Substation Automation System คืออะไร —

Substation Automation System คืออะไร

Substation Automation System (SAS) คือระบบอัตโนมัติที่ใช้ควบคุม ป้องกัน ตรวจวัด และจัดการสถานีไฟฟ้าย่อย (Substation) ด้วยเทคโนโลยีดิจิทัลและเครือข่ายสื่อสาร แทนการใช้สายควบคุมแบบ Hardwired เดิม ทำให้ลดจำนวนสายไฟ ลดค่าก่อสร้าง เพิ่มความเร็วในการทำงาน และดูแลรักษาง่ายขึ้น

SAS ประกอบด้วยอุปกรณ์ Intelligent Electronic Device (IED) เช่น Protection Relay, Bay Controller, Merging Unit ที่สื่อสารกันผ่านเครือข่าย Ethernet ตามมาตรฐาน IEC 61850 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากลสำหรับ Substation Communication

เนื้อหาเกี่ยวข้อง — Passkeys WebAuthn Backup Recovery Strategy

Level 1: Process Level

• Merging Unit (MU): แปลงสัญญาณ Analog จาก CT/VT เป็น Digital (Sampled Values)
• I/O Module: รับส่งสัญญาณ Digital จาก Circuit Breaker, Disconnector
• Process Bus: เครือข่าย Ethernet สำหรับ Sampled Values และ GOOSE ระดับ Process

Level 2: Bay Level

• Protection Relay (IED): ป้องกัน Overcurrent, Distance, Differential
• Bay Controller: ควบคุม Circuit Breaker, Disconnector ในแต่ละ Bay
• Station Bus: เครือข่าย Ethernet สำหรับ GOOSE และ MMS ระดับ Bay

Level 3: Station Level

• SCADA/HMI: หน้าจอแสดงผลและสั่งการสำหรับ Operator
• Station Computer: ประมวลผลข้อมูลจากทุก Bay
• Gateway: เชื่อมต่อกับ Control Center ผ่าน IEC 60870-5-104 หรือ DNP3

IEC 61850 Configuration (SCL)

<!-- IEC 61850 SCL Configuration File (Substation Configuration Language) -->
<!-- ไฟล์ SCD (Substation Configuration Description) -->

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<SCL xmlns="http://www.iec.ch/61850/2003/SCL">

  <!-- Substation Description -->
  <Substation name="SUB_001" desc="สถานีไฟฟ้า 115kV">
    <VoltageLevel name="E1" desc="115kV">
      <Bay name="Q01" desc="Incoming Line 1">
        <ConductingEquipment name="QA1" type="CBR" desc="Circuit Breaker">
          <Terminal name="T1" connectivityNode="E1/Q01/L1"/>
        </ConductingEquipment>
        <ConductingEquipment name="QB1" type="DIS" desc="Disconnector">
          <Terminal name="T1" connectivityNode="E1/Q01/L1"/>
        </ConductingEquipment>
      </Bay>
      <Bay name="Q02" desc="Transformer Bay">
        <ConductingEquipment name="QA2" type="CBR" desc="Circuit Breaker"/>
      </Bay>
    </VoltageLevel>
  </Substation>

  <!-- Communication Network -->
  <Communication>
    <SubNetwork name="Station_Bus" type="8-MMS">
      <ConnectedAP iedName="PROT_01" apName="S1">
        <Address>
          <P type="IP">192.168.1.10</P>
          <P type="IP-SUBNET">255.255.255.0</P>
          <P type="IP-GATEWAY">192.168.1.1</P>
        </Address>
        <!-- GOOSE Configuration -->
        <GSE ldInst="LD0" cbName="GoCB01">
          <Address>
            <P type="MAC-Address">01-0C-CD-01-00-01</P>
            <P type="APPID">0001</P>
            <P type="VLAN-ID">100</P>
            <P type="VLAN-PRIORITY">4</P>
          </Address>
          <MinTime unit="ms" multiplier="">4</MinTime>
          <MaxTime unit="ms" multiplier="">1000</MaxTime>
        </GSE>
      </ConnectedAP>
    </SubNetwork>

    <SubNetwork name="Process_Bus" type="9-2">
      <ConnectedAP iedName="MU_01" apName="P1">
        <Address>
          <P type="IP">192.168.2.10</P>
        </Address>
        <!-- Sampled Values -->
        <SMV ldInst="MU01" cbName="MSVCB01">
          <Address>
            <P type="MAC-Address">01-0C-CD-04-00-01</P>
            <P type="APPID">4001</P>
            <P type="VLAN-ID">200</P>
          </Address>
        </SMV>
      </ConnectedAP>
    </SubNetwork>
  </Communication>

  <!-- IED Configuration -->
  <IED name="PROT_01" desc="Distance Protection Relay" manufacturer="ABB">
    <Services>
      <GOOSE max="8"/>
      <GSESettings cbName="Fix"/>
    </Services>
    <AccessPoint name="S1">
      <Server>
        <LDevice inst="LD0">
          <LN0 lnClass="LLN0" inst="" lnType="LLN0_Type">
            <!-- GOOSE Control Block -->
            <GSEControl name="GoCB01" appID="PROT01_GOOSE"
                        confRev="1" datSet="DS_GOOSE01"/>
            <DataSet name="DS_GOOSE01">
              <FCDA ldInst="LD0" prefix="" lnClass="XCBR" lnInst="1"
                    doName="Pos" daName="stVal" fc="ST"/>
              <FCDA ldInst="LD0" prefix="" lnClass="PTOC" lnInst="1"
                    doName="Op" daName="general" fc="ST"/>
            </DataSet>
          </LN0>
          <!-- Protection Function -->
          <LN lnClass="PDIS" inst="1" lnType="PDIS_Type"
              desc="Distance Protection Zone 1"/>
          <LN lnClass="PTOC" inst="1" lnType="PTOC_Type"
              desc="Overcurrent Protection"/>
          <!-- Circuit Breaker -->
          <LN lnClass="XCBR" inst="1" lnType="XCBR_Type"
              desc="Circuit Breaker"/>
        </LDevice>
      </Server>
    </AccessPoint>
  </IED>
</SCL>

Cybersecurity สำหรับ SAS

• IEC 62351: มาตรฐาน Security สำหรับ Power System Communication ครอบคลุม TLS, Authentication และ Authorization
• Network Segmentation: แยก Station Bus, Process Bus และ Management Network ด้วย VLAN และ Firewall
• Role-Based Access Control: กำหนดสิทธิ์ตามบทบาท Operator ดูได้อย่างเดียว Engineer แก้ไข Config ได้
• Intrusion Detection: ติดตั้ง IDS ตรวจจับ Traffic ผิดปกติบน Station Bus เช่น GOOSE ที่ไม่คาดคิด
• Patch Management: อัปเดต Firmware ของ IED อย่างสม่ำเสมอ ทดสอบใน Lab ก่อนติดตั้งจริง
• Audit Trail: บันทึกทุกการเข้าถึงและสั่งการ สำหรับ Forensics และ Compliance
• Physical Security: ล็อคตู้ Switch และ IED จำกัดการเข้าถึงทางกายภาพ

สรุป

Substation Automation System ตามมาตรฐาน IEC 61850 เป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงการจัดการสถานีไฟฟ้าย่อยจากระบบ Hardwired เป็นระบบดิจิทัล ใช้ GOOSE สำหรับ Fast Communication, MMS สำหรับ Client-Server, Sampled Values สำหรับข้อมูลวัด สิ่งสำคัญคือออกแบบ Network ให้มี Redundancy, QoS สำหรับ GOOSE Priority, Time Sync ด้วย PTP และ Cybersecurity ตาม IEC 62351

เนื้อหาเกี่ยวข้อง — บทความที่เกี่ยวข้อง: Calico Network Policy Hexagonal Architecture