrain une communication de données critique est indispensable. Pour la première fois, les protocoles de redondance (PRP, HSR) normalisés CEI peuvent garantir une communication sans interruption sur les systèmes dédiés à l’énergie, même dans les environnements les plus hostiles.
What differentiates the technologies MRP vs RSTP?
The Media Redundancy Protocol, MRP, was designed to address the needs of industrial applications. This protocol is described in Standard IEC 62439, the industry standard for high availability networks. MRP is exclusively defined for ring networks, however, it guarantees deterministic fault recover time behavior.
Depending on the set of parameters used, the recovery time in a failure situation can be guaranteed to be less than 500ms, 200ms or even 10ms. Configuration of a MRP ring is very simple, only a redundancy manager has to be defined.
RSTP, the Rapid Spanning Tree Protocol is an optimised Version of STP and is defined by IEEE 802.1D. RSTP implementation works with different kinds of topologies, e.g. rings or meshed networks, even in very large networks. However RSTP does not guarantee deterministic recovery time behavior. The recovery times depend on where in the network the failure happens and on the individual implementation.
Because of this there are several attempts to optimize RSTP by limiting the use to ring topologies and the use of predefined parameters. Based on these optimizations it is possible today to demonstrate fault recovery times the size of 100 milliseconds or even below. The configuration effort for RSTP is medium due to the different options such as root switch, priority, etc.
How many switches can be put in an MRP or RSTP ring?
MRP: 50+. Switches based on ring topology. Recovery time is almost independent of the number of switches in the ring
RSTP: up to 40 Switches for any type of topology. Because RSTP works in a hop-by-hop principle, recovery time will almost linearly increase with the number of switches in the ring.
What are the recovery times of HSR (best case and worst case)?
There is no best or worst case recovery time for HSR, since there is no recovery time at all. The network recovery time from no fault to a single fault in a ring will always be zero. Also, the repair operation from one fault to no fault is also with zero switchover time.
HSR, as MRP or RSTP in ring configuration, can only sustain one fault in the ring network. This is due to the physical topology, not due to the redundancy protocol. Rings that are coupled via Quad Boxes do not share the same redundancy domain. Therefore, each individual ring can sustain a single fault.
Are HSR/PRP standardized technologies or are they proprietary?
Both HSR and PRP are specified in the International Standard IEC 62439-3. HSR and PRP are therefore standardized and not proprietary technologies.
If HSR and PRP are superior to MRP or RSTP, why should I continue to use them? Why shouldn’t I switch over to HSR/PRP completely?
While HSR and PRP are superior to MRP or RSTP in terms of reconfiguration performance, there are also drawbacks to the technology:
- PRP: Requires a complete network infrastructure for both networks, which usually means double the costs for network equipment.
- PRP and HSR: For both PRP and HSR, hardware support through FPGAs or ASICs is required, leading to higher device costs.
- HSR: Compared to an MRP ring or RSTP in ring configuration, HSR carries only 50% of the traffic (available bandwidth is halved due to doubled frame transmission).
Where seamless redundancy is not explicitly needed, the use of MRP (with SubRings) or RSTP technology may be more cost-effective than HSR/PRP. But where the application requirements justify the additional costs, PRP/HSR can be utilized.
If HSR/PRP is a standardized technology, why should I buy an HSR/PRP device from Hirschmann? Other vendors will provide the same redundancy functionality?
There are several answers to this question. It is true that the technology is standardized, but there are several key factors why a customer should buy a Hirschmann HSR/PRP device:
- Hirschmann was instrumental in the development of the PRP/HSR standard. With Hirschmann products, a customer can be absolutely sure that the device will satisfy every requirement HSR/PRP was designed to accommodate and that, thanks to our detailed insight knowledge, the implementation is of high performance and absolutely 100% standard conformant.
- A high performance redundancy is almost useless without proper monitoring and fault detection. Hirschmann HSR/PRP switch products will be integrated into our state-of-the-art SCADA tool Industrial HiVision, which adds up to a combined redundancy and network solution that no competitor can match.
What are the typical application fields of PRP and HSR?
HSR and PRP were conceived for use in IEC 61850 substation automation, where network reconfiguration times cannot be tolerated, especially on the process bus with sampled values traffic. However, PRP/HSR can also be used in factory automation, especially as redundancy solutions for motion control applications.
In short, PRP/HSR can be used anywhere when only very low to zero network recovery times can be tolerated. This is especially true in time synchronized networks, e.g. with IEEE 1588v2. HSR in particular with its ring structure and cut-through switching, can also provide very low end-to-end latency on ring networks.
How many HSR ring devices are supported?
The total number of HSR devices in one ring should be limited to 50. This is mainly to reduce the latency in the ring. For very time-critical applications it may be necessary to limit the number of devices even to a smaller number. Another limitation for the number of devices in a ring can be the size of the duplicate detection table inside the device. This is dependent on the implementation.
Are HSR and PRP future-proof technologies? What is the technological outlook?
The IEC standard (IEC 62439-3) for HSR and PRP is now stable and the feasibility of the technology has been shown. HSR and PRP are highly future-proof thanks to the direct integration into the IEC 61850 standard and the acceptance of all major energy automation companies. HSR/PRP technology is expected to be successful in other application fields as well, in particular factory automation. The technology is scalable in line speed (Gigabit speed is scheduled as future improvement to the standard) and can be flexibly adapted to incorporate other technologies, e.g. 1588v2 time synchronization.
