Коммуникационное оборудование – это важная составляющая любой системы сбора данных и управления. Потребность в нём может быть обусловлена многими факторами. Например, технология передачи данных Ethernet предполагает факт наличия сетевых концентраторов, к которым подключаются оконечные устройства. На данный момент концентраторами служат коммутаторы (устройства второго уровня). Они в отличие от простых разветвителей (хабов) работают с содержимым передаваемых пакетов. Они используют поле физического адреса назначения (MAC) пакета для установки независимых каналов между портами. Это значительно повышает пропускную способность коммутатора. Компания MOXA производит коммутаторы в промышленном исполнении с поддержкой ряда технологий, повышающих надежность сетей, а также гигабитные коммутаторы и коммутаторы с поддержкой PoE.
Интерфейсам полевых шин, в основании которых лежит витая пара, не нужны специальные сетевые устройства, но их топология имеет свои физические ограничения. Их можно преодолеть, применяя соответствующие повторители. Зачастую в условиях одного проекта приходится применять оборудование с разнотипными интерфейсами или протоколами. В этом случае возникает потребность в конвертерах и шлюзах. Для стыковки ПК и полевой шины используются специальные интерфейсные платы.
В процессе создания сетей для сбора данных возникают различные подзадачи. Поэтому компании разработали широкую номенклатуру коммуникационных устройств промышленного класса для интерфейсов RS-232/485/422, Ethernet, CAN, PROFIBUS и FRnet c поддержкой соответствующих протоколов на их основе (DCON, Modbus-RTU, Modbus-TCP, CANopen, DeviceNet, PROFIBUS).
Большинство из задач, решаемых в процессе, - типовые, в связи с этим многие из устройств имеют законченный функционал. При этом всё же могут возникать ситуации, в которых готовое решение не предусмотрено. Для таких случаев используются программируемые устройства, для которых функционал устанавливается разработчиком.
Автоматизированное управление энергообъектами – это комплексная задача, в основе решения которой зачастую лежит специализированный программно-технический комплекс от проверенного разработчика. ПТК «UniSCADA», разработанный компанией Релематика, может применяться для построения АСУ ТП подстанций, электрической части электростанций, многоуровневых систем АСДУ и систем энергоснабжения предприятий.
Подробное описание функциональных возможностей и компонентов ПТК – в Сборнике технических описаний для автоматизации объектов.
Для реализации АСУ используются шкафы связи и серверные, разработанные и произведенные Релематикой. В состав шкафов, как правило, входит оборудование сторонних производителей, которое применялось в процессе проведения аттестации ПТК на предприятие. Ниже представлены типовые схемы АСУ ТП подстанций с применением оборудования Moxa в качестве коммуникационных устройств и серверов системы управления.
1. Структурная схема АСУ ТП подстанций с резервированием RSTP (I архитектура, без Goose и SV).
2. Структурная схема АСУ ТП подстанций с резервированием по протоколу PRP (II архитектура, без SV).
Контроллеры присоединения, шлюзы «UniSCADA» и серверы АСУ ТП поддерживают PRP и подключаются к двум независимым PRP кольцам. При необходимости подключения к PRP сетям оборудования без поддержки PRP могут быть применены дополнительные Redbox.
В обеих схемах для организации среды передачи данных могут быть задействованы коммутаторы Moxa серии РТ-7000, поддерживающие функции резервирования по протоколам RSTP, Turbo Ring и Turbo Chain.
Для ограничения доступа к внутренним подсистемам и осуществления маршрутизации и фильтрации трафика используются маршрутизаторы серии EDR-G902/903.
В качестве АСУ ТП сервера выступает промышленный компьютер DA-820C, поддерживающий возможность установки модуля расширения с поддержкой технологий PRP/HSR для подключения напрямую в PRP подсети.
Оборудование Moxa
PT-7528-24TX-HV-HV - Управляемый Ethernet-коммутатор в стойку 19", 24 медных порта Fast Ethernet и 4 комбинированных порта Gigabit Ethernet. Соответствует стандартам МЭК 61850-3 и IEEE 1613 для применения на подстанциях и имеет диапазон рабочих температур -40 ~ 85°C и резервированное питание.
PT-7728-F-HV-HV - Управляемый Ethernet-коммутатор в стойку 19" в модульном исполнении, до 24 портов Fast Ethernet и 4 портов Gigabit Ethernet. Соответствует стандартам МЭК 61850-3 и IEEE 1613 для применения на подстанциях и имеет диапазон рабочих температур -40 ~ 85°C и резервированное питание.
EDR-G903 - Промышленный маршрутизатор с 2 независимыми WAN-интерфейсами, поддержкой Firewall, VPN, NAT, статической маршрутизации и RIP V1/V2, OSPF, а также с поддержкой функции резервирования маршрутизатора по протоколу VRRP.
DA-820C-KL7-HH - Стоечный компьютер с процессором Intel Core i7-7820EQ, с портами VGA и HDMI, 4 медными портами Gigabit Ethernet, 4 слотами для установки HDD/SSD. Соответствует стандартам МЭК 61850-3 и IEEE 1613 для применения на подстанциях и имеет резервированное питание.
DA-PRP-HSR - Модуль расширения для компьютеров серии DA-820, 2 порта Gigabit Ethernet для подключения в сети PRP/HSR.
Оборудование Moxa в составе ПТК было аттестовано в Россетях и успешно внедряется в системы АСУ ТП подстанций по всей России.
ООО «Релематика» — один из ведущих российских разработчиков и производителей современных цифровых устройств, комплексов релейной защиты и автоматики для автоматизации энергообъектов всех уровней напряжения. Оборудование производства компании Релематика соответствует мировым стандартам и сертифицировано в ПАО «Россети».
ООО «Башкирэнерго» - дочернее предприятие АО «БЭСК», входящего в АФК «Система», входит в десятку лучших электросетевых компаний России «Рейтинга качества услуг по технологическому присоединению к электросетям». ООО «Башкирэнерго» оказывает услуги по передаче электроэнергии по линиям напряжения 110кВ и ниже до потребителя, а также осуществляет присоединение потребителей к электрическим сетям. Организация обслуживает 245 подстанций 110 кВ, 330 подстанций 35 кВ и 22642 трансформаторныхяяяяя пункта 0,4/6/10 кВ.
АСКУЭ – это автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, обеспечивающая дистанционный сбор данных с интеллектуальных приборов учёта, передачу полученной информации в центр сбора данных и обработку переданных данных с целью оптимизации учёта и энергопотребления.
Система АСКУЭ имеет трехуровневую архитектуру. Нижний уровень - интеллектуальные приборы учёта электроэнергии с цифровыми выходами. Средний уровень – устройства сбора данных и передачи их в центральный узел обработки информации. Именно на этом уровне применяется оборудование Moxa: различные преобразователи интерфейсов, а также коммутаторы и модемы для организации каналов передачи собранной информации. Верхний уровень представляет из себя программный комплекс в центральном узле сбора и обработки информации.
Специалистами компании ООО «Башкирэнерго» были разработаны типовые схемы для систем учета электроэнергии, которые вошли в список типовых решений подстанций 6 – 100 кВ стандарта СТО ФСК.
Схема 1: Структурная схема системы учета электроэнергии на распределительных пунктах и трансформаторных подстанциях 10 (6) кВ на оборудовании MOXA.
Схема 2: Структурная схема системы учета электроэнергии на подстанциях 110/35 кВ.
Проводные каналы связи, организованные через коммутаторы серии EDS-400A, являются основными. В случае возникновения обрыва соединений, данные передаются по резервным сотовым каналам через модемы OnCell G3000. Преобразователи интерфейсов серии NPort IA-5000 осуществляют интеграцию счетчиков с последовательными интерфейсами RS-485 в единую сеть Ethernet.
Оборудование Moxa:
EDS-408A– Управляемые коммутаторы с 8 портами 10/100BaseTX или 6 портами 10/100BaseTX и 2 портами 100BaseFX с расширенным диапазоном температур -40 ~ +75. Поддерживает протоколы резервирования RSTP, Turbo Ring/Chain, технологию VLAN, QoS, синхронизацию SNTP, NTP Server/Client и пр.
OnCell G3150A-LTE-EU-T – Сотовый LTE-модем с интерфейсами Ethernet и RS-232/422/485, двумя сим-картами, с расширенным диапазоном температур -40 ~ +75.
NPort IA-5000 – Преобразователи RS-232/422/485 в Ethernet (медный или оптический) с расширенным диапазоном температур -40 ~ +75.
Количество электросчетчиков, включенных в автоматизированную систему контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) ООО «Башкирэнерго» превысило 250 тысяч. На сегодняшний день в работе более 330 тысяч каналов учета электроэнергии. Другими словами, это количество «умных» электросчетчиков, способных учитывать электроэнергию по четырем каналам учета, заменяя четыре обычных электросчетчика.
За 2019 год в Уфе установлено почти 20 тысяч «интеллектуальных» приборов учета. По словам начальника отдела организации транспорта электроэнергии ООО «Башкирэнерго» Андрея Кузнецова, с текущего года основные силы персонала предприятия направлены на контроль работоспособности с ежесуточным опросом электросчетчиков.
Ежедневный контроль балансов отпускаемой и потребляемой электроэнергии позволяет своевременно выявлять несанкционированные присоединения к электросети или вмешательства в работу приборов учета. Благодаря этому снижаются потери электроэнергии, повышается надежность и качество отпускаемой потребителям электроэнергии.
На снимке - монтаж счетчика АСКУЭ в уфимском микрорайоне Цветы Башкирии.
Компания-разработчик
ООО «НТК Интерфейс» занимается разработкой и внедрением систем сбора и управления информацией для предприятий энергетики, находясь на электротехническом рынке России и ближнего зарубежья уже более трёх десятков лет. Предлагаемые компанией решения и оборудование предназначены, в первую очередь, для диспетчерских подразделений электростанций, подстанций и электросетей — генерирующих и сетевых предприятий отрасли.
За 30 лет оборудование и программное обеспечение компании установлено более чем на 2000 объектах.
На современном российском рынке «НТК Интерфейс» занимает достойную позицию и сохраняет её, несмотря на присутствие на рынке импортных аналогов. Этому способствует ряд причин:
- гибкая ценовая политика. Решения от поставщиков из дальнего зарубежья отличаются от отечественных по цене более чем в 2–3 раза;
- индивидуальный подход к каждому заказчику, учёт его потребностей, партнерские отношения с каждым предприятием с установленными продуктами нашего производства;
- партнерские отношения со смежными предприятиями, занимающимися разработкой компонентов АСДУ, проектированием и монтажом объектов энергетики.
Описание устройства
Шлюз Д8112.хх предназначен для решения задач:
- конвертация протоколов информационного обмена;
- сбор данных с сторонних устройств, используя стандартные протоколы обмена;
- передача данных на верхний уровень, используя стандартные протоколы обмена.
Устройство Шлюз Д8112.xx выполнено с использованием компьютера MOXA UC-8112-LX v2 с установленными ОС Debian 8 ARM 7 (Kernel 4.1) и кроссплатформенным ПО сервера «ОИК Диспетчер НТ» версии 3.0.
Платформа компьютера MOXA UC-8112-LX v2 с установленными ОС Debian 8 ARM 7 (Kernel 4.1) обеспечивает возможность обработки входящего потока данных, равному 15000 телепараметров в секунду, компактность решения и позволяет организовать каналы связи для сбора и передачи данных по следующим интерфейсам:
- 2 Ethernet-порта 10/100 Мбит/с, например, для приёма/передачи данных в МЭК 870-5-104, МЭК-61850 и др.
- 2 COM-порта RS-232/422/485, например, для приёма/передачи данных в протоколе МЭК 870-5-101, опроса устройств в проколах МЭК 870-5-103, MODBUS RTU и др.
Для удобства эксплуатации разработан функционал изменения основных параметров сетевых адаптеров и компьютера при помощи загрузки/выгрузки текстового файла конфигурации через USB-порт устройства. Например, для изменения IP-адресов сетевых адаптеров или изменения времени на устройстве эксплуатирующему персоналу достаточно заранее произвести подготовку текстового файла конфигурации, поместить данный файл на любой имеющийся USB-накопитель, подключить его в USB-порт компьютера и загрузить подготовленную конфигурацию в устройство при помощи сервисных кнопок. Подобный функционал сокращает время обслуживания устройств и не требует работы в операционной среде Linux.
Использование в составе устройства версии 3.0. ПО сервера «ОИК Диспетчер НТ» позволяет обеспечить возможность использования более 30 различных протоколов информационного обмена, основными из которых являются: МЭК 870-5-101, МЭК 870-5-104, МЭК 870-5-103, МЭК 61850 MMS, МЭК 61850 GOOSE, DNP 3, MODBUS RTU/ASCI/TCP, СЭТ-4ТМ, Меркурий 230, КП Исеть.
Большой выбор протоколов позволяет применять Шлюз Д8112.хх на объектах электроэнергетики – подстанциях различного класса напряжения, 110, 35, 10, 6, 0, 4 кВ, объем телемеханизации которых не превышает 1500 параметров. На практике очень часто подобные объекты комплектуются оборудованием (РЗА, измерительные преобразователи, приборы учета, контроллеры и датчики, пожарно-охранной сигнализации и др.) различных производителей с различных набором протоколов информационного обмена, что не позволяет организовать передачу всех данных объекта на верхний уровень с использованием одного протокола передачи данных.
Использование Шлюза Д8112.хх в таких условиях позволяет:
- Создать единую базу данных объекта (которая собирается путём получения данных с устройств в разных протоколах);
- Работать с единой базой данных (применять масштабные коэффициенты, дорасчитывать необходимые значения и др);
- Организовать передачу требуемых данных базы в едином протоколе передачи по различным каналам связи с верхним уровнем.
С 2018 года устройство находится в эксплуатации в региональном подразделении ПАО «Россети» для решения задачи приёма информации по каналам связи (примерное количество 100 шт.) в протоколе МЭК 870-5-104 с малых объектов через открытую сеть общего пользования (GPRS) с дальнейшей пересылкой принятых данных по одному каналу в протоколе МЭК 870-5-101 в сервер системы АСДУ. Данное решение позволяет полностью изолировать сети предприятия от сети общего пользования и обеспечить разгрузку сетевых ресурсов основного сервера АСДУ.
Решение отображено на структурной схеме:
