ブラジルにおける電力供給の安定化：
ロブステルとCPFLエネルジアがR1520を活用し、都市配電ネットワーク全体の保護と制御を強化した方法
事例研究 – 概要
場所
ブラジル
産業
エネルギー・公益事業
製品
- R1520
- RCMS
エンドカスタマー
CPFL Energia–https://www.cpfl.com.br/
ブラジル最大級の民間電力グループの一つであり、複数州にわたる発電、送電、配電を担っている。同社は都市部と農村部双方において、数百万の住宅・商業・産業顧客にサービスを提供している。そのネットワークには変電所、再閉路装置、自動化設備などが混在しており、過酷な環境下でも確実に稼働しなければならない。規制対象の公益事業体として、CPFLはコスト管理を行いながら、サービスの継続性、安全性、効率性の向上に絶えず迫られている。
課題
CPFLは、都市部の配電キャビネットに設置された再閉路装置および自動化デバイス向けに、安全な4G/LTE接続とVPNサービスを必要としていた。従来のアプローチでは個別のルーターと時刻サーバーに依存しており、各サイトにおけるハードウェア数、配線の複雑さ、障害発生ポイントの増加を招いていた。同時に、運用チームは拡大を続ける広大な配電網全体において、現場通信やデバイスの健全性に関する明確で一元化された可視性を欠いていた。
結果
R1520とRCMSを標準化することで、CPFLはキャビネットごとにルーティング、VPN、時刻同期を単一デバイスに統合し、物理設計を簡素化するとともに設置作業を削減しました。保護・制御システムの通信はより一貫性と信頼性を高め、RCMSは中央監視・設定機能を導入したことで、サポートコストの削減と将来の展開に向けた再現可能なパターン構築に貢献しました。
密集した都市グリッドにおける保護と制御の近代化
CPFLエネルジアはブラジル最大級の電力配電網を運営し、数百万の住宅・商業・産業顧客にサービスを提供しています。都市部における中電圧設備（リクローザーや自動開閉器など）は、保護システム、故障隔離、迅速な復旧を支援するため、制御センターと確実に通信する必要があります。
電力会社が自動化システムを拡張・更新するにつれ、機器数、キャビネットスペース、運用上の複雑さを管理しつつ、セルラーネットワーク経由でフィールドデバイスを接続する再現性のある方法が必要となった。通信設計は、重要インフラに耐えうる堅牢性、大規模展開が可能な簡便性、運用チームが長期にわたりサポートできる透明性を兼ね備えている必要があった。
ビジネス上の課題
1. 重要な保護資産をオンライン状態に保ち、同期を維持する
再閉路装置と自動開閉器は、中電圧ネットワークの重要地点に設置されている。これらの装置では、保護や制御の障害が発生すると、家庭・企業・公共サービス向けの停電が即座に顕在化する。これらの装置は、遠隔計測データの送信、指令の受信、協調保護スキームへの参加を確実に行うために、信頼性の高い通信に依存している。通信リンクが切断されたり不安定になったりすると、運用者はリアルタイムの状況を把握できなくなり、障害発生時にはより遅い手動プロセスに頼らざるを得なくなる可能性がある。
接続性と同様に、時刻同期も基本となる要素です。イベントログ、故障記録、保護動作は一貫した時刻基準を共有しなければならず、これにより技術者は事象を正確に再現し、保護方式が意図した通りに動作していることを確認できます。別個の時刻サーバーを使用すると、この連鎖に新たな依存関係が生じます。この層での時刻ずれ、設定ミス、または障害は、高品質な現場データの価値を損なうリスクがあり、問題の診断や規制当局・内部関係者への性能証明を困難にします。
2. 大規模なキャビネットの複雑性と現場サポートの管理
ほとんどの都市部配電盤には、既に保護リレー、制御ハードウェア、電源装置、配線が混在している。従来のアーキテクチャでは、専用セルラーVPNルーターと独立型タイムサーバーを組み合わせたため、各配電盤におけるハードウェア数、配線量、電力消費が増加した。装置の増加は、限られた空間内で取り付けハードウェアの増設、発熱源の増加、潜在的な故障点の増加を意味した。追加される各ボックスには独自の設定とライフサイクル管理が必要であり、設置チームと保守チーム双方にとって摩擦要因となった。
運用面では、この複雑さがサービス提供コストの直接的な増加につながりました。現場技術者は各サイトで複数の機器に精通する必要があり、通信機器やタイミング機器のいずれかに障害が発生すると、基盤となる保護装置が正常に機能している場合でも現地訪問が必要となる可能性がありました。キャビネットが広範囲に分散するネットワークでは、こうした非効率性が積み重なり、出張対応の増加、障害調査時間の延長、計画的なアップグレードプログラムの複雑化を招いています。
3. フリートレベルの可視性と再現可能な設計パターンの獲得
CPFLの配電網は広範な地域と多数のサイトにまたがり、それぞれが固有の環境条件とアクセス制約を有しています。通信機器の健全性や構成を集中管理で可視化できないため、運用チームは問題発生箇所を推測する際に、SCADAからの警報や現地スタッフからの報告といった間接的な情報に頼らざるを得ませんでした。これにより予防保全が困難となり、特に通信障害が断続的に発生する場合、問題発生時の対応が遅延していました。
同時に、このユーティリティ企業は初期プロジェクトを超えて拡張可能な設計を必要としていた。 アドホックなキャビネット構築や単発の構成はパイロット段階では有効かもしれないが、数十から数百のサイトを長年にわたりサポートする必要が生じた場合、長期的な頭痛の種となる。CPFLが求めていたのは、繰り返し導入可能な標準化された通信基盤ブロックだった。つまり、エンジニアリングチームが信頼できるほど一貫性があり、運用チームが管理しやすいほど透明性が高く、かつ配電自動化ロードマップにおける将来のアップグレードをサポートできるほど柔軟性を備えた、ハードウェアと管理ツールの組み合わせである。
ソリューション概要
CPFL Energiaは、各拠点の中央通信ノードとしてRobustel R1520を採用することで、キャビネット設計の簡素化を図りました。このルーターは単一デバイスで、安全な4G/LTEバックホール、VPN終端、時刻同期機能を提供し、フィールドオートメーション機器を公衆セルラーネットワーク経由で制御システムに接続します。全フリートにわたる監視と設定はRCMSを通じて行われ、エンジニアは導入済みルーターを一元管理できる単一画面で操作できます。
実際には、R1520は保護装置または再閉路装置キャビネット内に設置され、イーサネット経由でローカル機器と接続します。電力会社の基幹ネットワークへ暗号化されたトンネルを確立し、SCADAデータと遠隔制御のための安全な経路を提供します。位置情報と時刻機能、SNTPを組み合わせて使用することで、接続機器に一貫した時刻源を供給し、イベントログと保護動作の同期を支援します。 RCMSを通じて、技術者は現場に出向くことなく、稼働中のルーターの確認、設定内容の閲覧、ファームウェアや設定変更のプッシュが可能です。
CPFL EnergiaがR1520を選んだ理由：
- 統合機能セット：R1520はセルラーVPNルーターと時刻同期ソースの両方として機能するため、別途NTPデバイスが不要となり、各キャビネット内の機器数を削減できます。
- 産業用環境向け工業デザイン：頑丈な筐体、拡張された温度範囲、柔軟な電源入力により、熱・振動・電気ノイズに曝される配電盤への設置に適している。
- セキュアなセルラー接続性：内蔵VPNサポートとファイアウォール機能により、CPFLは重要な通信を公衆4G/LTEネットワーク経由で転送しつつ、中央システムへのプライベートで制御された経路を維持することが可能となった。
- RCMSによる集中型フリート管理：RCMSは、大規模なルーター導入基盤を運用するために必要な可視性と遠隔管理機能を提供しました。これには、単一プラットフォームからのステータス表示、設定、ファームウェア管理が含まれます。
- 進行中のプロジェクトにおける拡張性：R1520とRCMSの組み合わせにより、CPFLは新規サイトと既存サイトの両方で活用可能な再現性のある基盤を構築し、長期的な送電網近代化計画を支えました。
主要な成果
CPFL Energiaの観点から、成功とは単に新しいハードウェアを設置すること以上の意味を持っていた。それは運用において信頼性が高く、大規模でも管理可能であり、コストと複雑さの観点から正当化できる通信パターンを必要とした。
- 将来の展開に向けた再現可能なパターン：この公益事業会社は、追加の変電所や自動化プロジェクトに適用可能な実証済み設計を確立したため、新たな展開ごとの設計労力を削減できる。
- 簡素化されたキャビネット構成：1台の装置がルーティング、VPN、時刻同期機能を提供するため、各リクローザーまたは自動化キャビネットにおける配線、電源供給、取付金具が削減されます。
- 保護と制御のためのより信頼性の高い通信：セキュアな4G/LTEリンクと一貫した時刻同期により、保護スキームの信頼性ある運用と故障事象の迅速な分析が実現されます。
- 運用可視性の向上：RCMSによる集中監視により、チームはインシデント報告を待つことなく、どのサイトが稼働中か、注意が必要なサイトはどれか、どの構成が使用されているかを把握できます。
- サイトあたりのライフサイクルコスト削減：デバイスの削減とリモート管理の強化により、導入時の初期費用と、現場の通信機器を維持するために必要な継続的な運用コストの両方を削減します。
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