Лифанов Е.И., директор Инженерно-производственного центра АИИС (АСКУЭ) Эльстер Метроника

Уважаемые коллеги! Я хотел бы отметить, что 2005 год можно считать, определенным юбилеем. Достигнуты потрясающие результаты в электронике, в телекоммуникациях, которые обеспечили компьютерные технологии. Тем не менее, вряд ли стоит ожидать каких-то новых технологий в производстве электроэнергии, которые будут играть значительную роль. Конкуренция за ресурсы увеличится, цена за электроэнергию будет расти.

Поэтому независимо от того, какие сейчас принимаются решения, насколько будут изменяться требования, жизнь заставит учитывать электроэнергию лучше, чем мы это делаем сейчас. Процесс учета, включая и эксплуатацию систем АСКУЭ, необходимо будет оптимизировать. Под этим углом вопросы будущего АСКУЭ давайте и рассмотрим.

Цели измерений
Основные цели создания систем АСКУЭ – это финансовые расчеты, управление экономикой и управление технологией (рис.)

Первая цель современными АСКУЭ практически достигнута. Коммерческий учет, измерение электроэнергии, газа, тепла, воды служит для финансовых взаиморасчетов между производителями и потребителями энергоресурсов.

Для целей управления экономикой, а именно оптимизации экономической деятельности проводятся практически те же самые измерения мощности, тока, напряжения. Их отличает частота (в районе 1 мин), с которой эти измерения проводятся и обрабатываются.

Для целей управления технологией частоты измерений требуются намного выше (меньше 1 сек.). Задачи, которые решаются на основе этих измерений, превращают чисто измерительную систему в систему автоматизированного управления, в информационную измерительную систему.

Основные задачи АСКУЭ

• Коммерческие расчеты
• Мониторинг потребления по технологическим операциям
• Прогноз нагрузок
• Расчет потерь
• Обнаружение сверхнормативных потерь
• АСОДУ (автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления).

Традиционно, с того момента, как мы (Эльстер Метроника) начали заниматься системами АСКУЭ, мы под ними понимали в первую очередь системы контроля и учета электроэнергии. И мы поставили перед собой задачу развития измерений на базе цифровых технологий, которые позволяют устранить ошибки, существенно уменьшить стоимость эксплуатации системы и давать в большей степени защищенную и легитимную информацию для конечных потребителей, на которой решаются целевые и прикладные задачи.

Одно из основных направлений, которое нами развивается – это построение системы полностью на платформе Windows и Oraclе и с использованием только широко производимой вычислительной техники.

Мы разработали программное обеспечение, которое достаточно легко переносится с одного железа на другое. И так как динамика смены оборудования в промышленности в основных технологиях имеет больший цикл, нежели в информационных технологиях, с ними связанных, то невозможно сегодня сказать, что вот такого определенного ресурса будет достаточно завтра, послезавтра.

Тем не менее, сегодня мы можем гарантировать, что последние платформы, которые мы взяли, прослужат долго, и модернизация будет идти только за счет программного обеспечения. Каждый из УСПД, который устанавливается на подстанции, по сути дела стал промышленным сервером, специализированным по функционалу и по тем задачам, которые на нем решаются. Он позволяет строить иерархические системы с описанием всех необходимых параметров этих систем и в дальнейшем функционировать с более высокими уровнями.

На всех уровнях работает Альфа ЦЕНТР, который сам по себе в структуре, логической и физической топологии образовывает многоуровневые иерархические системы. При этом возможна передача информации с нижнего уровня на верхний и затем распределение ее по каким-то средним уровням, возможно всплывание этой информации от уровня к уровню, возможна передача информации по инициативе с нижнего уровня.

Характеристики системы
Основные характеристики систем АСКУЭ, которые реализованы Эльстер Метроника и должны быть реализованы во всех системах будущего приведены рядом (см. рис. 2).

Прежде всего, я хотел бы отметить, что все измерения в системе синхронны, вся система живет в едином времени и все измерения основаны на цифровой обработке сигналов. Это важные вещи, потому что они влияют на метрологию и на те задачи, которые решает система, начиная с простейшей, например, расчет балансов, причем балансов не месячных, не суточных, а получасовых и даже с меньшим циклом.

Далее, цифровые интерфейсы передачи данных. При этом можно все-таки утверждать, что все измерения заканчиваются на счетчике. Большая часть тех счетчиков, которые присутствуют на рынке, прописана у нас в программном обеспечении.

Все наши системы, работая с различными счетчиками, имеющими цифровые интерфейсы, имеют возможность работы с телеметрическими выходами любых датчиков. Таким образом, объектовый уровень в такой системе может строиться на основе разных, практически любых существующих на сегодняшний день измерителей.

Мы поставили перед собой цель создать многоуровневую систему с распределенной обработкой данных, которая могла бы адаптироваться под любую структуру объектов с учетом специфики их хозяйствования. Каждая такая система разбивается на определенный ряд уровней, которые обмениваются друг с другом информацией. При этом каждый уровень должен быть носителем какой-то доли самой главной информации, которую можно в любой момент с этого уровня извлечь. На практике мы не встречали более пятиуровневой системы.

Все последние версии программного обеспечения на всех уровнях, исключая, естественно, только счетчики, позволяют работать в автоматическом режиме с резервными каналами, которые находятся в горячем резерве. GSM, оптика, выделенные линии – используются все имеющиеся каналы связи.

На каждый уровень обеспечивается хороший многоканальный доступ от потребителя. Это тоже принципиально, потому что позволяет достаточно гибко строить систему. Изначально предусмотрено глобальное кодирование, что позволяет строить большие распределенные системы с разграничением прав на производимые операции непосредственно в системе и на доступ к информации под паролем. Теперь каждому потребителю выдается информация, только соответствующая его паролю, фиксируется время по какому каналу эта информация получена.

Возможность шифрования данных. Ее включали изначально, но на сегодняшний день этот вопрос остро не стоит. Возможно, в дальнейшем при развитии телекоммуникаций и сетей доступа это понадобится. При этом, мы имеем кроме собственно шифрования еще дополнительные положительные эффекты, связанные с уменьшением объема передаваемой информации.

Диагностика работоспособности хотя и является прикладной задачей, но, безусловно, крайне важна для нормальной эксплуатации системы. Мы придаем должное внимание контролю полноты данных, достоверности результатов измерения, контролю несанкционированного доступа, дублированию архивов. Все эти характеристики систем соответствует и требованиям НП "АТС" и нашим тенденциям.

Я также хотел бы отметить, что в последнее время были реализовали задачи веб-сервер на уровнях УСПД и учет состояния электрической сети.

Учет состояния электрической сети с точки зрения архитектуры этой части системы и программного обеспечения реализован как минимум двумя способами. Первый из них позволяет работать с дискретностью до 1 миллисекунды. Второй с более высокой. Первый может быть использован для задач телемеханики, второй только в основном для коммерческого и технического учета, для решения задач, например, входного выключателя. Архитектурно система будет иметь несколько иной вид.

Структура системы
Кроме модернизации линейки низового оборудования, связанной со счетчиками и УСПД, программного обеспечения мы работаем и над топологией систем.

На рисунке 3 представлена типичная архитектура. УСПД обозначены как промышленные серверы, позволяющие осуществлять разнообразные коммуникации по различным каналам, используя промышленный Ethernet, медь, оптоволокно, радио. УСПД также обеспечивают решение локальных прикладных задач, типа расчетов баланса, потерь в сегментах сети, расчеты виртуальных счетчиков, вызванных, например, переключением коммутаторов в электрической схеме, т.е. уже на выходе данного объекта считают мощность и электроэнергию, а не в месте присоединения.

УСПД принимает на себя сигналы от датчиков коммутационных аппаратов, в нем существует описание на языке релейных диаграмм электрической сети данного объекта, и ее постоянно мы можем отслеживать. Все эти данные сконцентрированы в одном УСПД, который обеспечивает все коммуникации на верхнем уровне с любым потребителем информации.

Перспектива
Где-то год назад мы поставили задачу внести определенную изюминку в построение систем там, где требуется высокая надежность и практически безостановочный режим работы. При этом мы не шли с позиции отбора комплектующих. Эта работа ведется постоянно. Мы решили идти системным путем. Суть его заключается в горячем резервировании счетчиков и интеллекта на уровне объекта, в данном случае это УСПД. При этом надежность возрастает на порядки.

Я считаю неоправданным подход, по которому сейчас идут многие, стремясь сэкономить бюджет на технике и на системных решениях. Более качественные решения позволяют в конечном итоге иметь меньшие эксплуатационные затраты, обеспечить более продолжительный период активной жизни системы. Сейчас мы убеждаем заказчика более внимательно относиться к архитектуре будущей системы.

Вернемся к структурной схеме перспективной АСКУЭ (см. рис.4). Нам пришлось существенным образом доработать программное обеспечение. Теперь данные, во-первых, могут собираться разными путями. Во-вторых, собираются в режиме, когда один УСПД работает в активном режиме, а второй в пассивном, находясь в состоянии наблюдения за работой первого. Между ними обеспечивается обмен базами данных, т.е. с минимальной задержкой, второй УСПД имеет ту же информацию, что и первый. В случае выхода УСПД из строя моментально второй УСПД подхватывает данную задачу.

При этом на каждую точку измерения ставится два, можно одинаковых, можно неодинаковых, счетчика. Один счетчик, если это коммерческий учет, является расчетным, второй является контрольным. При этом в случае выхода из строя счетчика переключение тут же происходит на информацию, которая всегда собирается с другого. Информация собирается всегда с двух счетчиков.

Если при этом обеспечивается полная обвязка объекта с точки зрения точек учета, то появляется возможность включения третьего виртуального измерения и появляется возможность дополнительного тестирования всей информации. Так как в систему можно собирать и токи, и напряжение, о чем шла речь выше, то появляется дополнительная контрольная информация для стабилизации этих данных.

При этом мы считаем, что прибор измерения будущего должен вести журнал событий, рассчитывать потери на участке сети и совмещать в себе функции:
1. Счетчика электроэнергии классов 0.2S
2. Датчика телеметрии
3. Измерителя и анализатора качества электроэнергии
4. Цифрового осциллографа.

Тогда появляется возможность создания совершенно новой системы учета с уникальными характеристиками. А именно, более чем на два порядка высокая надежность, работа в интересах всех прикладных задач, начиная с коммерческого, технического учета, задач связанных с мониторингом разных целей, задач телемеханики и задач автоматизированного диспетчерского управления.

Полностью презентация в формате PDF 796 Kb


10.2005

Версия для печати