Энциклопедия

Обзор систем связи в электроэнергетике

После реформирования ОАО «РАО ЕЭС», были образованы предприятия специализированные на определенных видах деятельности (генерация, передача электроэнергии и другие) и контролирующие соответствующие профильные активы.

Так, магистральные сети перешли под контроль Федеральной сетевой компании (ОАО «ФСК ЕЭС»), распределительные сети были интегрированы в межрегиональные распределительные сетевые компании (МРСК), функции и активы региональных диспетчерских управлений перешли общероссийскому Системному оператору (ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы»).

Функционирования национальной энергосистемы невозможно без информационного обмена между объектами диспетчеризации электрических сетей, диспетчерскими центрами и энергообъектами, смежными диспетчерскими центрами. В ходе обмена происходит выдача команд и обмен телеметрической информацией о технологическом режиме работы и эксплуатационном состоянии оборудования и устройств энергообъектов, а также обмен информацией необходимой организациям с подведомственных объектов для обеспечения производственной деятельности.

Для работы любого объекта энергетики, начиная от объектов генерации электрической энергии, мощности, тепла (ГЭС, АЭС, ТЭЦ, ГТЭС), заканчивая распределительными сетями (ПС, РЭС) необходимо наличие систем связи, которые подразделяются на внутриобъектовую и межстанционную.

Под внутриобъектовой связью для объекта электроэнергетики подразумевается совокупность следующих компонентов: УПАТС с функциями диспетчерского коммутатора, система микросотовой связи стандарта DECT, система селекторной связи, система радиопоисковой громкоговорящей связи и оповещения, структурированная кабельная и локально-вычислительная сеть.

Цифровая Учрежденческо-Производственная Автоматическая Телефонная Станция (Далее - УПАТС). Для объекта электроэнергетики это телефонная станция в классическом понимании, но с функциями диспетчерского коммутатора. Диспетчерский коммутатор может являться составной частью УПАТС, либо реализован в виде отдельного коммутационного блока, выполняющего функции оперативно-диспетчерского управления и подключается к УПАТС с использованием соединительных линий, например, потока Е1. На некоторых объектах для увеличения надежности данные функции разделяют путем установки двух отдельных УПАТС - отдельно корпоративной и технологической (диспетчерской). На объектах электроэнергетики широко распространены решения от фирмы Siemens (платформа HiPath 4000), фирмы Nortel Networks (платформа Nortel Meridian M1, CS 1000M), фирмы Avaya (платформа Definity).

Диспетчерский пульт может быть выполнен на базе цифрового телефона с приставкой расширения (См. Таблицу №1).

Таблица № 1. Цифровые телефонные аппараты для диспетчеров
Цифровой телефон Open Stage 40 T фирмы Siemens
Консоль оператора 2250 фирмы Avaya
Цифровой телефон M3904 фирмы Nortel Networks

На крупных объектах генерирующих компаний, структур управления ОАО «ФСК ЕЭС» и компаниях Холдинга МРСК, диспетчерских центрах ОАО «СО ЕЭС», где ценой за промедление диспетчера в случае аварийной ситуации могут оказаться человеческие жизни применяются специализированные трэйд-борды с расширенным графическим интерфейсом пользователя и широким набором функций, такие как HiPath Trading, OpenStage Xpert фирмы Siemens. Особенностью OpenStage Xpert является построение полностью на IP, при этом он не имеет жесткой привязки к оборудованию АТС конкретного производителя (См. таблицу №2).

Таблица № 2. Диспетчерские пульты
HiPath Trading PD
OpenStage Xpert

Особенным требованием к УПАТС, блокирующим вхождение на рынок электроэнергетики широкого круга производителей является необходимость наличия в УПАТС встроенных интерфейсов АДАСЭ (аппаратура дальней автоматической связи энергетики) для возможности взаимодействия с диспетчерскими и технологическими каналами ТЧ. АДАСЭ предназначена для автоматизации телефонной связи при комплексном использовании телефонных каналов с предоставлением диспетчеру приоритета. АДАСЭ должна обеспечить двухстороннюю дальнюю автоматическую связь тональными управляющими частотами F1=1200 Гц и F2=1600 Гц. Данный стандарт создавался в советское время для реализации ряда ключевых для диспетчеров функций: подключения к занятому каналу и его принудительного освобождения, вызов без набора номера, постановка абонента на удержание, установление конференцсвязи группы линий. Сейчас лишь некоторые производители УПАТС поддерживают данный стандарт, например в Siemens HiPath 4000 данная функция реализована на модуле TMSFP. Однако эксперты отмечают, что на современной цифровой УПАТС реализовать набор функций, необходимый для работы диспетчера можно посредством ISDN, используя программные настройки.

УПАТС обеспечивает подключение цифровых и аналоговых абонентов, подключения к телефонной сети общего пользования по следующим соединительным линиям:

  • 2-х и 4-х проводные СЛ с частотной сигнализацией и сигнализацией АДАСЭ или с интерфейсом Е&М;
  • цифровые СЛ с интерфейсами базового (BRI) и первичного (PRI) доступа (S0, S2) с сигнализацией EDSS1, QSIG, R2, R1.5);
  • речевые интерфейсы (FXO, FXS), подключения к системе РГС, системе DECT.
  • Как правило, требования к поддерживаемой межстанционной сигнализации следующее: QSIG, EDSS1, АДАСЭ.

    Все переговоры диспетчеров фиксируются в системе регистрации переговоров, которая подключается к абонентскому или станционному кроссу.

    Система микросотовой связи стандарта DECT (англ. Digital Enhanced Cordless Telecommunication — технология беспроводной связи на частотах 1880—1900 МГц с модуляцией GMSK). Данная система может входить в состав УПАТС, а может быть выполнена в качестве самостоятельного компонента. Система DECT должна обеспечить мобильный персонал подстанции телефонной связью. Система состоит из контроллера, базовых станций, переносных мобильных терминалов. С целью обеспечения полного радиопокрытия территории, размещение базовых станций производится как в помещениях, так и на стенах внешних фасадов зданий, осветительных мачтах. Как правило, управляющий контроллер базовых радиоблоков входит в состав УПАТС. Например в УПАТС Siemens HiPath 4000 эту функцию выполняет модуль SLC24, а сама система называется Сordless. Однако иногда целесообразно внедрять систему DECT в качестве самостоятельного компонента, например когда основная УПАТС не имеет базового функционала DECT. В таком случае применяют отдельные системы абонентского радиодоступа, например «Гудвин Бородино». Уличные радиомодули размещаются в обогреваемых боксах. Это необходимо для обеспечения их работоспособности в холодный период времени года. Базовые радиоблоки и мобильные терминалы обеспечивают поддержку профиля общего доступа DECT GAP (Generic Access Profile) в соответствии со стандартом EN 300 444.

    Система селекторной связи (СС). Система предназначена для организации селекторных совещаний с руководством энергообъектов и структурных подразделений, находящихся как в одном помещении, так и территориально удаленных на большие расстояния и размещенных в разных организациях, городах. Для обеспечения качества связи и создания комфортных условий работы для участников совещаний на некоторых энергообъектах оборудованы специальные помещения — студии селекторных совещаний. Наиболее широко распространены решения таких производителей как ЗАО «РЭКО-ВЕК» и Polymedia.

    Система радиопоисковой громкоговорящей связи и оповещения (РГС). Данная система необходима для обеспечения оперативного управления персоналом на территории объекта. В общих чертах она состоит из трансляционных усилителей с подключением к ним сети громкоговорителей различной мощности, размещаемых на территории энергообъекта и в помещениях. Местами установки громкоговорителей могут быть как фасады зданий так и отдельно стоящие прожекторные мачты. Данное оборудование позволяет реализовать многозоновую систему оповещения персонала с возможностью ведения протокола и хранения информации. Оборудование РГС обеспечивает циркулярное и избирательное громкоговорящее оповещение (поиск) по группам с предоставлением возможность вещания определенным абонентам. Для функции телефонного пейджинга, аппаратура радиопоисковой громкоговорящей связи подключается к УПАТС по двух/четырех проводному интерфейсу с сигнализацией E&M либо по Е1. В состав системы входят также: микрофонные панели, CD деки, FM/AM тюнеры, ресиверы. На объектах электроэнергетики распространены системы РГС корейской фирмы «Inter-M».

    Структурированная кабельная сеть (СКС). Как правило, на энергообъекте функционирует несколько зданий. Это могут быть как технологические помещения (ЗРУ, КРУЭ, Насосная), так и помещения для размещения персонала (ОПУ, проходная, гараж и т.д.). Безусловно, для обеспечения подключений различных устройств, начиная от компьютеров заканчивая телефонами, на объекте делается кабельная разводка между зданиями и внутри каждого из них. Кабельная сеть строится по топологии иерархической звезды с числом уровней на магистральном канале одного здания не более двух и содержит: телекоммуникационные розетки рабочих мест, горизонтальные кабельные сети на этажах, центральную коммутационную систему здания. Кабельная система выполняется в соответствии с принципами построения СКС, как это определено в спецификациях международного стандарта EIA/TIA 568A. Обязательно требование к кабельной продукции - с оболочкой, не поддерживающей горение. Кабели СКС терминируются на коммутационные панели, которые монтируются в шкафы форм-фактора 19" . Как правило при выполнении СКС на энергообъектах для каждого рабочего места предусматривается 2-х портовая коммутационная розетка.

    Локальная вычислительная сеть (ЛВС). На каждом энергообъекте функционирует компьютерная сеть, построенная на технологии Ethernet. Локальные сети разных структурных подразделений связаны между собой через систему шлюзов, маршрутизаторов, коммутаторов, межсетевых экранов. Для построения ЛВС на подстанциях широко применяется оборудования Cisco Systems.

    К цифровым системы передачи информации (ЦСПИ) в электроэнергетике относятся системы передачи, работающие по волоконно-оптическому кабелю. Аналоговые системы передачи уходят в прошлое. Сейчас широкое распространение в электроэнергетике получили цифровые оптические мультиплексоры, которые в качестве среды передачи используют волоконно-оптический кабель (ВОК). В основном ВОК подвешивают по линиям электропередачи, реже закапывается в землю или прокладывается в кабельной канализации. В ОАО «ФСК ЕЭС» и Холдинге МРСК практически все действующие ВЛ подверглись замене обычного грозозащитного троса (ТК 50/70) на аналогичный со встроенным оптическим кабелем (ОКГТ).

    В качестве транспортной системы передачи используют мультиплексоры, работающие по технологии SDH. Скоростей передачи до 2,5 Гбит/с (STM-16), как правило, бывает достаточно для обеспечения передачи корпоративной и технологической информации. Широкое распространение получили платформы таких производителей как Alcatel-Lucent (линейка 1660 SM / 1650 SMC), Ciena (линейка OME 6500/6130/6110), NEC (V-Node). См. Таблицу № 3

    Таблица № 3. Оборудование SDH, распространенное в электроэнергетике
    Alcatel-Lucent 1660 SM
    Ciena OME 6500
    NEC V-Node

    В качестве оборудования доступа выделения-добавления и кросс-коммутации используют PDH-мультиплексоры. Их функционал позволяет организовывать подключения по оптике на уровне STM-1/STM-4, кросс-коннекты на уровне VC-12 и Е0, передачу Ethernet через SDH/PDH, передачу голоса (FXS-FXS, ТЧ с E&M), передачу данных RS-232/422/485/V.35 и G.703.1, Передача РЗ и ПА («сухой контакт»). Данное оборудование используется также для передачи оптических защит ДЗЛ Siemens, ABB, SEL. В качестве оборудования доступа в электроэнергетике широко распространены платформы таких производителей как TTC MARCONI(линейка PCM30U-OCH) и ABB (линейка FOX 512/515). См. Таблицу № 4.

    Таблица № 4. Мультиплексоры доступа PDH, распространенное в электроэнергетике
    PCM30U-OCH
    FOX-515/512

    Расстояния между объектами магистральных сетей может достигать нескольких сотен километров. Для преодоления таких расстояний используют штатные оптические усилители и предусилители SDH оборудования. Например в линейке 1660 SM компании Alcatel-Lucent cуществуют усилители до +17 dbm (omsn booster +17 dbm), которые в связке с предварительным усилителем (preampl. 2.5GB/S) могут образовывать секции STM-16 на расстоянии до 220 км. Такие решения реализованы например в МЭС Урала на участке «Нижнетуринская ГРЭС – ПС Сосьва».

    В линейке OME 6500 производителя Nortel Networks (в н.в. Ciena) также существуют штатные усилители (single line amplifier, mid-stage line amplifier 2, edfa module). Однако ввиду значительной стоимости вместо них все чаще используют решения «Конус» российского производителя ИРЭ Полюс.

    К специфическим требованиям к системам связи относятся: необходимость обязательного резервирования основных блоков, горячее резервирование центрального управляющего устройства и 100% резервирование вторичных источников электропитания.

    Особым условием по применимости оборудования на объектах энергетики (в особенность для МРСК и ФСК) является наличие отраслевой аттестации, что подтверждается действующим экспертным заключение ОАО РАО «ЕЭС России» (ОАО «ФСК ЕЭС») или сертификатом ОРГРЭС.