Принципы построения систем сбора и передачи информации для объектов электроэнгергетики

Асп. Ханмагомедов А.Х., проф. Хасцаев Б.Д.

Кафедра промышленной электроники.

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)

Рассмотрены вопросы проектирования современных систем сбора и передачи информации, используемых в электроэнергетике. Предложена трехуровневая архитектура этих систем.

Установление рыночных отношений в электроэнергетике, особенности функционирования рынков электрической энергии, мощности и услуг предъявляют соответствующие требования к развитию инфраструктуры рынка, особенно к ее основной части – системам сбора и передачи информации (ССПИ). Необходимое количество информации, обусловленное составом и качеством данных, темпами их поступления в ССПИ, возросло на несколько порядков.

2 Труды молодых ученых  № 1,  2008

Нам представляется, что все недостатки существующих ССПИ, фактически представляющих собой системы телемеханики, определяются принципами ее построения. Для примера на рис.1 показан типовой тракт телеизмерений (телесигнализации, телеуправления). Он состоит из измерительных трансформаторов (ИТ), измерительных преобразователей (ИП), устройства телемеханики (УТМ), центральной приемопередающей станции (ЦППС), цепей подключения и каналов передачи данных.



Рис.1. Типовой тракт телеизмерений.

Приведем перечень основных недостатков:

- низкая надежность, связанная с большим количеством элементов тракта;

- высокая погрешность (по отмеченным причинам);

- значительная стоимость канала связи при большом количестве собираемых данных;

- существенные затраты на монтаж, наладку, метрологическую аттестацию и эксплуатацию;

- закрытость системы, обусловленная уникальностью протоколов, и др.

Перечисленные недостатки усугубляются следующими факторами:

- в эксплуатации находится более 80 различных типов УТМ;

- более половины устройств отработало нормативные сроки эксплуатации (для сетей 220 – 750 кВ эта доля достигает 80 %);

- все устройства рассчитаны для работы с узкополосными последовательными каналами передачи данных.

Наиболее эффективными способами устранения названных недостатков являются [1,2]:

- организация высокопроизводительных цифровых каналов передачи данных с использованием наиболее современных технологий и средств;

- концентрация сбора необходимых данных и их обработки в приборах, устанавливаемых на оборудовании подстанций (электрических станций).

С учетом отмеченного, на рис.2 предлагается пример современного подхода построения тракта телеизмерений, основанного на использовании интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ).



Рис.2. Современный тракт телеизмерений.

Необходимо отметить следующее: системы, основанные на современных ИЭУ, могут в одном устройстве дополнительно реализовывать функции фиксации параметров аварийных режимов, их цифровой регистрации, измерять параметры качества и многое другое.

С учетом современной тенденции к оснащению силового оборудования интеллектуальными устройствами (так называемый встроенный интеллект), архитектура современной ССПИ объектов электроэнергетики может быть представлена трехуровневой системой.

1. Уровень процессов (нижний) составляют различные средства для преобразования сигналов и интерфейсов, управления исполнительными устройствами, как встроенные в технологическое оборудование, так и монтируемые автономно.

2. Уровень присоединений (средний) составляют интеллектуальные электронные устройства, выполняющие все (или часть) функции измерения, контроля, защиты и управления оборудованием присоединения.

3. Подстанционный уровень (верхний) составляют вычислительные устройства, реализующие функции концентрации данных, их обработки, хранения, защиты, обеспечения доступа, широкий ряд технологических функций уровня подстанции. Чтобы отличать современную систему автоматизации от существующих систем телемеханики, такое устройство верхнего уровня можно назвать процессором передачи данных (ППД).

Пример архитектуры ССПИ показан на рис. 3.



Рис.3. Пример архитектуры ССПИ с улучшенными возможностями.

Система состоит из модульного распределительного устройства (МРО), устройства релейной защиты (РЗ), устройства измерения и управления (УИУ), автоматизированного рабочего места (АРМ), процессора передачи данных (ПДД) и каналов связи через сеть Ethernet.

Процессор передачи данных может функционировать как клиент-сервер, концентратор данных, архив подстанции, программируемая логическая платформа, шлюз, маршрутизатор, переключатель линий связи или станция синхронизации, обеспечивая доступ к этим данным для ведущих узлов других систем и других пользователей.

Список литературы

Ишкин В.Х. Концепция развития единой сети электросвязи электроэнергетики. М., 1999.

Основные положения по объемам средств телемеханики и связи в энергетических системах. М., 1996.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.skgtu.ru/