Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Использование средств телемеханики и телеуправления в целях повышения надежности электроснабжения потребителей

А.Л. Скорняков,
начальник Службы средств диспетчерского и технологического управления ОАО «МГЭсК»

Говоря о надежности энергоснабжения, необходимо сказать, что средства телемеханики являются одним из инструментов обеспечения этой самой надежности. Если сформулировать кратко: телемеханика — это специализированная аппаратура, позволяющая оператору или диспетчеру контролировать состояние оборудования, режимов его работы, а также управлять этим оборудованием.

Задачи, решаемые с помощью телемеханики

В Московской городской электросетевой компании телемеханика внедряется с 60-х годов прошлого века, и поскольку городская электрическая сеть построена по двухлучевой схеме с широким применением на подстанциях средств автоматики, объектами телемеханизации традиционно были распределительные пункты (РП). Трансформаторные подстанции (ТП) не телемеханизировались.

С каждого РП передавалась информация о положении выключателей, сигналы о наличии «земли» на кабельной линии, производились дистанционные замеры токов нагрузки в кабельных линиях. Кроме этого, передавались аварийные сигналы об обесточении шин подстанции и сигнал об открывании дверей в подстанции. Учитывая, что применяемые в то время устройства телемеханики имели ограниченные возможности и не могли передавать больших объемов информации, ряд сигналов — таких, как сигнал положения выключателя, передавался индивидуально, а часть второстепенных сигналов — для сокращения объема передавалась как один общий сигнал.

Тогда же были сделаны первые опыты использования телеуправления, от которых пришлось отказаться из-за низкой надежности приводов выключателей. Кроме того, высокий уровень автоматизации подстанций давал возможность устранять ненормальные режимы работы сети в автоматическом режиме. Здесь необходимо отметить, что сегодня телеуправление

становится остро необходимым. С одной стороны, в городскую электросеть начинают активно внедряться современные импортные и отечественные коммутационные аппараты, пригодные для телеуправления, а с другой стороны, к этому подталкивает транспортная ситуация в городе, при которой оперативно-выездная бригада вынуждена часами добираться к подстанции, чтобы произвести необходимые отключения.

Для оснащения подстанций первоначально применялись релейные устройства телемеханики, а на диспетчерских пунктах громоздкие релейные средства отображения информации, выполняемые на электрических лампочках.

Для связи устройств телемеханики на РП и на диспетчерских пунктах использовались выделенные телефонные линии.

Итак, для телемеханизации объектов необходимо наличие собственно устройств телемеханики, располагаемых на контролируемом объекте и на диспетчерском пункте, и наличие соединяющего их канала связи.

Поскольку для телемеханизации с самого ее начала использовались выделенные телефонные пары городской телефонной сети, то темпы телемеханизации весьма существенно зависели от темпов телефонизации городских районов. Все помнят, что в 70-80-е годы новостройки вводились без телефонизации, и телефоны в домах москвичей появлялись лишь спустя несколько лет после вселения в новые квартиры. Примерно так же обстояло дело и с телефонизацией электроподстанций.

Если посмотреть на схему, на которой показано оснащение средствами телемеханики районов МГЭсК, то легко заметить, что средствами телемеханики больше всего оснащены подстанции в центре города и на юго-западе — т.е. в наиболее старых районах.

Районы же, примыкающие к МКАД, зачастую вообще не имеют средств телемеханики.

Этому отставанию способствовало также и то, что, начиная с 80-х годов, резко сократился выпуск устройств телемеханики, а основной на то время поставщик оборудования — Житомирский завод «Промавтоматика» оказался на Украине. Так что реальная сегодняшняя картина — во многом следствие вышеназванных причин.

Средства телемеханики

Итак, что нужно для развития телемеханизации?

Сегодня для этого нужны две вещи: массовый выпуск устройств телемеханики и наличие каналов связи.

Как сегодня обстоят дела? Сегодня средства микроэлектроники позволили освоить массовый выпуск современных средств телемеханики, которые позволяют передавать объемы информации, не соизмеримые с теми, которые передавались в 70-годы. Радикально изменились средства отображения информации у диспетчера — теперь вместо традиционных разноцветных лампочек появились компьютерные устройства отображения, позволяющие не только выводить информацию на экран, но и вести архивы событий, выдавать диспетчеру необходимые подсказки и рекомендации. Кроме этого — и это самое главное — появилось достаточное количество предприятий, производящих высококачественную аппаратуру телемеханики. Только в Москве я могу назвать не менее четырех — пяти производителей. Так что проблемы выбора устройств телемеханики сегодня не существует.

К сожалению, этого нельзя сказать про другой элемент развития телемеханизации — каналы связи.

С конца 80-х годов МГЭсК провела большую работу по проверке пригодности и сравнению различных типов каналов связи. Нами были опробованы выделенные и коммутируемые телефонные каналы связи, различные варианты радиоканалов, а также каналы, использующие силовые электрические линии для передачи информации, так называемые PLC каналы.

Приведу характеристики некоторых из них:

Проводные каналы связи

Проводные (выделенные и коммутируемые) требуют для своего создания строительства телефонных вводов от ГАТС на телемеханизируемый объект и диспетчерский пункт, иногда может потребоваться строительство дополнительных магистральных линий между АТС. После окончания строительства и начала его использования канал требует абонементной платы.

Стоимость создания канала составляет от 60 до 80 тыс. руб. при абонементной плате на уровне 3, 6 тыс. руб./год.

Технические характеристики канала позволяют передавать необходимые объемы информации, а также использовать его для телеуправления.

Каналы радиосвязи

Радиоканалы, на первый взгляд, являются наиболее предпочтительными для использования в телемеханике. Действительно, для их организации не требуется прокладки кабеля. Аппаратура, применяемая для радиосвязи, имеет относительно невысокую стоимость. А минимальное время развертывания делает их очень привлекательными в глазах строителей.

Но у этой привлекательности имеется и оборотная сторона.

Во первых, для использования радиоканала необходимо получить разрешение на выделение частоты, а свободных частот в Москве сегодня практически нет.

Во вторых, для обеспечения работы телемеханики на 1700 РП (не говоря уже про 13000 ТП), а именно столько объектов энергетики сегодня существует в Москве, необходимо получить не одну, а не менее десятка частот, так как только в этом случае можно построить радиосеть.

Существует еще один способ, заключающийся в использовании уже имеющихся сотовых сетей мобильной связи — всем известные сети МТС, БиЛайн и др. Казалось бы, они способны осуществлять передачу данных, и число абонентов сети во много раз превышает число энергообъектов, но автоматика этих сетей построена таким образом, что приоритетом для них является голосовая связь, т.е. при нехватке свободных каналов для голосовой связи передача данных может быть прекращена в пользу голосовой связи. Майская авария 2005 г. показала, что в момент аварии резко возросло количество разговоров по сотовой сети связи, но именно в этот момент работа телемеханики была нужнее всего! Вывод неутешителен: такие характеристики делают канал связи малопригодным для телесигнализации, не говоря уже о телеуправлении.

Кроме этого, имея низкую стоимость создания канала (на уровне 6-8 тыс.руб.), каналы сотовой связи имеют рекордную стоимость оплаты в процессе эксплуатации, достигающую 16000 руб. в месяц.

PLC каналы

Создается ситуация, при которой радиоканалы, особенно в больших городах, не могут обеспечить передачу технологической информации. Телефонные каналы требуют прокладки кабелей для их создания.

Но в Москве уже имеется разветвленная сеть — более 50 тыс. км(!) кабельных линий, которая используется для передачи электроэнергии от источников питания к потребителям. Более того, эта сеть может использоваться и для передачи информации.

В последнее десятилетие большое развитие в мире получили каналы связи, организуемые по электрическим сетям. Это стало возможным благодаря быстрому развитию так называемой PLC-технологии (от английского Power Line Comunication).

Суть этой технологии заключается в том, что электрическая линия обрабатывается с помощью специальных устройств, называемых устройствами присоединения, после чего по ней можно передавать информацию с достаточно высокими скоростями.

В ОАО «МГЭсК» с 2001 года проводятся эксперименты по внедрению этой технологии, результатом которых стала телемеханизация 12 РП и 5 ТП в г. Зеленограде (19 район МГЭсК). За три года, прошедшие с момента внедрения, аппаратура работала практически без сбоев и показала полную пригодность данного метода для его использования при телемеханизации энергообъектов, в том числе и для телеуправления.

Стоимость аппаратуры соизмерима со стоимостью строительства проводных каналов связи и составляет 45-55 тыс. руб., а абонементная плата в процессе эксплуатации отсутствует!

Но, как говорится, и на Солнце есть пятна. Сдерживающим фактором для широкого применения таких каналов связи являются две вещи.

Первое ограничение вытекает из самого метода: так как информация передается по электрическим сетям, то и поступает она туда, откуда подается электроэнергия — на головную подстанцию или электростанцию, откуда ее необходимо ретранслировать на соответствующий диспетчерский пункт, т.е. требуется организовать ретрансляцию информации.

Второе ограничение связано с тем, что если устройства телемеханики сегодня выпускаются многими предприятиями, то аппаратура PLC отечественной промышленностью практически не выпускается, за исключением нескольких очень робких попыток выпуска подобного оборудования.

Тем не менее, сегодня сложилась ситуация, когда в Москве возможен прорыв в этой области.

Создание ЕГИТС

Требования к повышению надежности энергоснабжения заставляют искать средства к созданию надежных систем для передачи технологической информации не только в энергоснабжающих организациях, но и в других городских службах, так как поиск каналов связи для решения их технологических задач вряд ли отличается от задач, стоящих перед ОАО «МГЭсК».

Предлагаемый выход заключается в создании Единой Городской Информационно-Технологической Сети связи (ЕГИТС), с помощью которой можно было бы решать проблемы информационного обеспечения всех городских служб. Организационно такая сеть должна создаваться под эгидой и контролем городских властей на некоммерческой основе и быть равнодоступной всем организациям, связанным с обеспечением города энергоресурсами.

Технически основой такой сети могли бы стать электрические линии ОАО «МГЭсК», поскольку они в буквальном смысле доходят до всех имеющихся в городе объектов, с которых необходима передача информации.

Для ретрансляции информации на верхнем уровне можно использовать ВОЛС, количество которых будет несоизмеримо меньше, чем общее число информационных объектов. При этом речь не будет идти о замене существующих устройств телемеханики на объектах. ЕГИТС будет только средством доставки информации от объекта до соответствующего диспетчерского пункта.

Развертывание ЕГИТС возможно в достаточно короткое время — порядка двух-трех лет. Сюда войдет время написания технического задания, проектирование и строительство.

Кроме того, необходимо освоить на предприятиях Москвы выпуск дешевой отечественной PLC аппаратуры, необходимой для создания сети.

На первых этапах, связанных с проектированием и строительством, допустимо использовать сотовые сети связи (полностью понимая их недостаточную надежность). Это даст возможность уже сегодня оснащать объекты средствами телемеханики и приучать диспетчерские службы к ее использованию. По мере ввода ЕГИТС эти каналы из основных будут переводиться в резервные, используемые на время ремонтных и профилактических работ, проводимых с основными каналами. Также эти каналы могут использоваться при экстренных аварийных работах, проводимых в ограниченные сроки.

Выводы

Использование средств телемеханики является одним из основных инструментов повышения надежности энергоснабжения города, причем наибольший эффект сегодня может дать телеуправление.

Для оснащения телемеханикой всех энергообъектов города необходимо создание надежных и дешевых каналов связи.

Одним из способов решения задачи является создание ЕГИТС — Единой Городской Информационно-Технологической Сети связи, использующей электрическую сеть города на основе PLC технологии.

Такая сеть может быть создана за два — три года и позволит активно внедрять средства телемеханики не только в ОАО «МГЭсК», но и во всех коммунальных службах города.