SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Способы резервирования каналов связи для систем РЗ и ПА

В статье рассматривается несколько вариантов организации каналов РЗ и ПА по различным средам: высокочастотным (ВЧ) каналам, оптическим, мультиплексируемым, в том числе позволяющим резервировать передачу команд с помощью современных ВЧ-приемопередатчиков, с одновременным снижением количества единиц оборудования и диапазона используемых частот.

ООО «Прософт-Системы», г. Екатеринбург

PRO_syst.gif

Произошедший в РЗА качественный переход на микропроцессорную базу и цифровую обработку сигналов не обошел область связи. В настоящее время предоставлено много недоступных ранее возможностей для совершенствования существующего оборудования, а также создания новых устройств, повышающих надежность работы систем РЗА.

При использовании ВЧ-связи предлагается ряд решений, позволяющих организовать резервированные каналы, одновременно снизив количество единиц оборудования и уменьшив диапазон используемых частот.

Первое основано на использовании комбинированных приемопередатчиков, предназначенных для организации совмещенных ВЧ-каналов релейной защиты с совместной передачей/приемом сигналов ВЧ-защит и команд РЗ. Это позволяет осуществлять передачу сигналов ВЧ-защит с одновременной дуплексной передачей до четырех команд по ВЧ-каналу шириной 4 кГц. В качестве данного устройства может быть использован АВАНТ РЗСК или аналогичный приемопередатчик.

Предлагаемое решение, в отличие от традиционного, предусмат­ривает вместо использования трех каналов по 4 кГц каждый (1 ВЧ-пост + 2 устройства передачи аварийных сигналов и команд – УПАСК) применение двух каналов по 4 кГц, причем один канал может быть организован в полосе частот ВЧ-поста, а другой – в полосе одного из УПАСК (рис. 1).

Ris.1.png

Рис. 1. Решение по организации высокочастотных каналов РЗА на комбинированном ВЧ- приемопередатчике АВАНТ РЗСК, с полным резервированием всех передаваемых сигналов

Второе решение, также на основе подобной аппаратуры, может применяться для построения каналов ВЧ-связи РЗА для защиты двухцепных линий. Аппаратура, совмещающая передачу сигналов ВЧ-защит с одновременной дуплексной передачей команд, позволяет организовать высокочастотные каналы основных защит, по которым резервируется передача сигналов команд, например резервной защиты либо других сигналов автоматики (рис. 2). В результате можно в три раза сократить количество единиц оборудования и выделенных частот.

Ris.2.png

Рис. 2. Решение по организации ВЧ-каналов РЗА на двухцепных линиях, с перекрестным резервированием передачи команд по параллельной линии

Следующее решение касается организации каналов связи для передачи большого количества команд РЗ и ПА по ВЧ-каналам с помощью дуплексной аппаратуры УПАСК АВАНТ К400, позволяющей транслировать до 32 команд РЗ и ПА в каждом направлении со смежным расположением полос с общей шириной 4 кГц (2 кГц в каждом направлении). Данное решение позволяет освободить одну полосу частот шириной 4 кГц, которую можно использовать для резервирования команд либо организации дополнительных каналов связи.

По сравнению с высокочастотными цифровые каналы связи в РЗ и ПА существенно увеличивают скорость передачи команд и их количество. Кроме того, возможность организации сложных конфигураций – кольцевых, радиальных маршрутов, а также их сочетания – придает УПАСК дополнительную гибкость в доставке команд от места формирования к месту исполнения. Команды могут доставляться различными маршрутами, чем повышается надежность работы систем РЗА в случае выхода из строя отдельных элементов оборудования или каналов связи.

Были проведены исследования по организации мультиплексированных каналов передачи команд РЗ и ПА с резервированием на УПАСК типа АВАНТ К400, работающим в соответствии с протоколом С37.94 совместно с мультиплексорами различных типов и производителей. В результате тестирования различных схем конфигурации каналов связи были получены оптимальные технические решения по соединению УПАСК данного типа с мультиплексорами, измерены временные характеристики прохождения команд по маршрутам различной протяженности – с малым и большим числом транзитов. Время доставки команд в зависимости от протяженности маршрута составило от 7 до 9 мс. При этом измерены задержки при передаче сигнала в самом мультиплексоре. В зависимости от его типа задержка составляет от 0,4 до 0,6 мс.

Проработаны решения по организации сложных маршрутов с кольцевой, радиальной и смешанной конфигурациями каналов связи. Чтобы реализовать с применением интерфейса С37.94 маршрут типа «точка – многоточка», являющийся по определению соединением типа «точка – точка», то есть имеющий только один адрес назначения от пункта отправления, требуется дополнительная маршрутизация. Она может быть выполнена на самом устройстве передачи аварийных сигналов и команд. Время, затраченное на переназначение той или иной команды, не превышает 0,3 мс.

На рис. 3 показан пример двунаправленного кольца для передачи команд, организованного на мультиплексорах и приемопередатчиках АВАНТ К400 с функцией маршрутизации. В каждой узловой точке кольца АВАНТ К400 формирует пакет в формате С37.94, а мультиплексор доставляет его к следующей точке. Здесь пакет распаковывается, из него извлекается часть команд для исполнения на данном объекте. Оставшаяся часть запаковывается вместе с вновь пришедшими командами и по кольцу отсылается к следующей точке. В результате данного построения сети команды могут входить на любой узловой точке кольца, а выходить на разных, в любых сочетаниях, до 32 команд суммарно. Базовое время передачи команд от одного приемопередатчика к ближайшему (транзит через один мультиплексор) составляет порядка 7 мс, задержка на один дополнительный мультиплексор добавит еще порядка 0,4…0,6 мс.

Ris.3.png

Рис. 3. Двунаправленное кольцо для передачи команд на мультиплексорах и УПАСК

Таким же образом может быть построено кольцо по выделенному волокну (рис. 4). В нем в отличие от предыдущего решения транспортировка пакетов по кольцу возложена на УПАСК АВАНТ К400.

Ris.4.png

Рис. 4. Двунаправленное кольцо для передачи команд на УПАСК

Кольцо также может представлять собой комбинацию мультиплексоров и УПАСК, включенных в одну транспортную сеть, как показано на рис. 5.

Ris.5.png

Рис. 5. Кольцо, построенное комбинацией мультиплексируемых каналов и выделенных каналов ВОЛС

В ряде решений при организации цифровых каналов связи в целях экономии оптических волокон может быть применено волновое мультиплексирование, как это показано на рис. 6. Устройства связи, работающие на волнах разной длины, объединяются в волновом мультиплексоре (CWDM) и по одному волокну передают сигналы на аналогичное устройство, где производится обратное разделение несущих. Причем связь между CWDM-мультиплексорами может быть организована по одному волокну в обе стороны.

Ris.6.png

Рис. 6. Волновое мультиплексирование цифровых каналов связи

В заключение отметим, что большинство решений, описанных в настоящей статье, внедрены на объектах ПАО «Россети» и могут быть использованы в текущих и перспективных проектах.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(62)_2016

А. Г. Чирков, заместитель генерального директора по энергосвязи,
Ю. Г. Чирков, к. т. н., руководитель группы разработки отдела энергосвязи,
ООО «Прософт-Системы», г. Екатеринбург,
тел.: +7 (343) 356-5111,
e‑mail: info@prosoftsystems.ru,
www.prosoftsystems.ru