Reaaliaikasimulaattorin hankinta

Hanke lühikirjeldus

Reaaliaikasimulaattorin hankinta liittyy Vaasan yliopistossa käynnissä olevaan Digitaalisten energiajärjestelmien kyberturvallisuus ja resilienssi - Investoinnit (CR-DES) -hankkeeseen, jonka kokonaistavoitteena on digitaalisiin energiajärjestelmiin liittyvän kyberturvallisuusosaamisen kehittäminen.

Hankkeen toteutuksesta vastaa Vaasan yliopisto ja sen toteutusaika on 1.4.2020 – 31.3.2022.

Hankkeen tavoitteena on:

1) vahvistaa Pohjanmaan älykkään erikoistumisen kärkenä toimivan energiateknologian TKI- infra-struktuuria ja kehitysympäristöä,
2) kehittää digitaalisiin energiajärjestelmiin liittyvää kyberturvallisuusosaamista alueen innovaatio-ekosysteemissä ja
3) tukea alueen yrityksiä/yritysverkostoja uusien liiketoiminta-avausten kehitystyössä.

Käytännön tasolla hankkeen tavoitteena on kehittää kyberturvallisuuteen liittyvä simulaatioalusta erityisesti energiasektorin tarpeita varten. Simulaatioalusta mahdollistaa reaaliaikaisen teknisten, sosiaalisten ja sosioteknisten järjestelmien simuloinnin. Simulaatioalustan kehittämistä varten hankitaan reaaliaikasimulaattori.

Älykkäiden sähköverkkojen tutkimuksessa hyödynnetään sähkövoimajärjestelmien transienttisimulointia, jolla päästään kiinni nopeisiin ilmiöihin. Sopivaa laitteistoa ja ohjelmistoa käyttäen simulointi tapahtuu reaaliajassa. Ns. reaaliaikasimulaattorin avulla voidaan simuloituun sähkövoimajärjestelmään liittää esimerkiksi todellinen suojaus- tai säätölaite (ns. IED), jolloin puhutaan HIL-simuloinnista (hardware in the loop). Jos simulaattori liitetään järjestelmään, jossa siirretään tehoa, puhutaan ns. PHlL-simuloinnista (power hardware in the loop). Kun simuloinnissa yhdistetään erilaisia teknisiä järjestelmiä, voidaan puhua ns. co-simulation ratkaisuista. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi tietoliikennejärjestelmän ja sähköverkon rinnakkaista simulointia.

Hankittava reaaliaikasimulaattori tulee muodostamaan sähköenergiajärjestelmien kyberturvallisuutta tutkivan laboratorioympäristön ytimen, johon voidaan kytkeä erilaisia ulkoisia järjestelmiä ja toimilaitteita. Se mahdollistaa myös älykkään sähköverkon tietoliikenteen tutkimisen erilaisilla järjestelmäkokoonpanoilla. Myös todellisista kohteista eli ns. Living Lab kohteista tulevaa mittaustietoa voidaan hyödyntää simuloidun järjestelmän rinnalla.

Hankittava sähkövoimajärjestelmän reaaliaikasimulaattori on kokonaisuus, johon sisältyy sekä laitteisto että ohjelmistot. Laitteisto koostuu erikoisrakenteisesta moniprosessoritietokoneesta sekä ulkoisen rajapinnan muodostamiseen tarvittavista osista, useimmiten ns. liitäntäkorteista.

Laitteistossa olevien prosessorien määrä rajoittaa simuloitavan sähkövoimajärjestelmän koon. Lisäksi laitteistossa samanaikaisesti simuloitavaan tietoliikennejärjestelmään tarvitaan oma prosessori. Rajapinta ulkoisiin järjestelmiin voidaan toteuttaa eri tavoin. Tietoliikennerajapinnan osalta käytetään tunnettuja protokollia. Esim. IED laitteet voidaan liittää järjestelmään myös käyttäen digitaalisia ja analogisia I/O liitäntöjä. Hankittavan reaaliaikasimulaattorin tulee olla laajennettavissa sekä käytettävien prosessorien lukumäärän (simuloitavan järjestelmän koon) että liitäntäkorttien määrän ja tyyppien osalta.