2.3.2. Аскуэ территориально распределенных объектов
Экстенсивное развитие АСКУЭ связано с конвергенцией по различным признакам локальных территориальных и специализированных систем, что, в принципе, сводится к «расщеплению» среднего и верхнего уровней на подуровни, число которых соответствует степени охвата автоматизированным учетом территориальных объектов и промышленных объединений с минимизацией штатов обслуживающего персонала. Например, верхний уровень промышленного предприятия может быть нижним звеном верхнего уровня (сервера) АСКУЭ регионального уровня, средними звеньями которого являются районные и городские диспетчерские пункты. Другой вариант: предприятие – холдинг – отраслевое министерство. При этом возможно как одностороннее движение информации «снизу вверх», так и передача с сервера верхнего или среднего уровней команд управления исполнительными устройствами оборудования нижнего уровня АСКУЭ конкретного субъекта.
В качестве примера территориально распределенной АСКУЭ на рис. 2.10 представлена АСКУЭ «ES-Энергия» для предприятия класса энергетической системы, которое обслуживает территорию на уровне субъекта федерации (область, край, республику) [35]. Система состоит из локальных подсистем (ЛАСКУЭ), объединенных между собой коммуникациями связи в региональную АСКУЭ (РАСКУЭ). В простейшем случае система учета реализуется в виде двухуровневых программно-аппаратных комплексов. При этом на нижнем уровне используются цифровые приборы учета различных производителей, объединенные с помощью последовательных магистралей. Программно-аппаратный комплекс верхнего уровня в простейшем случае состоит из компьютеров (стандартного или промышленного исполнения) и программного комплекса. Передача данных с объектов контроля на верхний уровень производится непосредственно по собственным информационным каналам или с помощью приемо-передающей аппаратуры по коммутируемым и выделенным каналам связи. Программно-аппаратный комплекс «ES-Энергия» может обеспечивать ретрансляцию данных на более высокий уровень управления по существующим низкоскоростным каналам телемеханики. При этом передача данных от цифровых счетчиков по каналам телеметрии осуществляется непосредственно с объекта управления с использованием стандартных телемеханических протоколов. Для этих целей предназначено УСПД ЭНКС-2 на базе однокристального микроконтроллера.
Р и с. 2.10. АСКУЭ «ES-Энергия» уровня АО-энерго
Для сложных объектов система «ES-Энергия» позволяет реализовать многоуровневые системы контроля и учета электроэнергии с использованием распределенной обработки информации. В такой системе программный комплекс разработан в соответствии с архитектурой «клиент-сервер» и функционирует под управлением системы управления базами данных (СУБД) Microsoft SQL Server 2000. Программа «ES-АСД» предназначена для сбора данных с цифровых приборов учета (АЛЬФА, ЕвроАЛЬФА, ИПЦ-6806, ПСЧ), конфигурирования каналов связи и объектов учета, формирования отчетов о сеансах связи. Программа «ES-Администратор» разработана для настройки базы данных «ES-АСКУЭ». База данных «ES-АСКУЭ SQL» хранит получасовые графики нагрузки, конфигурацию каналов и объектов учета в виде древовидных структур, пользовательские деревья и настройки. Набор хранимых процедур реализует прикладной интерфейс для удобной работы клиентских приложений с базой. Клиентское приложение «ES-Учет» обеспечивает обработку и просмотр накопленной информации в табличной форме, в виде двух– и трехмерных графиков и диаграмм, формирование технических и финансовых отчетов, актов и вывод их на принтер, а также экспорт в Word и Excel. База данных «ES-АСКУЭ SQL» может использоваться в качестве источника внешних данных для других информационных систем, например, для SCADA-систем (InTouch, Trace Mode и др.).
На рис. 2.11 показана структура среднего и верхнего уровней автоматизированной системы энергоучета крупного (до 1,5 млн населения) города [49]. Система представляет собой компьютеризированный комплекс на уровне глобальной сети, размещаемый на обслуживаемой территории. Топология размещения и организация связи между составляющими системы определяются административно-территори-альной структурой города, техническими возможностями, а также производственными, экологическими и другими особенностями районов.
Р и с. 2.11. Структура АСКУЭ города (средний и верхний уровни)
Назначение территориально распределенной городской АСКУЭ:
учет потребления энергии посредством десятков миллионов ИП;
функционирование в автоматическом режиме (без обслуживающего персонала) на уровне жилых домов, кварталов и отдельных предприятий;
охват аппаратуры АСКУЭ диагностическим контролем с отображением информации о функционировании аппаратуры и качественных показателей энергоснабжения на дисплеях компьютеров диспетчерских пунктов;
управление качеством электроснабжения, передача аварийной, служебной и экстренной информации в бытовом и промышленном секторах.
Структура территориально распределенной городской АСКУЭ позволяет осуществлять коммерческий и технический учет электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа и других телеметрических параметров на уровне отдельного абонента, группы абонентов, жилого дома, предприятия, квартала, района и города в целом. Радиальная структура системы на высших уровнях обеспечивает информационный обмен между центральным диспетчерским пунктом, районными диспетчерскими пунктами, терминальными контроллерами. Дальность связи составляет от 40-60 км (при использовании радиоканала) и более (при использовании АТС, GSM). В качестве каналов связи на нижнем уровне (уровне абонентов) используются неполярные двухпроводные линии (НДПЛ). На нижнем уровне системы размещаются источники учетно-измерительной информации (ИП, счетчики и т.д.).
На среднем уровне клиентских узлов устанавливаются устройства сбора и передачи данных, контроллеры, аппаратура связи (АТС, радиоканал, волоконно-оптические линии связи, сотовая связь и т.д.). На верхнем уровне организуются локальные (районы, микрорайоны) и городская АСКУЭ, которые представляют собой программно-аппаратные средства управления системой, устройства отображения, документирования и хранения баз данных, аппаратуру связи, источники бесперебойного питания и т.д. с необходимым обслуживающим персоналом.
На рис. 2.12 показана структура фрагмента локальной АСКУЭ микрорайона. Первичные приборы учета энергии и энергоресурсов устанавливаются в каждой квартире. Измерительные каналы передают соответствующие данные в квартирные точки учета, представляющие собой простые концентраторы. Информация с адресной привязкой и нумерацией параметров поступает на домовое УСД, где осуществляется ее сбор и предварительная обработка.
Р и с. 2.12. Структура фрагмента АСКУЭ города на уровне микрорайона
Информация от УСД по двухпроводным или волоконно-оптическим линиям связи поступает на квартальный контроллер; он после сортирования по видам энергоучета и обработки передает ее по радиоканалу или через АТС на диспетчерский пункт микрорайона, который формирует сводные данные и передает их по аналогичным информационным каналам на диспетчерский пункт района.
Таким образом, разнообразие структур АСКУЭ с точки зрения назначения и взаимосвязи крупных функциональных узлов предоставляет широкие возможности для реализации последних достижений в области информационно-измерительной техники, сетевых технологий, аппаратуры и способов передачи информации, программно-аппаратных средств.
Можно выделить следующие основные свойства территориально распределенных АСКУЭ:
распределенность системы, которая связана с многообразием измеряемых параметров и территориальной разбросанностью точек учета;
единство информационной базы и программно-аппаратной платформы, что существенно упрощают работу обслуживающего персонала на всех диспетчерских уровнях, а также создает предпосылки для поддержки единой расчетной схемы по видам энергоснабжения;
современные протоколы обмена информацией и принципы использования информационных технологий, благодаря которым поддерживается высокий уровень информационной надежности и безопасности.
Следует отметить, что функции аппаратуры среднего уровня в АСКУЭ, как правило, жестко запрограммированы под конкретное применение и не подлежат изменению в процессе эксплуатации. Эти функции выражаются в перечне штатных параметров, которые определены действующими правилами энергоучета, специфичны для системы каждого типа энергоресурсов и зависят от опыта, знаний и системных представлений разработчика и изготовителя систем. Функции верхнего уровня определяются организационной структурой объекта, спецификой его функционирования, принятыми методами и формами отображения и документирования информации, наличием и характеристиками программно-аппаратных средств.