Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Особенности внедрения цифровых систем передачи данных в энергетике

1 октября 2015 г. в 10:08

В связи с общей мировой тенденцией по увеличению информационных потребностей за последние 15-20 лет в России происходит модернизация сети связи в энергетике: выполняется замена устаревших сетей, создаются цифровые телекоммуникационные системы обработки и передачи данных. Результатом такой модернизации должна стать Единая технологическая система связи энергетики, необходимая для стабильной работы всей энергетической системы и ее компонентов в отдельности, а также для решения основных проблем существующей сети передачи данных.

Для решения проблемы отсутствия обмена данных, управления процессами и быстрого восстановления после аварий необходимо обеспечить новый уровень развития в управлении процессами передачи и распределения электрической энергии. Выполнить эту задачу способны цифровые подстанции, которые являются одним из ключевых элементов интеллектуальных энергетических систем. Под цифровой подстанцией понимается комплексное решение, построенное в соответствии с международными стандартами, в том числе с применением цифровых измерителей. Строительство таких подстанций дает массу преимуществ: повышается надежность функционирования оборудования, уменьшаются затраты на эксплуатацию оборудования, повышается эффективность.

Многофункциональные устройства автоматики совмещают в себе функционал контроллеров присоединения, коммуникационных серверов и устройств телемеханики, необходимых для мониторинга, измерений, переключений, в том числе и аварийных, в энергетической сети. Сотни датчиков для контроллеров, собирают необходимую информацию о состоянии энергосети и в виде дискретных (информационных) сообщений передают на сервер для обработки, хранения и отправки сообщений на АРМ. Передача данных также возможна на мобильные телефоны в виде коротких сообщений для информирования о процессах, проходящих в энергосети, также появилась возможность удаленного управления сетью с помощью функционала и программного обеспечения.

Для реализации проекта по внедрению цифровых систем и решения проблем низкоскоростного канала связи, большого количества помех в канале и отсутствия резервирования необходимо создать подходящую среду для цифровой передачи данных. На сегодняшний день наиболее оптимальной, высоконадежной, с большой пропускной способностью средой является оптоволокно. Преимущества оптоволокна, в сравнении с другими видами связи, энергетикам известны — это невосприимчивость к помехам и наводкам, отсутствие электропроводности, низкие потери, небольшие размеры и минимальный вес, а также большой срок службы.

Широкое применение получило одномодовое волокно, имеющее наименьшее километрическое затухание, с возможностью передавать агрегатный сигнал на большие расстояния — это сотни километров и гигабиты информации, передаваемой в секунду. Группой компаний «РусЭнерго- Мир» успешно создаются объекты связи для энергетики на основе оптоволокна. Волоконно- оптические линии прокладываются по существующим опорам ЛЭП от подстанции к подстанции, организуя среды для передачи различного трафика: пакетов с данными, голоса, сигнализации, релейной защиты и автоматики, телемеханики, АСКУЭ и других. Также для обмена информацией между энергетическими объектами используется технология ВЧ-связи, где данные передаются непосредственно по проводам ЛЭП. Каналы ВЧ-связи организуются по ЛЭП практически всех классов напряжения — от 35 до 1150 кВ. Как правило, на каждой линии создается хотя бы один канал ВЧ-связи.

Проблема

Пути решения

Низкоскоростной канал связи

Создание принципиально новой физической среды для передачи цифровых данных (ВОЛ С, РРЛ, спутниковая связь, сотовая связь, локальные сети

Большое количество помех в канале связи

Сбои в каналообразующем оборудовании

Отсутствие резервирования канала связи

Длительное восстановление (даже при наличии резервного канала)

Обеспечение нового уровня развития в управлении процессами передачи и распределения электроэнергии путем внедрения интеллектуальных энергетических систем, состоящих из многофункциональных программных комплексов и информационно управляющих систем (SCADA, RTSoft, АльфаЦентр и подобных)

Отсутствие обмена данных и его неэффективное использование через единую технологическую систему

По этим каналам передаются все виды информации, необходимой для управления работой отдельных энергосистем и объединений энергосистемы, как в нормальных режимах функционирования, так и в аварийных ситуациях.

На ЛЭП напряжением 110-1150 кВ наряду с релейными используются защиты, требующие передачи по ВЧ-каналу разрешающих или ускоряющих сигналов. С этой целью, а также для передачи сигналов прямого телеотключения, применяется специальная аппаратура передачи сигналов-команд. Она же используется для передачи команд в системах противоаварийной автоматики.

В результате применения цифровых технологий на высоковольтных сетях, сформировались новые требования к ВЧ-системам, телекоммуникационное оборудование на энергетических объектах использовало технологию воле.

ВЧ-каналы связи обладают малой пропускной способностью. В настоящее время передача данных и речи осуществляется по быстрым цифровым каналам, а сигналы и данные систем защиты передаются одновременно (параллельно) по ВЧ линиям и цифровым каналам (ВОЛС), образуя надежное резервирование.

Для резервирования организованы дополнительные каналы с помощью малых земных спутниковых станций на ПС и ЦУС. Такие сети построены на основе VSAT-терминалов двусторонней спутниковой связи, осуществляющей пакетирование интерактивного обмена данными, широкополосных IP-технологий, видеосвязи и телефонии общего или корпоративного пользования на единой VSAT-платформе. Системы позволяют организовать прямую связь с одним скачком и минимальной временной задержкой и повышают качество связи и, следовательно, рентабельность использования космического сегмента.

С появлением мобильной сети широкое применение в энергетике получила автоматизированная беспроводная система управления сетями коммерческого учета. Информация от приборов учета автоматически с заданной периодичностью передается по радиоканалу на концентраторы, а затем — по удаленным каналам связи в систему обработки данных.

Повышение дееспособности цифровых систем достигается путем резервирования с помощью дополнительного оборудования передачи, а также с отличной средой передачи, реализованной на основе спутниковых, радиорелейных, цифровых систем передач. Такой способ не позволяет остаться без связи при авариях на основных каналах связи. На среднем и верхнем уровнях систем используется работа в режиме горячего резервирования с временем восстановления трансляции данных не более 30 секунд, а на нижнем уровне — по технологии (PRP) параллельного резервирования сети, обеспечивается нулевое время перехода на резерв.

Параллельно с модернизацией цифровых систем передач происходит замена коммутационного оборудования (учрежденческо- производственных автоматических телефонных станций).

Устаревшие аналоговые системы меняются на цифровые и пакетные (IP-телефония) — это позволяет организовывать качественную собственную микросотовую сеть IP-DECT для предприятий с удаленными объектами (для ГЭС, АЭС и др.).

Среди сегодняшних примеров масштабной модернизации систем связи следует отметить федеральный проект «Устранение цифрового неравенства», в рамках которого для подвески волоконно-оптической линии связи используются энергетические объекты (линии электропередач), расположенные по всей стране. Следует отметить, что на сегодняшний день существенная доля внедрений современных технологий в России приходится на энергетику. Это позволяет решать важнейшие задачи оперативного управления. Накопленный опыт именно на энергетическом рынке позволит с успехом проводить модернизацию и в других отраслях производства. Переход с аналоговых на качественные цифровые системы связи предполагает большие перспективы для развития системы автоматизации энергетической сети в целом.

Сергей БУТЕНКО,
начальник сектора связи
Группы компаний
«РусЭнергоМир»

Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок»

Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок» №4 (64) июль-август 2015

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Преобразовательная техника

1. Цифровые системы возбуждения. 2. Частотно-регулируемые привода (ЧРП) и устройства плавного пуска (УПП), низкого и среднего напряжения до 20 МВт. Предлагаем к поставке всю гамму продукции Siemens, Schneider Electric, Phoenix Contact, Eaton, WAGO, Rockwell Automation, GE Fanuc, Rittal, ABB, General Electric, Вalluff, Allen-Bradley, AuCom, Ansaldo, Leroy Somer, AEG, Baumuller, Faurndau, T-T Electric, Menzel Electromotoren, CEAR, Stipaf, Oemer, VEM, WEG, TES, и других производителей.
Тарасов Сергей · ООО "ЭСМ" · Вчера · Россия · Нижегородская обл
Преобразовательная техника

ПРОДАМ: Инверторы и инверторные системы Штиль

Компания ЭЛМИКС поставляет: Инверторы и инверторные системы Штиль, которые предназначены для преобразования постоянного тока в переменный. Используются для построения систем электропитания в отрасли связи, информационных технологиях, промышленной автоматике, энергетике и транспорте. Данные изделия обеспечивают питание потребителей переменным током 50 Гц напряжением 220/380 В от источников постоянного тока напряжением 12, 24, 48, и 60 В (выпрямители, аккумуляторные батареи). На основе инверторов строятся модульные однофазные и трехфазные инверторные системы, обладающие уникальными техническими и массогабаритными характеристиками. Инверторы Штиль серии SL - это высокотехнологичные изделия, обладающие высокой надежностью и не имеющие аналогов на рынке электропитания.
Кауров Владимир · ЭЛМИКС · 27 февраля · Россия · г Москва
Инверторы и инверторные системы Штиль

ПРОДАМ: Интеллектуальный прибор учёта электроэнергии однофазный МИРТЕК-12-РУ-D17

Интеллектуальный прибор учёта электроэнергии однофазный для установки на DIN-рейку с универсальным сменным модулем связи. Комплектуется переходной пластиной для установки в шкаф (опционально). Соответствует требованиям Постановления Правительства РФ от 19.06.2020 № 890 «О порядке предоставления доступа к минимальному набору функций интеллектуальных систем учёта электрической энергии (мощности)». Ключевые особенности: Основные интерфейсы связи: — Оптопорт; — RS485. Интерфейсы сменного модуля связи: — Радиоинтерфейс 433 МГц; — GSM (Стандарты GPRS/3G/4G/LTE); — Комбинированный GSM/GPRS + RS485; — Комбинированный GSM/GPRS + NB-IoT. Счётчик соответствует: — ГОСТ 31818.11-2012; — ГОСТ 31819.21-2012; — ГОСТ 31818.23-2012; — ГОСТ 32144-2013; — ГОСТ 30804.4.30-2013; — ГОСТ Р 58940-2020. Учёт количества электроэнергии нарастающим итогом суммарно и раздельно: независимо от тарифного расписания и по действующим тарифам на начало суток / месяца. Возможность хранить показания на начало суток (за 128 суток), на начало месяца (за 36 месяцев). Настраиваемый профиль нагрузки: кроме 30-минутного, возможна установка интервала усреднения — 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60 минут. Удобство считывания данных с графического ЖКИ. Гибкость настройки выводимой информации. Установка внешней сменной батареи на срок до 16 лет Расширенный диапазон измерения напряжения от 0,55 до 1,3 Uном (опционально). Электронные пломбы на корпусе, крышке зажимов и отсеке сменного модуля. Прозрачная клеммная крышка. Встроенное реле управления нагрузкой. Аппаратная блокировка встроенного реле управления нагрузкой. Гибкая настройка тарифного расписания. Поддерживаемые протоколы передачи данных: «МИРТЕК», СПОДЭС (ГОСТ Р 58940 2020). Журналы событий соответствуют ГОСТ Р 58940-2020, количество записей — не менее 500 событий. Сменный модуль связи: Отдельная электронная пломба отсека модуля связи. Исполнение с внутренней, угловой или внешней антенной. Универсален для приборов учёта...
Лукьянов Алексей · МИРТЕК · 27 марта · Россия · Ростовская обл
Интеллектуальный прибор учёта электроэнергии однофазный МИРТЕК-12-РУ-D17

ПРОДАМ: Регуляторы мощности: аналоговые и цифровые (н/м)

Регулятором мощности называется электронное устройство, которое пропускает в нагрузку определенную часть каждого поступившего из сетевого напряжения полупериода. При этом изменяется среднее значение выходного напряжения. Регулятор мощности с фазовым управлением нужен для регулировки мощности оборудования от нуля до максимального значения (мощность, как при прямом подключении к сети). Регулятор мощности с фазовым управлением нужен для регулировки мощности оборудования от нуля до максимального значения (мощность, как при прямом подключении к сети). иристорный регулятор мощности Тиристорный регулятор мощности – это современный класс регуляторов для сети переменного тока. Главным элементом этого устройства является тиристор. Он подключен последовательно с нагрузкой. Тиристор может быть в закрытом или открытом состоянии. Открывается он, когда напряжение в нем соответствует необходимой полярности. Когда ток равняется нулю в конце полупериода сетевого напряжения, тиристор закрывается. Мощность в нагрузке регулируется путем изменения момента времени включения. Аналоговый и цифровой регулятор мощности В зависимости от способа увеличения мощности в нагрузке различают 2 типа аналоговых регуляторов мощности: с фазовым управлением; с управлением с коммутацией при переходе тока через ноль. Цифровой регулятор является универсальным. Пользователь может выбрать способ управления и входной управляющий сигнал. Микропроцессор контролирует все параметры. Минус цифрового регулятора в его стоимости, которая выше, чем у аналогов. Для контроля уровня входного напряжения в регуляторе имеется особая схема. Она отслеживает окончание одного полупериода и начало другого. В этот момент в аналоговом регуляторе мощности происходит заряд разряженного времязадающего конденсатора. Этот момент в цифровом регуляторе создается прерыванием, в котором микропроцессор сбрасывает счетчик-таймер и отсчитывает время инкреминацией счетчика. Когда в аналоговом регуляторе достигается...
Регуляторы мощности: аналоговые и цифровые (н/м)

ПРОДАМ: Интеллектуальный прибор учёта электроэнергии трёхфазный МИРТЕК-32-РУ-D37

Интеллектуальный прибор учёта электроэнергии трёхфазный для установки на DIN-рейку с универсальным сменным модулем связи. Комплектуется переходной пластиной для установки в шкаф (опционально). Соответствует требованиям Постановления Правительства РФ от 19.06.2020 № 890 «О порядке предоставления доступа к минимальному набору функций интеллектуальных систем учёта электрической энергии (мощности)». Основные интерфейсы связи: — оптопорт; — RS485. Интерфейсы сменного модуля связи: — радиоинтерфейс 433 МГц; — GSM (Стандарты GPRS/3G/4G/LTE); — комбинированный GSM/GPRS + RS485; — комбинированный GSM/GPRS + NB-IoT. Счётчик соответствует: — ГОСТ 31818.11-2012; — ГОСТ 31819.21-2012; — ГОСТ 31818.23-2012; — ГОСТ 32144-2013; — ГОСТ 30804.4.30-2013; — ГОСТ Р 58940-2020. Учёт количества электроэнергии нарастающим итогом суммарно и раздельно: независимо от тарифного расписания и по действующим тарифам на начало суток/месяца. Возможность хранить показания на начало суток (за 128 суток), на начало месяца (за 36 месяцев). Журналы событий соответствуют ГОСТ Р 58940-2020, количество записей — не менее 500 событий. Удобство считывания данных с графического ЖКИ. Гибкость настройки выводимой информации. Установка внешней сменной батареи на срок до 16 лет. Расширенный диапазон измерения напряжения от 0,55 до 1,3 Uном (опционально). Электронные пломбы на корпусе, крышке зажимов и отсеке сменного модуля. Прозрачная клеммная крышка. Встроенное трёхфазное реле управления нагрузкой. Аппаратная блокировка встроенного реле управления нагрузкой. Наличие двух дискретных входов и двух дискретных выходов (опционально). Настраиваемый профиль нагрузки: кроме 30-минутного, возможна установка интервала усреднения — 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60 минут. Поддерживаемые протоколы передачи данных: «МИРТЕК», СПОДЭС (ГОСТ Р 58940 2020). Поддержка протокола ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006 и ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2006 (опционально). Сменный модуль связи: Отдельная электронная...
Лукьянов Алексей · МИРТЕК · 27 марта · Россия · Ростовская обл
Интеллектуальный прибор учёта электроэнергии трёхфазный МИРТЕК-32-РУ-D37
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.