Системы АСКУЭ под ключ Минск и Беларусь
Время работы: пн-пт, с 9.00 до 17.00
+375 (44) 554-06-17

Средства связи в промышленных АСКУЭ

14.07.2015

В настоящее время в Беларуси все ЭСО на подстанциях (ПС) 110 кВ развивают собственные общестанционные АСКУЭ. В таких ПС абонента можно подключить к электронному расчётному счётчику через коммутатор ПД-01. Более надёжным решением является установка в ПС счётчиков с двумя независимыми интерфейсами RS485.

Средства связи в промышленных АСКУЭ

АСКУЭ промышленного предприятия (абонента) состоит из следующих уровней:

  •  нижний уровень (НУ): счётчики электрической энергии,
  •  средний уровень (СУ): устройство сбора и передачи данных (УСПД), оно же сумматор,
  •  верхний уровень (ВУ) абонента: ПЭВМ и база данных (БД) абонента,
  •  ВУ электроснабжающей организации (ЭСО): сервер сбора банных и БД ЭСО.

К СУ перечисленные уровни подключаются через отдельные порты УСПД. Все уровни связаны между собой. Связь НУ-ВУ обычно виртуальная и осуществляется транзитом через УСПД, её мы здесь рассматривать не будем. Как показано далее, связь НУ-ВУ может быть и байпассной, т.е. минуя УСПД, но с оговорками.

НУ и СУ, а также СУ и ВУ абонента могут использовать как проводные, так и беспроводные средства связи, а СУ и ВУ ЭСО – только беспроводные. Отметим, что проводные средства связи обычно надёжнее беспроводных и работают без задержки на коммутацию каналов или данных, но требуют затрат на прокладку линий связи (ЛС).

Проводные средства связи между НУ и СУ – это линия RS485 или выделенный телефонный канал (ТК). Известны также и способы передачи данных по цепям  0,4 кВ, но в промышленных АСКУЭ они не применяются из-за непостоянства коммутации силовых цепей. RS485 и выделенный ТК – топологически это одно и то же: счётчики навешиваются на линию, как светодиоды в ёлочной гирлянде, а линия подключается к УСПД через преобразователь интерфейсов. Но есть и существенные различия.

RS485 – электрополярный и короткий (до 1,2 км), однако все электронные счётчики снабжены таким интерфейсом. Выделенный ТК – неполярный и может быть довольно длинным – до 15 км и более, однако ни счётчики, ни УСПД не имеют адекватных окончаний. Чтобы организовать выделенный ТК требуется пара модемов, имеющих с одной стороны RS485, а с другой – двухпроводной ТК. Что применять? Решение простое: если расстояние между НУ и СУ менее 1,2 км и существует физическая возможность прокладки 2-х-проводной ЛС – применяем RS485. Если расстояние составляет несколько километров и имеется возможность аренды выделенного ТК, то лучше использовать именно его, а на концах ЛС установить модемы, например, СА1200. Правда, расстояние ЛС с RS485 тоже можно увеличить путём рассечения   ЛС  повторителями, однако потребуется организовать их бесперебойное питание, что не всегда представляется возможным. Может оказаться, что при нехватке портов УСПД счётчики подключить к УСПД «звездой» проще, чем обвязывать их единой ЛС, длина которой становится  более критической. Во всех «звёздных» случаях устанавливаем возле УСПД разветвитель интерфейса RS485, и к лучам подключаем группы счётчиков. Самый удалённый счётчик, подключённый к RS485, шунтируется резистором 100-160 Ом.

В настоящее время в Беларуси все ЭСО на подстанциях (ПС) 110 кВ развивают собственные общестанционные АСКУЭ. В таких ПС абонента можно подключить к электронному расчётному счётчику через коммутатор ПД-01. Более надёжным решением является установка в ПС счётчиков с двумя независимыми интерфейсами RS485.

Если между НУ и СУ нельзя проложить или арендовать ЛС, нужно использовать беспроводной канал. Выбор здесь достаточно большой: радиоканал, GSM-канал и GPRS-канал. Что выбрать?

Если расстояние НУ-СУ не превышает 0,4 км и между НУ и СУ нет железобетонных препятствий, то однозначно выбираем радиоканал. Нередко железобетонные препятствия можно преодолеть, подключив радиомодемы к счётчикам и/или УСПД по интерфейсу RS485 длиной в несколько десятков метров и переместив радиомодемы на чердачный этаж здания. Это  эффективнее, чем наращивать на такую же длину антенный кабель, так как устраняются    потери  радиосигнала в антенном кабеле. При применении радиоканалса внимательно изучают, не находятся ли в радиусе 1,5 км другие АСКУЭ с аналогичными радиоканалами. Если таковые имеются, то изменяют номера используемых радиоканалов во избежание пересечений. Ну и понятно, что радиомодемы, подключенные к разным портам одного и того же УСПД, настраиваются на разные номера каналов.

Если между НУ и СУ не удаётся использовать радиоканал, то приходится прибегать к услугам операторов сотовой связи. GSM-канал – это коммутируемый ТК с присущим ему недостатком – затратами времени (15-30 с) на установление связи со счётчиком. Достоинство – простота организации связи и дешевизна GSM-модема. GPRS-канал – это постоянно работающая виртуальная приватная сеть (VPN) при относительно небольших задержках  сообщений – не более 1 с. Это не препятствует синхронизации часов счётчиков от УСПД. Затраты времени на соединение небольшие – 1-3 с. Что выбрать? Если абоненту требуется прогноз совмещённой получасовой активной мощности (СПАМ), то выбираем GPRS, иначе выбираем GSM. Правда, если удалённые счётчики абонента сгруппированы так, что подключаются к УСПД через единственный GSM-канал, то для прогнозирования СПАМ можно обойтись и GSM-каналом. В этом случае СПАМ будет прогнозироваться не по 3-х-минутным срезам частичных мощностей, а через отдельный байпассный GSM-модем по мощностям, усреднённым от начала получаса, но только тогда, когда сумматор закончит сбор данных для очередного получаса. Байпассный GSM-модем подключается к отдельному порту ВУ  абонента.

Встречаются топологии учёта, в которых группы счётчиков удалены от УСПД на несколько километров, причём  счётчики в группе разбросаны в радиусе до 400 м, но не могут быть обвязаны проводной ЛС. Здесь используют комбинированную связь: GSM-канал (или GPRS), к дальнему концу которого  подключён радиомодем. Счётчики тоже снабжаются радиомодемами. Как показала практика, если принять меры по бесперебойному питанию модемов,  связь получается надёжной.

Для связи между СУ и ВУ абонента пригодны любые средства связи, но вряд ли экономически целесообразно организовывать VPN через сервер сотового оператора, чтобы получить соединение только между УСПД и ПЭВМ абонента. Однако, если к УСПД подключаются и другие отделы потребителя, кроме отдела главного энергетика (бухгалтерия, дежурные электрики, главный инженер и т.д.), то тогда обустройство VPN может оказаться обоснованным. Здесь многое зависит от концепции УСПД. Если БД УСПД программная, как, например,  в УСПД «ГранСистема», и УСПД содержит веб-север, то такое УСПД может подключаться к браузеру  абонента через локальную компьютерную сеть абонента или напрямую через Ethernet с помощью кроссоверного кабеля, а также посредством VPN через сервер сотового оператора.

Для связи между СУ и ВУ ЭСО используются GSM и GPRS. Выбирать здесь не приходится: как указала ЭСО, так и поступаем. Остаётся загадкой, почему белорусские ЭСО не используют VPN на базе проводных коммутируемых ТК по технологии ADSL. Такая VPN обходилась бы для ЭСО дешевле, чем GPRS, при прочих равных параметрах.

Важно, чтобы все проводные ЛС были гальванически развязанными и грозозащищёнными. Нельзя соединять интерфейсы RS485 оконечного оборудования напрямую, если оно находится в разных зданиях. ЛС подключают к оконечным приборам через блок грозозащиты (БГЗ) «Микрон», «Грансистема» или другой. Но даже если связь гальванически развязана, при размещении оконечных приборов в разных зданиях между приборами и ЛС всегда устанавливают БГЗ, которые обязательно заземляются.

Иногда УСПД каскадируют, например, сумматоры СЭМ-02 при нехватке каналов учёта. Иногда к одному и тому же ВУ подключают сумматоры коммерческого и технического учёта. В таких случаях оба сумматора подключаются к ВУ. Если сумматоры допускают опрос  по незащищённому протоколу, например, Esc-протоколу, то интерфейсы RS485 разных сумматоров нельзя объединять физически: при объединении ответный поток прослушивается сумматором, который не опрашивался. Если в ответном потоке встретится управляющий байт, то слушающий сумматор может воспринять его, как команду с тяжёлыми последствиями для учёта. Поэтому объединяемые сумматоры подключают к ВУ через разветвитель интерфейсов так, чтобы ответ одного сумматора не был бы слышен другому.

От того, насколько при проектировании АСКУЭ правильно выбраны конфигурация связи и её средства, во многом зависят надёжность, стоимость АСКУЭ и возможность оперативного прогнозирования СПАМ. Экономим на связи разумно!



Возврат к списку