Система сбора и передачи неоперативной технологической информации

Система сбора и передачи неоперативной технологической информации создается в соответствии с положениями Концепции развития автоматизированной системы технологического управления (АСТУ) ОАО «ФСК ЕЭС» и выступает в качестве единой системы сбора и обработки неоперативной технологической информации от объектов электросетевого хозяйства ФСК ЕЭС, необходимой для решения задач технологического управления.

ССПТИ представляет собой распределенную систему сбора и обработки технологической информации, охватывающую уровни подстанции (ПС), предприятий (ПМЭС), филиалов (МЭС) и Исполнительного аппарата ФСК ЕЭС, где разворачиваются специализированные программно-технические комплексы (ПТК ССПТИ). Первая очередь системы сбора и передачи технологической информации охватывает 11 диспетчерских центров (ЦУС и ДП) ФСК ЕЭС и 17 подстанции ЕНЭС. Общая структурная схема системы ССПТИ первой очереди приведена на рисунке 2.

На уровне ПС система ССПТИ обеспечивает сбор различных видов неоперативной технологической информации от систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), а так же и от автономных (не интегрированных в АСУ ТП) контроллеров и терминалов РАС, ОМП, контроля качества электроэнергии и прочих систем. К неоперативной технологической информации относится:

· дополнительный объем информации о состоянии схемы соединений и параметров режима функционирования оборудования ПС, включающая аналоговые сигналы (измерения токов и напряжений на оборудовании постоянного тока (ОПТ) и собственных нужд 0,4 кВ, данные метеоконтроля на территории ПС) и дискретные сигналы положения коммутационных аппаратов оборудования оперативного постоянного тока — ОПТ (вводных выключателей ОПТ), коммутационных аппаратов оборудования собственных нужд — СН (вводных и секционных выключателей ЩСН).

· регистрация работы защит, положения ключей блокировки и вывода защит, электронные осциллограммы переходных процессов, данные мониторинга работоспособности устройств РЗ и ПА, РАС и т.д.;

· информация, собираемая системой мониторинга состояния маслонаполненного оборудования о текущем состоянии силового оборудования, результаты расчетов, сигнализация об отклонениях от заданных значений;

· данные определения места повреждения (ОМП) на линиях электропередачи, включающие сигналы расстояния до места повреждения на ВЛ (в км от данной ПС), вид повреждения, длительность КЗ, ток КЗ, время АПВ, параметры аварийного режима, параметры предаварийного режима, дискретные сигналы диагностики

· основные показатели качества электроэнергии — установившееся отклонение напряжения, отклонение частоты, коэффициент искажения синусоидальности напряжения, коэффициент n—ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательности и т.д.

· события аварийной и предупредительной сигнализации, данные от систем мониторинга состояния ЩСН, АБ, данные от систем противопожарной сигнализации и пожаротушения, сигнализация о неисправностях оборудования системы АСУ ТП.

Собранная на уровне подстанции технологическая информация передается в ПТК ССПТИ уровня ПМЭС, где она помещается в долгосрочное хранилище данных. Совокупный объем неоперативной технологической информации (измерений и сигналов) для одной подстанции может достигать нескольких десятков тысяч (в среднем около пятнадцати тысяч на ПС). На уровне ПМЭС объем неоперативной технологической информации может достигать сотен тысяч измерений и сигналов. Ситуация осложняется тем, что даже в рамках одной подстанции наименование систем, кодирование сигналов, единицы и типы измерений и сигналов для разных устройств различаются в зависимости от конкретного производителя. Обработка такого объема информации (в первую очередь персоналом служб и подразделений) является достаточно трудоемким и сложным процессом.

Отдельной проблемой создания системы сбора и передачи технологической информации являются повышенные требования к инфраструктуре каналов связи, необходимых для передачи данных с уровня подстанции в ПМЭС/МЭС. В среднем, для передачи требуемого объема неоперативной технологической информации от одной подстанции, необходим канал связи с пропускной способностью не менее 2 мБит/сек. Для исключения потери технологической информации в случае разрыва канала связи между уровнями системы ССПТИ, используются специальные технические средства, которые позволяют обеспечить непрерывный сбор и промежуточную буферизацию данных в случае отсутствия канала связи с верхним уровнем и автоматически передать сохраненные данные из буфера после восстановления канала. Это позволяет отказаться от необходимости разворачивания резервного канала передачи данных, так как буфер позволяет обеспечить сбор данных в течение нескольких недель, до полного восстановления канала связи. Использование буфера также позволяет снизить пиковые нагрузки на канал связи путем равномерного распределения передаваемых данных во времени.

Для реализации ССПТИ были выбраны специализированные программно-технические средства, обеспечивающие наилучшие показатели производительности и надежности.

В качестве информационной базы применяется продукт OSIsoft PI System, являющийся лучшим в своем классе решением. Специализированная архитектура данного решения обеспечивает обработку до 2 000 000 тегов на одном сервере, при этом может быть осуществлено до 100 000 операций чтения/записи в архив в секунду. Специализированный алгоритм сжатия позволяет хранить данные за десятки лет (в среднем требуется порядка 1Кб для хранения истории 1 тега в день). Кроме того, PI System поддерживает большое число различных протоколов сбора и передачи данных — в настоящее время существует более 400 интерфейсов для различных протоколов. Продукт фактически не имеет аналогов по производительности и возможностям обработки сверхбольших массивов технологических измерений. Крупнейшие производители SCADA/EMS-систем (в частности ABB и GE) используют PI System как внутренний архив.

Для создания информационной модели ССПТИ используется продукт PSS/ODMS компании Siemens PTI, который является уникальной средой описания и поддержки модели энергосистемы, поддерживает ведение CIM-совместимой база данных и имеет готовые модули для подключения к интеграционной шине, построенной на стандартах МЭК 61970/61968.

Для решения задач интеграции используется продукт Utility Integration Bus компании SISCO. Utility Integration Bus построен полностью в соответствии с положениями стандартов МЭК 61970/61968, и обеспечивает высокоэффективную передачу технологической информации между интегрируемыми приложениями.

Для реализации взаимодействия по стандартам МЭК 60870-5-101, 102, 103, 104 применяется продукт SCADA Data Gateway компании Triangle Microworks, специализирующейся на реализации протокольных конверторов индустриальных стандартов в электроэнергетике и обеспечивающей эталонную реализацию данных протоколов.

Модель измерений ССПТИ

Вся неоперативная технологическая информация в системе ССПТИ описывается в виде Модели измерений, построенной на базе Общей информационной модели (CIM-модели) ЕНЭС. CIM-модель ЕНЭС обеспечивает описание и классификацию элементов силового и измерительного оборудования, схемы электрических соединений силового оборудования, точки измерения и непосредственно сами измерения и сигналы. Сама Модель измерений строится в соответствии с требованиями международных стандартов МЭК 61970/61968. Такой подход к структурированию информации (т.е. привязка сигналов к точкам измерений, ведение общих справочников, типов и единиц измерений) существенно упрощает совместный анализ и обработку данных от различных источников и устройств.

На рис. 3 представлена реализация интерфейса представления оборудования и привязанной к нему технологической информации в контексте CIM-модели ЕНЭС.

Использование Модели измерений ССПТИ обеспечивает:

· единую систему классификации измерений и использования общих справочников типов и единиц измерений, независимо от источника технологической информации;

· привязку измерений к схеме электрических соединений силового оборудования подстанции и средствам измерений;

· корректное описание измерительных устройств и параметров проведения измерений.