Revolution bei Zeit in Stromnetzen: Siprotec 5: Präzise Zeitsynchronisation neu gedacht
Mit den neuen Siprotec 5 PTP Grandmaster Clocks präsentiert Siemens eine Technologie, die präzise Zeitsynchronisation selbst unter extremen Bedingungen sicherstellt. Die Lösung schützt digitale Schaltanlagen vor Ausfällen, erhöht die Cybersicherheit und eliminiert die Risiken externer Störungen – ein zentraler Baustein für die Energieinfrastruktur der Zukunft.
Digitale Stromnetze sind auf exakte Zeitinformationen angewiesen. Schutzsysteme müssen Messwerte exakt zuordnen können, damit Fehler schnell erkannt und korrekt isoliert werden. In vielen Prozessbusanwendungen steht jedoch nicht die globale Zeit im Vordergrund, sondern eine lokal stabile und hochpräzise Synchronisation.
Mit den neuen Siprotec 5 Grandmaster Clocks trennt Siemens erstmals klar zwischen globaler Zeitsynchronisation und der Synchronisation der Abtastwerte. Die Geräte arbeiten nach dem Precision Time Protocol IEEE 1588v2 und nutzen interne Oszillatoren als hochstabile Referenz. Dadurch sind sie unabhängig von externen Global Navigation Satellite System-Zeitsignalen und deren bekannten Risiken.
Schutzfunktionen bleiben aktiv – selbst bei Zeitquellenwechsel
Ein zentrales Merkmal der neuen Lösung ist die zum Patent angemeldete Technologie für eine unterbrechungsfreie Umschaltung von Grandmaster-Clocks.
Kehren Primäruhren nach einer Störung zurück, synchronisieren sie sich zunächst mit der aktuell aktiven Backup-Quelle, bevor sie erneut die Führung übernehmen. Dieser kontrollierte Übergang verhindert Zeitbasis-Sprünge, die in herkömmlichen Architekturen durch falsche Resynchronisation zu temporären Deaktivierungen von Schutzfunktionen führen können.
Damit bleiben Schutzmechanismen durchgehend verfügbar – ein entscheidender Vorteil für Netze, die im Millisekundenbereich reagieren müssen.
Cybersicherheit durch strikte Netztrennung deutlich erhöht
Die neue Architektur ermöglicht es zudem, Prozessbusnetzwerke vollständig autark zu betreiben. Da die lokal erzeugte Zeitquelle nicht auf externe GNSS-Signale (Global Navigation Satellite System) angewiesen ist, benötigt das Prozessnetz keine Schnittstellen zur Außenwelt.
Diese Isolation stärkt die Cybersicherheit erheblich. Angriffe über manipulierte Zeitsignale, Spoofing oder Jamming verlieren ihre Relevanz. Gleichzeitig wird die Angriffsfläche für Eindringversuche reduziert, da keine externen Zeitreferenzen mehr integriert werden müssen.
Risiken herkömmlicher Global Navigation Satellite System-Lösungen entschärft
Digitale Umspannwerke setzen häufig auf redundante GNSS-basierte Grandmaster-Clocks. Trotz Redundanz bleiben sie verwundbar:
- Naturphänomene wie Sonnenstürme können Signale stören
- Absichtliche Manipulationen wie Jamming und Spoofing führen zu falschen Zeitinformationen
- Unsynchrone Rückkehr von Primäruhren erzwingt Resynchronisationen der Merging Units
Diese Vorgänge können Schutzfunktionen kurzzeitig deaktivieren oder Fehlalarme auslösen – mit möglichen Auswirkungen auf Netzstabilität und Betriebskosten. Die neue Siprotec 5 Lösung eliminiert diese Risiken durch interne Zeitquellen, kontrollierte Umschaltmechanismen und eine klare Netzsegmentierung.
Grundlage für sichere Energieinfrastrukturen der Zukunft
Siemens adressiert mit der neuen Technologie eine der zentralen Schwachstellen digitaler Schaltanlagen. Schutzfunktionen bleiben selbst bei Zeitquellenwechseln aktiv, während Prozessbusnetzwerke durch ihre Autarkie besser gegen Angriffe geschützt sind.
„Diese Technologie adressiert direkt eine der kritischsten Schwachstellen digitaler Umspannwerke“, erklärt Onyeche Tifase, Vice President Product Lifecycle Management bei Siemens Smart Infrastructure. Sie betont die Bedeutung stabiler Zeitsynchronisation für sichere, nachhaltige Energiesysteme.
Die Siprotec 5 Plattform zeigt, wie modernisierte Zeitsynchronisation die Digitalisierung der Energienetze voranbringt – widerstandsfähig, sicher und bereit für die Anforderungen der nächsten Generation.
Prozessbus-Lösung Siprotec 5 mit Grandmaster Clock: Die Merging Unit digitalisiert die Messwerte der Messwandler und überträgt sie als Abtastwerte-Datenstrom über Ethernet an die Siprotec 5 Schutzgeräte.
