CC BY
59
ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ КОРПОРАТИВНОЙ СВЯЗИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ПО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ СЕТЯМ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 - 35 КВ
Р.Г. МИНУЛЛИН*, И.Ш. ФАРДИЕВ**, Д.Ф. ГУБАЕВ**, О.И. КАРПЕНКО**
*Казанский государственный энергетический университет **ОАО «Татэнерго»
Рассматривается концепция организации системы корпоративной связи по распределительным сетям напряжением 0,4 - 35 кВ с учетом последних достижений цифровой обработки сигналов. Обсуждаются проблемы передачи информации по электролиниям разных классов напряжений и особенности оперативной дистанционной диагностики их состояния. Приводятся примеры внедрения новой техники передачи информации и диагностики электролиний распределительных сетей.
Единая энергосистема (ЕЭС) России - это комплекс электростанций и электрических сетей, которые объединены общим режимом и имеют единое централизованное оперативно-диспетчерское управление. Такая форма организации электроэнергетического хозяйства позволяет наиболее рационально использовать энергетические ресурсы, повысить экономичность и надежность энергоснабжения народного хозяйства и населения страны.
Успешная работа современных энергосистем невозможна без обмена технологической и управленческой информацией через средства связи и телемеханики между энергетическими объектами, удаленными один от другого на большие расстояния.
Для технологического управления ЕЭС России корпоративная связь обеспечивает работу следующих распределенных систем:
- диспетчерского управления (АСДУ);
- технологического управления (АСТУ);
- регулирования частоты и мощности (АРЧМ);
- центров противоаварийной автоматики (ЦПА);
- релейной защиты и линейной автоматики (РЗА);
- коммерческого учета электропотребления (АСКУЭ);
- ряда других специализированных систем управления технологическими процессами [1].
Они предназначены для осуществления оперативно-диспетчерского, технологического, организационно-экономического и административнохозяйственного управления электроэнергетической отраслью страны.
В системе корпоративной связи различают первичную сеть и вторичную сеть [2].
Первичная сеть подразделяется на межсистемные (магистральные) и внутрисистемные (зоновые) сети. Межсистемные сети объединяют внутрисистемные сети, образуя единую сеть связи электроэнергетической отрасли, и используются на верхних уровнях управления.
По внутрисистемным сетям связи обеспечивается обмен информацией
© Р.Г. Минуллин, И.Ш. Фардиев, Д.Ф. Губаев, О.И. Карпенко Проблемы энергетики, 2005, № 3-4
между энергообъектами и центральным диспетчерским пунктом, а также между диспетчерскими пунктами внутрисистемных уровней управления.
Первичная сеть отрасли представляет разветвленную сеть кабельных и радиорелейных линий связи, каналов высокочастотной связи по высоковольтным линиям электропередачи и является в основном аналоговой. К сожалению, существующее состояние первичной сети не в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к ней сегодня.
Вторичные сети подразделяются на:
- производственные телефонные сети различных уровней управления оперативно-диспетчерской, технологической и административно-хозяйственной деятельностью;
- телефонные сети селекторных совещаний;
- телефонные сети;
- сети факсимильной связи;
- телеинформационные сети автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ), обеспечивающие передачу сигналов телеизмерения, телесигнализации и телеуправления;
- сети автоматического управления нормальными режимами автоматической регулировки частоты и мощности;
- сети автоматического управления аварийными режимами, обеспечивающие передачу сигналов для систем релейной защиты, противоаварийной автоматики и автоматического отключения нагрузки;
- сети передачи данных режимного назначения;
- компьютерные сети.
Хотя сегодня комплекс сетей, средств связи и телемеханики обеспечивает надежное управление нормальными и аварийными режимами энергосистем, но состояние этих технических средств отрасли не соответствует современному уровню развития техники и современным технологическим требованиям. В отрасли эксплуатируется более 80% морально и физически устаревшего разнотипного оборудования. Имеются проблемы по обеспечению запасными частями импортного оборудования, ранее закупленного в рамках интеграции. Недостаточная оперативность управления энергоресурсами приводит к большим экономическим потерям [2].
В настоящее время в электроэнергетике РФ и стран СНГ получили большое распространение каналы высокочастотной (ВЧ) связи по линиям электропередачи (ЛЭП) напряжением 35 кВ и выше. На долю этого вида связи в настоящее время приходится около 50% общей протяженности каналов связи отрасли [2].
Практически на сегодня это единственный вид связи, удовлетворяющий требованиям быстродействия и надежности работы средств релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА). Во многих случаях использование подобных ВЧ каналов для передачи информации в системах технологического управления является наиболее экономичным решением. Так как направление линий электропередачи во многих случаях совпадает с направлением необходимых каналов связи, то отпадает необходимость в строительстве линий проводной связи и в их эксплуатации. Кроме того, надежность ЛЭП неизмеримо выше надежности воздушных проводных линий связи благодаря большому сечению проводов и высокой прочности конструкций, поддерживающих эти провода [3].
Используемая в настоящее время в энергосистемах аппаратура каналов ВЧ связи по воздушным линиям в значительной своей части разработана до 1960 г. и выпущена до 1980 г. Вся эта аппаратура устарела морально и физически, не отвечает современным требованиям по надежности, достоверности и другим параметрам. Поэтому устаревшее оборудование постепенно заменяется новым, цифровым [4].
Выпущенная ранее аппаратура ВЧ каналов релейной защиты и противоаварийной автоматики имеет не очень хорошие характеристики избирательности и занимает значительную часть спектра частот, выделенного для ВЧ связи по ЛЭП. Поэтому при разработке современной цифровой аппаратуры предусматривается возможность совмещения в одном аппарате функций передачи сигналов телефонной и телемеханической информации, а также сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики. При этом более рационально используется диапазон рабочих частот и упрощается выбор частот для новых ВЧ каналов, надежность и достоверность этих каналов не ухудшается [4].
В последнее время возродился интерес к проблеме организации цифровой связи по проводам сетей среднего напряжения 6 - 10 кВ и низкого напряжения 0,4 кВ, которая близка к ВЧ связи.
Построение современной цифровой системы связи по электрическим сетям
0,4 - 35 кВ даст возможность создать надежную и эффективную систему информационного обеспечения энергопредприятий. При этом станет возможным действенный контроль и управление потреблением энергии предприятиями, организациями и бытовыми потребителями.
Но, к сожалению, в настоящее время отсутствуют нормы МЭК на цифровую аппаратуру и каналы по ЛЭП, построенные с использованием этой аппаратуры, а нормы и рекомендации МЭК 60495 и МЭК 60663 могут быть использованы для цифровой аппаратуры лишь частично. Отсутствие нормативно-технической документации затрудняет определение области использования цифровой аппаратуры, а также сдерживает ее разработку и применение [5].
Поэтому в ближайшее время должна быть выпущена следующая нормативно-техническая документация [5]:
- рекомендации по объемам передаваемой информации с энергообъектов;
- руководящие указания по выбору частот ВЧ каналов по линиям электропередачи 35, 110, 220, 330, 500 и 750 кВ;
- руководящие указания по проектированию каналов ВЧ связи (новый документ);
- общие технические требования к аппаратуре ВЧ связи (новый документ);
- руководство по вводу в работу и эксплуатации цифровых каналов (новый документ).
Особенности ВЧ связи по линиям электропередачи
ВЧ связь по линиям электропередачи является разновидностью проводной связи, занимает промежуточное положение между проводной связью и радиосвязью, т.к. передача сигналов осуществляется через провода, но приемопередающая аппаратура построена с использованием принципов действия аппаратуры радиосвязи. Каналы ВЧ связи осуществляются в распределительных сетях в основном на линиях 35 кВ и выше.
В то же время использование для связи проводов воздушных электролиний
имеет ряд особенностей, которые приходится учитывать при проектировании каналов связи и конструировании аппаратуры [3].
Провода ЛЭП нормально находятся под напряжением промышленной частоты 50 Гц. Поэтому по ЛЭП возможна только высокочастотная связь с использованием таких частот, которые сравнительно простыми техническими средствами могут быть отделены от промышленной частоты. Для подключения передатчика и приемника аппаратуры ВЧ связи к проводам воздушных линий используют фильтры присоединения, которые являются полосовыми фильтрами.
На станциях и подстанциях фазные провода подключаются к специальным проводам (шинам). К этим шинам присоединяются также устройства высокого напряжения (выключатели, трансформаторы, разъединители), которые могут иметь низкое сопротивление для токов рабочей частоты каналов связи. В этом шунтирующем сопротивлении поглощается часть энергии сигналов высокой частоты.
Кроме того, бывают случаи отключения воздушных линий с обеих сторон и заземления их на подстанции. Работа каналов ВЧ связи в этих случаях также не должна нарушаться. Поэтому в провода воздушных линий у подходов к шинам включаются, последовательно, устройства обработки в виде высокочастотных заградителей (заградительные фильтры), имеющие низкое сопротивление для токов промышленной частоты и высокое сопротивление для токов высокой частоты.
Конфигурация сети высокого напряжения не остается неизменной. С появлением новых потребителей энергии в линии врезаются новые подстанции, что порой приводит к необходимости реконструировать каналы связи, идущие по этим линиям. Эта реконструкция часто бывает связана со сложной перестройкой или даже с заменой аппаратуры связи, установкой дополнительных устройств обработки и присоединения и т.п.
В распределительных сетях большое распространение имеют линии с ответвлениями, заходящими на свои подстанции. В ответвлениях поглощается часть энергии передаваемых ВЧ сигналов. При этом возрастает затухание линейного тракта канала связи и увеличивается неравномерность ее амплитудночастотной характеристики.
Высокочастотные заградители трудно выполнить с большим сопротивлением для токов ВЧ, тем более в широкой полосе частот. Поэтому при изменении схемы включения оборудования высокого напряжения или количества воздушных линий, подключенных к шинам подстанции, несколько изменяются условия нагрузки проводов воздушных линий и, как следствие, характеристики линейных трактов каналов ВЧ связи. Эти характеристики могут изменяться весьма значительно при повреждениях (коротких замыканиях и обрывах проводов). Вероятность значительного увеличения затухания линейного тракта в этих случаях необходимо учитывать при проектировании каналов высокочастотной связи для релейной защиты и противоаварийной автоматики, в которых требуется передача информации при повреждениях на воздушных линиях.
Между каналами ВЧ связи, образованными по разным воздушным линиям, возможны взаимные влияния. Это обусловлено гальванической связью между различными воздушными линиями, заходящими на общие шины подстанции, а также электромагнитной связью. Взаимные влияния усиливаются, если две линии проходят на небольшом расстоянии одна от другой, тем более, если они подвешены на общих опорах. Особенно большими могут быть взаимные влияния
между каналами связи, образованными по проводам одной воздушной линии. Взаимные влияния между линейными трактами различных ВЧ каналов вызывают трудности при выборе частот этих каналов и накладывают ограничения на общее количество каналов ВЧ связи, которые могут быть осуществлены в пределах одной системы.
Расстояние между проводами электролиний в ряде случаев соизмеримо с высотой подвеса проводов над землей. При этом земля оказывает большое влияние на ВЧ параметры линии, что проявляется в увеличении затухания каналов ВЧ связи.
Каналы связи по электролиниям характеризуются наличием помех, возникающих при оперативных переключениях (коммутациях) силового оборудования, при влиянии излучения длинноволновых и средневолновых радиостанций, при аварийных режимах линии, например при коротком замыкании.
Наличие на линии высокого напряжения осложняет эксплуатацию аппаратуры каналов ВЧ связи. Плановая или послеаварийная ревизия устройств ВЧ обработки связана с необходимостью отключения воздушных линий, а это, в свою очередь, связано с ослаблением надежности электроснабжения. Часто по условиям режима работы энергосистемы отключение линии невозможно осуществить в течение длительного времени. Кроме того, испытания и ревизии устройств присоединения должны производиться в непосредственной близости от проводов линии высокого напряжения.
Волны перенапряжений, которые возникают на воздушных линиях при грозовых перекрытиях и коммутационных операциях, через устройство присоединения частично попадают на вход ВЧ аппаратуры и могут вызвать ее повреждение. Особенно велики перенапряжения, возникающие на элементах устройств ВЧ обработки. Приходится принимать специальные меры по защите этих элементов аппаратуры с помощью ограничителей перенапряжения.
Несмотря на отмеченные трудности [3], высокочастотная связь в энергосистемах получила широкое распространение. Каналы ВЧ связи по воздушным линиям создаются почти на всех линиях с напряжением 35 кВ и выше, а также на линиях более низкого напряжения.
В зависимости от используемого диапазона рабочих частот, каналы связи по воздушным линиям разделяют на высокочастотные (30 - 1000 кГц),
среднечастотные (5 - 30 кГц) и низкочастотные, или каналы тональной частоты (0,2 - 5 кГц). Различают также каналы подтональной частоты (0,005 - 0,047 и 0,075
- 0,2 кГц).
Высокочастотные каналы связи используются на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше.
Среднечастотные каналы связи могут быть использованы в распределительных сетях 10 - 35 кВ. Возможно их использование на воздушных линиях 10 кВ для осуществления систем телемеханики с применением узкополосных каналов связи.
В сетях 0,4 - 10 кВ можно использовать каналы, выполненные на тональных и подтональных частотах, с передачей телеинформации из сети 0,4 - 10 кВ на опорную питающую подстанцию. Затем информация должна ретранслироваться на РЭС (или ПЭС) по соответствующим ВЧ каналам.
Распределительные сети, в соответствии с назначением, конфигурацией и техническим оснащением, можно разделить на сети:
- среднего напряжения (6 - 10 - 35 кВ);
- низкого напряжения (0,4 кВ).
Связь по линиям электропередачи напряжением 35 кВ
Линии электропередачи напряжением 35 кВ изначально при
проектировании предназначаются для организации каналов телемеханики и телефонной связи. Поэтому в них предусматривается включение заградительных фильтров и фильтров присоединения для подсоединения низковольтной связной аппаратуры к проводам ЛЭП.
Условия работы каналов ВЧ связи в распределительных сетях существенно отличаются от условий работы на магистральных линиях электропередачи 110 кВ и выше.
В основном эти отличия сводятся к следующему [3]:
- малое количество ВЧ каналов по одной линии электропередачи, что дает возможность снизить требования к избирательности аппаратуры;
- низкий уровень линейных помех, особенно в верхней части частотного диапазона (выше 100 кГц). Практически отсутствуют помехи от коронирования. Действуют, в основном, импульсные помехи, возникающие при работе двигателей, помехи от контактной сети на тяговых подстанциях и др. Благодаря низкому уровню помех можно применять низкие уровни приема и работать при меньшей мощности передатчиков;
- распределительные сети, как правило, работают в радиальном режиме. Связь между сетевыми районами осуществляется магистральными линиями высокого класса напряжения. Поэтому в районах электросетей можно выбирать частоты каналов связи независимо от частот каналов в соседних районах. Это облегчает задачу распределения частот и позволяет уменьшить диапазон рабочих частот аппаратуры;
- низкие рабочие напряжения и сравнительно малые рабочие токи воздушных линий позволяют существенно облегчить и удешевить аппаратуру ВЧ обработки и присоединения;
- телефонная связь в распределительных сетях не столь ответственна, как на магистральных линиях, особенно в районах с централизованным обслуживанием, где она нужна только эпизодически. Это позволяет снизить требования к качеству связи и уменьшить верхнею частотную границу разговорного спектра до 1,8 кГц.
Перечисленные факторы облегчают задачу осуществления ВЧ связи по распределительным сетям среднего класса напряжения.
Но при этом распределительные сети обладают рядом особенностей [3], затрудняющих их использование для высокочастотной связи, а именно:
- для распределительных сетей характерна большая разветвленность при малой длине однородных участков. Количество ответвлений от основной линии может быть более 10 и обработка их затруднительна по экономическим соображениям. По этой причине для ВЧ связи иногда стремятся использовать либо очень низкие частоты в диапазоне 18 - 70 кГц, либо высокие - выше 300 кГц. На низких рабочих частотах входное сопротивление коротких ответвлений велико и их можно не обрабатывать. На низких частотах велико также входное сопротивление высоковольтного оборудования подстанций, что, в ряде случаев, позволяет выполнять ВЧ каналы почти без применения заградителей. В то же время для верхних частот можно выполнить достаточно простые, малогабаритные и дешевые устройства ВЧ обработки и присоединения;
- вследствие большой разветвленности распределительной электрической сети линейный тракт ВЧ канала имеет много сосредоточенных неоднородностей (ответвления, кабельные вставки). Это приводит к многократным отражениям передаваемых сигналов, что вызывает большую неравномерность частотной характеристики затухания и входного сопротивления линейного тракта. Кроме того, многократные отражения могут парализовать канал при передаче информации из-за наложения сигналов;
- вся аппаратура ВЧ канала должна требовать минимального обслуживания персоналом сравнительно низкой квалификации. Это особенно важно для сельских электрических сетей. Кроме того, вся аппаратура должна быть дешевой. При сравнительно небольших расстояниях между объектами ВЧ связь по воздушным линиям может успешно конкурировать со связью по специальным линиям проводной связи только при наличии дешевой аппаратуры.
Несмотря на эти недостатки, каналы связи по распределительным сетям успешно применяются, т.к. они, при соответствующем построении, обладают высокой надежностью и недороги.
Для передачи технологической и управленческой информации по каналам распределительных сетей разработана специальная аппаратура.
Как правило, информация передается на частоте несущей, поэтому на передающей стороне должна осуществляться модуляция, а на приемной -демодуляция. Поскольку обычно сообщения передаются в обе стороны, то в одном и том же пункте должен быть и модулятор, и демодулятор (модем).
Современная аппаратура уплотнения для передачи речи, данных и сигналов телемеханики (ТМ) по принципу построения делится на две части. К первой относится аппаратура, где сигналы различных видов информации имеют частотное разделение канала (ЧРК), ко второй - временное разделение канала (ВРК).
Существующие в настоящее время в электроэнергетике России каналы ВЧ связи для передачи технологической информации в основном работают по принципу ЧРК и являются полностью аналоговыми. Для передачи ВЧ сигналов используется амплитудная модуляция (АМ) с одной боковой полосой (ОБП), а в модемах для передачи данных и сигналов ТМ - двухпозиционная частотная манипуляция со скоростью 50 - 2400 б/с.
При передаче ВЧ сигналов допускается использование полного канала тональной частоты (ТЧ) с полосой 0,3 - 3,4 кГц или для передачи только речи, или только данных и сигналов ТМ, или для комплексной передачи всех этих сигналов. При этом применяются следующие виды аппаратуры: АСК-1С, АСК-3С, АВС-1, АВС-3, АВК, АВС-ВЛЭ, АВС-О, АКСТ «Линия», АКСТ «Линия-У1», ЕТЬ-4, ЕТЬ-
8, ЕТ-6, ЕТ-7, ОРС-1 и др. [6]
В качестве модемов для передачи данных и сигналов ТМ используется следующая аппаратура: ТАТ-65, АПТ и др. [6].
Для передачи сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики предназначена специальная аппаратура: ВЧС-1, ВЧС-2, ВЧС-3, ВЧТО-М, АНКА, АВПА, АКА-16 «Кедр» и др. [6].
Все перечисленные виды аппаратуры принадлежат к так называемому первому поколению.
В аппаратуре второго поколения сохранена идеология построения ВЧ канала (частотное уплотнение информации с АМ ОБП), но при этом основные устройства реализованы в цифровой форме на базе цифровых сигнальных процессоров, микроконтроллеров, микропроцессоров и программируемых © Проблемы энергетики, 2005, № 3-4
логических интегральных схем. Кроме того, скорость передачи данных увеличена до 19,2 кб/с, значительно расширены функциональные, сервисные и эксплуатационные свойства аппаратуры, в частности, в ее состав включается встроенный канал РЗ и ПА. К этой аппаратуре относятся: АКСТ «Линия-М», АВС-Ц, АВЦ, «Бирюза-3», АЦВС, АСЭ-МЦ, ЦАВС, АЦУК, ЕТЬ-500, ЕТ-8, Е8Б-2000, 1790-88 и др. [6].
Третье поколение характеризуется переходом к цифровой ВЧ связи по принципу ВРК, т.е. с временным разделением сигналов разных видов информации. При этом скорость передачи цифрового потока достигает 81 кб/с в полосе 8 кГц за счет квадратурно-амплитудной модуляции и АМ ОБП модуляции, а сжатие информации позволяет увеличить емкость канала в 2 - 6 раз. К этому поколению принадлежат: АКСТ «Линия-Ц», АВС-ЦМ, АЦВС-1, УПК-Ц, ЕТЬ-500Б, АСЕ-64 и др. [6].
Аппаратура второго и третьего поколений называется цифровой, она появилась на мировом рынке в последнее десятилетие. Перечень параметров, характеризующих данную аппаратуру, почти тот же, что и для аппаратуры первого поколения. Но имеется дополнительный параметр - время задержки сигнала в канале, который в некоторых случаях может быть существенным.
В энергосистемах России существуют раздельно службы, обеспечивающие работу аппаратуры, передающей речевую и телемеханическую информацию, и службы, обеспечивающие работу аппаратуры, передающей команды релейной защиты и противоаварийной автоматики. За рубежом уже давно применяется комбинированная аппаратура, передающая информацию нескольких видов: речь, данные телемеханики, команды РЗ и ПА. При этом сокращаются затраты на обслуживание аппаратуры, облегчается выбор частот, цифровая аппаратура имеет более высокую надежность в эксплуатации.
Системы с цифровой обработкой сигналов и информации обладают существенными преимуществами по сравнению с аналоговыми системами и позволяют качественно улучшить работу каналов ВЧ связи. Обеспечивается повышение надежности связных каналов, снижается стоимость аппаратуры, появляется возможность ее унификации, упрощается обслуживание каналов связи за счет управления параметрами аппаратуры, ее контроля и диагностики с применением микропроцессоров и компьютеров. Цифровая обработка сигналов позволяет повысить стабильность работы каналов связи и избирательность приемников, получить возможность перестройки ряда параметров в процессе наладки и эксплуатации аппаратуры. Цифровая аппаратура включает в себя развитую систему мониторинга, что дает возможность регистрации событий в процессе работы, проведения тестирования с сигнализацией при наличии неисправностей. [5].
Но цифровая аппаратура имеет и ряд особенностей, обусловленных применением адаптивных кодеков для телефонного канала, эквалайзера, устройств синхронизации и эхоподавления. Их наличие приводит к следующему
[5]:
- увеличению времени задержки сигнала в канале, что особенно заметно при работе с несколькими переприемами;
- возможности прерывания работы канала на некоторое время из-за потери синхронизации или необходимой перестройки адаптивного эквалайзера при скачкообразном изменении параметров ВЧ тракта (переключение ЛЭП) и при всплесках помех (коммутационных и грозовых);
- потере качества речи во время работы канала с несколькими переприемами.
Эти особенности цифровой аппаратуры необходимо иметь в виду при проектировании ВЧ каналов связи с учетом их назначения.
Вопросам повышения надежности электроснабжения путем своевременной диагностики состояния распределительных сетей и оперативного обнаружения места повреждения на линиях электропередачи всегда уделяется большое внимание.
Имеется целый ряд измерительных приборов (ИМФ-1С, ИМФ-3С, ИМФ-10Т), которые могут использоваться на воздушных ЛЭП напряжением 6 - 35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью для обнаружения и определения расстояния до места однофазных замыканий на землю, двухфазных и трехфазных коротких замыканий. Эти приборы устанавливаются на подстанциях в вводных ячейках силовых трансформаторов, что дает возможность обслуживать одним устройством все отходящие линии. Однако с помощью этих приборов невозможно определять обрывы проводов и они пригодны только для линий с простой конфигурацией [7].
Более универсальными диагностическими приборами являются рефлектометры - приборы, использующие принцип импульсного локационного зондирования. Они являются быстродействующими и пригодны для дистанционной диагностики и кабельных и воздушных электролиний, обнаруживают одинаково эффективно места обрывов и коротких замыканий с определением расстояния до них. Для обслуживания кабельных линий, которые имеют низкие волновые сопротивления (около 100 Ом и менее), предназначены рефлектометры с изменением выходного сопротивления в пределах 1 - 120 Ом: Т617 ТБИ, Т625 ТБИ, Т631 ТБИ, , Digiflex ЬЛЛ, КаЬеНих 8Т, ЕТБИ 10 и др.. Для исследования воздушных линий (в том числе и кабельных) используются рефлектометры с большими пределами изменения выходного сопротивления: Р5-
10, Р5-17, Р5-23, К6Р-5, РИ-10М, РЕЙС-105Р, РЕЙС-205, ЕазуЯех и др. [8].
Воздушные линии распределительных сетей имеют древовидную топологию, поэтому при их локационном зондировании на рефлектограммах присутствуют импульсы, отраженные от мест присоединения ответвлений, которые затрудняют выделение на их фоне импульсов, отраженных от места повреждения линии. Но в настоящее время разработаны методики, позволяющие расшифровывать такие рефлектограммы с распознаванием вида повреждения и определением расстояния до него [9 - 18].
Способ локационного зондирования позволяет также своевременно обнаруживать появление гололеда на проводах электролиний [19].
Аппаратура локационного зондирования, установленная на подстанции, может автоматически в режиме коммутации контролировать состояние всех отходящих фидеров [20, 21].
Связь по линиям электропередачи напряжением 6 - 10 кВ
Распределительные сети представляют значительный интерес в отношении использования их как для передачи телемеханических сигналов, вследствие широкой распространенности этих сетей, так и для организации АСКУЭ и телефонной связи. Их начинают использовать, в первую очередь, там, где дополнительная прокладка проводных линий связи затруднительна и дорогостояща (например на шахтах, нефтепромыслах). С каждым годом
применение распределительных сетей для передачи технологической информации увеличивается.
Каналы связи по распределительным сетям получили широкое применение в ряде европейских стран для циркулярной передачи команд массовым объектам телеуправления (Франция, Австрия и др.) [18, 22, 23].
С помощью таких каналов осуществляется централизованное переключение электросчетчиков на дневной и ночной тарифы, включение ночью бытовых и других приборов по удешевленному тарифу, включение уличного освещения, передача пожарной тревоги и т. п. Команды (сигналы телеуправления) передаются только в одном направлении из центрального пункта, а ответная, известительная информация (сигналы телесигнализации) при этом отсутствует.
Как уже указывалось, распределительные силовые линии имеют весьма разветвленную структуру и большое число непостоянных нагрузок. Все это затрудняет высокочастотную обработку линии. Без обработки распределительные сети имеют относительно большое и непостоянное затухание, неравномерное по частоте и по времени. Это вызвано наличием непостоянных во времени неоднородностей и соизмеримостью длины ответвлений с длиной рабочей волны приемо-передающей аппаратуры.
В виде примера на рис. 1 приведена зависимость требуемой мощности сигнала от частоты для участка распределительной сети напряжением 6 кВ длиной 6 км [18, 22]. Из рисунка видно, что область с наименьшими потерями сигнала находится в интервале частот 35 - 60 кГц.
Системы телемеханики для промышленных объектов часто имеют полосу пропускания одного канала Д/ = 1+10 Гц, т. е. в несколько сотен раз меньше, чем в телефонии. Поэтому, используя узкую полосу частот для передачи телемеханических сигналов (порядка 10 Гц), можно снизить мощность входного сигнала до нескольких Ватт при той же помехоустойчивости. Правда,
быстродействие передачи при этом соответственно уменьшается и передача команд осуществляется в течение десятых долей секунды, а не миллисекунды как в обычных устройствах телемеханики [18, 22].
Это позволяет реализовать каналы телемеханики по распределительным сетям сравнительно простыми техническими средствами без их обработки или с весьма ограниченной обработкой, т.к. обработка для сложных разветвленных сетей встречает большие трудности.
Передача телемеханической информации по каналам распределительных сетей осуществляется в диапазоне звуковых частот 0,3 - 3,4 кГц или в диапазоне 100 - 300 кГц [18, 22, 23]. Соответственно развиваются два направления.
Первое направление связано с передачей циркулярных команд телеуправления массовым объектам без известительной сигнализации. При этом обычно используется одна или несколько частот в диапазоне 0,175 - 3 кГц.
Р, Вт
Рис. 1. Зависимость требуемой мощности сигнала от частоты для участка распределительной сети 6 кВ при полосе частот канала Д'=5 кГц (1) и =50 Гц (2)
Уровень выходного сигнала передатчика на входе канала достигает 5 В, а входной уровень в точках приема - порядка 1 В. Затухание сигнала в этом диапазоне частот сравнительно небольшое, не превышающее 10 дБ на низких частотах и нескольких десятков дБ на частотах, близких к 3 кГц.
Для второго направления характерно использование диапазона частот от 10 до 200 кГц. Уровень помех в этом диапазоне значительно меньше, вследствие чего открывается возможность двусторонней передачи сигналов. Количество возможных каналов телемеханики в этом диапазоне частот во много раз превосходит количество каналов в диапазоне звуковых частот.
Имеются также сообщения [4] о создании аппаратуры для передачи по проводам распределительной сети информации для целей АСДУ и АСКУЭ энергопредприятий со скоростью передачи до 9,6 Кб/с (АББ ВЭИ Метроника), работающей на частотах до 95 кГц.
Для распределительных сетей напряжением 6-10 кВ также актуальна проблема повышения надежности электроснабжения путем автоматического контроля состояния электролиний. Для этого можно использовать ту же аппаратуру, которая применяется на линиях электропередачи напряжением 35 кВ (см. предыдущий раздел).
В настоящее время появились средства комплексной автоматизации распределительных сетей - реклоузеры [24]. Реклоузер - это пункт автоматического секционирования воздушных распределительных сетей столбового исполнения, объединяющий в себе вакуумный коммутационный модуль со встроенными измерительными датчиками тока и напряжения, автономную систему оперативного питания, микропроцессорную систему релейной защиты и автоматики, систему портов для подключения устройств телемеханики, программное обеспечение.
С помощью реклоузера можно решать задачи оперативного переключения в распределительной сети (местная и дистанционная реконфигурация сети), автоматического отключения поврежденного участка, автоматического повторного включения линии, автоматического выделения поврежденного участка, автоматического восстановления питания на неповрежденных участках сети, автоматического сбора информации о параметрах режимов сети, интеграции в системы телемеханики.
В состав реклоузера входят токовые защиты от междуфазных коротких замыканий, защита от замыканий на землю, защита минимального напряжения, а также автоматика повторного включения, ввода резерва и автоматика частотной разгрузки линии. Дополнительно реклоузер позволяет производить отстройку от бросков тока намагничивания и пусковых токов двигателей, а также предусматривает возможность ввода режима «работа на линии» при проведении работ без снятия напряжения. Защиты и автоматика реклоузера разрабатывались специально для целей автоматизации воздушных распределительных сетей и поэтому имеют возможность раздельного ввода или вывода ступеней защит и координацию последовательности зон в циклах АПВ. Это позволяет реализовывать самые различные алгоритмы работы аппаратов в сети, согласовывать большое число защитных аппаратов без увеличения выдержки времени на головных участках.
В феврале 2004 г. специалистами ООО «РК Таврида Электрик» совместно с ОАО «Белгородэнерго» [24] в результате реализации пилотного проекта была создана сеть, состоящая из двух фидеров напряжением 10 кВ (рис.2).
Общая протяженность фидеров по магистрали составляет 26 км, а с учетом ответвлений от сети - 36 км. Центрами питания являются две подстанции напряжением 35/10 кВ. Всего в сети установлено три реклоузера РВА/ТЕЬ-10-16/630 У1, два из которых выполняли функцию пунктов секционирования, а один
- пункта сетевого резервирования (АВР). Для защиты ответвлений от сети использовались отстреливающие предохранители типа ПРВТ производства ЗАО «ЗЕТО» (г. Великие Луки). С целью обеспечения возможности дистанционного управления аппаратами, установленными в сети, реклоузеры были подключены к существующей системе телемеханики КОМПАС 1.1. Для передачи информации была выбрана радиосвязь с установкой в шкаф управления реклоузером радиомодема и размещением радиоантенны на опоре воздушной линии.
Рис.2. Схема экспериментальной распределительной сети напряжением 10 кВ, оборудованной реклоузерами: В1, В2 - вакуумные выключатели на подстанциях;
Ш, К2 - реклоузеры в качестве пунктов секционирования в сети с двухсторонним питанием; КЗ - реклоузер, установленный в качестве пункта АВР;
П - отстреливающиеся предохранители на ответвлениях
Реализованная схема автоматизации сети с помощью реклоузеров позволяет выделять поврежденные участки линии за считанные секунды (ранее на эту операцию требовалось около 5 часов), что значительно сокращает простой трансформаторной мощности и недоотпуск электрической энергии потребителям. Кроме того, обеспечивается возможность дистанционной реконфигурации топологии сети, автоматического сбора информации о параметрах режимов ее работы и состоянии установленного оборудования.
Связь по линиям электропередачи напряжением 0,4 кВ
В последние несколько лет наблюдается тенденция расширения передачи информации по сетям электроснабжения напряжением 0,4 кВ. При слабой инфраструктуре российской проводной связи широкая распространенность электрических сетей, отсутствие необходимости проведения дорогостоящих монтажных работ, а также возможность формирования симметричных каналов связи вызывают повышенный интерес к электрическим сетям как средству передачи данных. Это обусловлено повсеместно возрастающей потребностью в средствах телекоммуникаций как в глобальном, так и в локальном масштабах.
Системы управления и мониторинга в энергетике, промышленности, на транспорте, в медицине, системах экологической безопасности и других областях человеческой деятельности становятся все более интеллектуальными и распределенными. Одновременно значительное распространение получают новые виды информационного обмена — средства домашней автоматики, компьютерные сети малых и домашних офисов, распределенные системы охранной и иной сигнализации, которые также нуждаются в развитой инфраструктуре средств связи. При этом средства информационного обмена должны быть дешевыми и повсеместно доступными [25].
Сложность организации связи по линиям электроснабжения 0,4 кВ заключается в том, что существующие электросети первоначально не предназначались для передачи информации. Они имеют древовидную топологию с многочисленными ответвлениями. Они характеризуются высоким уровнем шумов и быстрым затуханием высокочастотного сигнала, а также тем, что амплитудно-частотные характеристики существенно меняются во времени из-за изменения текущей нагрузки и коммутационных переключений.
Для линии напряжением 0,4 кВ характерна сильная неравномерность затухания по частоте, в особенности в области высоких частот, на которых сильнее сказывается влияние ответвлений линий. На рис. 3 приведена зависимость требуемой мощности сигнала от частоты для участка распределительной сети напряжением 0,4 кВ длиной 6 км [18, 22]. Видно, что
наименьшее затухание сигнала имеет место в интервале частот от 30 до 65 кГц.
Оптимальный диапазон рабочих частот с точки зрения отношения сигнал/помеха зависит от затухания, уровня помех, протяженности распределительных сетей, конфигурации линий и характера нагрузок.
Согласно расчетам, величина затухания сигнала в распределительных сетях изменяется в пределах от 0,2 до 30 дБ для частот от 5 до 150 кГц [26]. Анализ исследований помех в распределительных сетях показывает, что уровень помех в диапазоне частот от 5 до 150 кГц изменяется от - 50 дБ до - 65 дБ [27]. Для кабельных линий оптимальный диапазон частот находится в области 15 - 50 кГц, а для воздушных линий небольшой протяженности
- в области 30 - 60 кГц [18, 22]. При выборе распределительных сетей для передачи
Р, Вт 10000'
1000 100 10 1 0,1
0,01
0,001
1
\
\
\ 2
20 30 40 50 60 70
£ кГц
Рис. 3. Зависимость требуемой мощности сигнала от частоты для участка распределительной сети 0,4кВ при полосе канала А/=5 кГц (1) и А/=50 Гц (2)
информации целесообразно уточнить экспериментально оптимальный диапазон рабочих частот с учетом конкретных условий.
Входное сопротивлений электролиний на частотах от 5 кГц до 30 МГц изменяется в пределах от 1 до 300 0м и носит преимущественно индуктивный характер [27].
В ряде случаев для организации каналов связи целесообразно использовать комбинированные линии, состоящие из распределительной сети 6 кВ, силовых трансформаторов 6/0,4 кВ и сети 0,4 кВ. В диапазоне 30 - 70 кГц максимальное суммарное затухание такой комбинированной сети достигает 70 дБ при переходном затухании трансформаторов 6/0,4 кВ, равном 20 дБ. Затухание комбинированной сети можно соответственно уменьшить, если к трансформатору 6/0,4 кВ подключить блокировочные конденсаторы, т. е. ввести частичную высокочастотную обработку распределительных сетей [18, 22].
Разновидностью распределительных силовых сетей являются контактные сети для электрического транспорта, которые уже давно используются для передачи информации [22]. По ним организуются каналы для телефонной связи с водителями транспорта и для передачи сигналов телемеханики. С целью уменьшения затухания и повышения стабильности параметров концы контактной сети и цепи токосъема обрабатываются. Затухание такой контактной сети, обработанной по высокой частоте, сравнительно невелико. Так, для шахтной контактной сети затухание не превышает 20 дБ при длине сети 10 км. Контактная сеть как канал связи используется на шахтах и в городском транспорте, а также на электрифицированных дорогах. Диапазон рабочих частот выбирается в области 30 - 120 кГц. При этом применяется аналоговая техника. Но ее возможности оказались ограниченными для преодоления недостатков сетей электроснабжения, поэтому связь в таком виде широкого распространения не нашла.
Возрождение интереса к сетям электроснабжения напряжением 0,4 кВ с целью передачи информации (притом широкополосной) произошло благодаря появлению новой телекоммуникационной технологии - технологии PLC (Power Line Communication). Она была разработана для использования силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена с применением последних достижений в области цифровой обработки сигналов.
Одним из основных преимуществ PLC технологии является то, что для внедрения новой системы не требуется создания дополнительной инфраструктуры. Фактически PLC технология превращает сети электроснабжения в сети передачи данных. С электрической силовой сетью, с точки зрения распространенности и доступности готовой инфраструктуры, не может сравниться никакая другая. Подключение к PLC линии осуществляется через обычную электрическую розетку с помощью специального модема, а электрические розетки есть в каждом доме, даже в самых отдаленных уголках земного шара. PLC технология может использоваться для управления технологическими процессами в энергосистеме, для сбора данных с цифровых электросчетчиков, связи, подключения бытовых пользователей к Интернет, IP-телефонии и оказания других телекоммуникационных услуг.
Имеются сообщения [4], что активные разработки в области передачи данных и доступа к Интернет по технологии PLC ведут европейские компании Nortel, Novell, Norweb Communikations, а также компания Fibrlink Networks (дочернее предприятие китайской государственной телекоммуникационной компании Power Telecom) и многие другие.
Сообщество HomePlug Powerline Alliance, включающее такие компании как Cisco Systems, Intel, RadioShack, Motorola и Hewlett-Packard, базируясь на разработках малоизвестной фирмы Intellon, представила стандарт системы передачи данных с использованием обычных линий электропроводки без каких-либо телефонных, оптических и иных кабелей. При этом скорость передачи данных может достигать 14 Мб/с, хотя реально пока достижимы скорости в 8 Мб/с. Новый стандарт принят консорциумом из более чем 90 ведущих компаний, что позволит создавать полностью совместимые между собой устройства, работающие по PLC технологии [28].
В 1998 г. была организована Международная ассоциация пользователей и производителей средств связи на основе электрических линий — International Powerline Forum (IPF). В мае 1999 г. в Брюсселе состоялся второй Международный конгресс по научным, техническим и экономическим проблемам передачи информации по силовым электрическим линиям. В 2001 г. членом IPF стало ОАО «Мосэнерго» [28].
Федеральная комиссия электросвязи США 14 сентября 2004 г. одобрила технологию передачи данных по высоковольтным линиям электропередачи и список правил предоставления услуг высокоскоростного доступа в Интернет через линии электропередачи. Ожидается, что такой доступ в Интернет будет массовым и недорогим. [29].
В настоящее время существует несколько стандартных системных подходов к передаче информации по линиям электроснабжения. Различия между ними состоят, прежде всего, в ориентации на конкретный класс приложений, а также в методах и средствах обеспечения надежного информационного взаимодействия. Каждый класс приложений характеризуется специфическими требованиями к скорости и дальности передачи, методу доступа и другим показателям, определяющим качество передачи [25].
К низкоскоростным распределенным системам управления и учета относятся средства учета энергопотребления, системы автоматического управления в цехах и на производственных территориях, системы жизнеобеспечения зданий (лифты, кондиционеры, устройства вентиляции), складские системы, системы охранной и пожарной сигнализации и т.д.
Другой класс приложений составляют средства домашней автоматики, позволяющие комплексно управлять бытовыми приборами. Сюда же можно отнести локальные сети для домашних и малых офисов, развернутые в пределах небольшого здания или отдельной квартиры.
Несомненный интерес представляют примеры успешного использования электрических сетей для организации телефонной связи в поселках и на ограниченных территориях, а кроме того, для обеспечения высокоскоростного доступа в Internet. Прогресс в этой области может не только изменить расстановку сил на рынке Internet-провайдеров, но и вызвать к жизни новые принципы проектирования силовых электрических сетей и их оптимальной структуризации с учетом как энергетических, так и коммуникационных требований [30].
Архитектура информационного взаимодействия на основе электросетей имеет иерархическую структуру [25]. Даже в рамках одной прикладной области конкретные ее реализации отличаются методами надежной доставки данных на различных уровнях иерархии.
Повышение эффективности и надежности передачи на физическом уровне с использованием PLC технологии определяется выбором способа модуляции и частотного диапазона, использованием методов цифровой обработки сигналов и
адаптивного управления. Здесь, в первую очередь, следует отметить перспективность алгоритмов широкополосной SS (Spread Spectrum) модуляции, существенно повышающей помехоустойчивость передачи.
При использовании SS модуляции энергия сигнала распределяется в широкой полосе частот, и сигнал становится незаметным на фоне шумов и помех. На принимающей стороне значимая информация выделяется из шумоподобного сигнала с использованием уникальной для данного сигнала псевдослучайной кодовой последовательности. Применяя различные коды, можно осуществлять передачу сразу нескольких сообщений в одной широкой полосе частот. Помимо высокой помехоустойчивости SS модуляция обеспечивает высокий уровень защиты информации от несанкционированного доступа.
Одним из способов формирования широкополосного сигнала является метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS): каждый последующий бит информации излучается на другой поднесущей частоте.
Основные способы повышения надежности передачи на канальном уровне следующие:
- разбиение пакетов данных на кадры небольшой длины;
- использование корректирующих кодов для выявления и исправления ошибок;
- применение низкоуровневых протоколов надежной передачи на основе подтверждений приема коротких кадров;
- использование эффективных методов управления доступом к среде передачи данных.
При передаче информации через сети электроснабжения реализуется схема «точка - множество точек». Отдельная трансформаторная подстанция обеспечивает своих потребителей и электроэнергией, и телекоммуникационными услугами. Передача сигналов с модемов происходит через силовые линии на базовый сервер сбора, обработки и хранения данных (промышленный компьютер) в пределах одной трансформаторной подстанции, т.е. между устройствами, подключенными к одной фазе понижающего трансформатора, и по расстоянию не превышает нескольких сотен метров. Вывод информации с сервера за пределы зоны, обслуживаемой трансформаторной подстанцией, может быть осуществлен с помощью электролинии более высокого напряжения, волоконно-оптической линии, канала радиосвязи, канала сотовой связи или мобильного ноутбука [31].
В составе модема находятся контроллеры сетевого, канального и физического уровней; последние часто называются также приемопередатчиками или трансиверами. Как правило, эти компоненты реализуются на базе универсальных либо специализированных микропроцессоров и выпускаются рядом фирм в виде наборов микросхем. Для обеспечения совместимости изделий различных производителей (в рамках одного класса приложений) предпринимаются усилия по стандартизации способов передачи информации по силовым электролиниям.
При наличии успехов во внедрении PLC технологий за рубежом, их внедрение в нашей стране сопряжено с определенными трудностями.
Отечественные электрические сети отличаются от зарубежных не только частотой, но и гораздо большей протяженностью и разветвленностью линий, более высоким уровнем шумов, высокой аварийностью из-за их неудовлетворительного технического состояния.
Однако результаты анализа и расчета позволяют предварительно сделать
вывод о возможности внедрения современных технологий передачи данных по отечественным сетям электроснабжения 380/220 В, по крайней мере, в диапазоне частот 5 - 150 кГц. Использование более высоких частот требует дальнейших исследований.
В ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) проводится оценка соответствия отечественных сетей электроснабжения зарубежным стандартам на домашние сети, а также проверка работоспособности импортной продукции, реализующей ту или иную технологию на российских линиях электроснабжения. В частности, в ЦНИИ РТК разработано несколько модификаций модемов, которые могут быть использованы в различных системах сигнализации и передачи данных [30].
Передача данных по сетям переменного тока вносит в сетевое напряжение дополнительную составляющую, по сути являющуюся помеховой. Для потребителей электроэнергии, не являющихся одновременно узлами связи, дополнительная составляющая в спектре сетевого напряжения является фактором, ухудшающим качество потребляемой энергии. Естественно, что величина уровня сигнала устройств передачи информации для нормального функционирования совместно с другим оборудованием, подключенным к сети, должна быть выше допустимого уровня помех, вносимых этими техническими средствами и ниже уровня помех, воспринимаемых этими техническими средствами. Стандартом [32] определяется устойчивость технических средств и вводится степень жесткости на кондуктивные помехи в полосе частот до 150 кГц, в которой работает большинство устройств связи по сети переменного тока.
Основным документом, регламентирующим применение и основные параметры средств передачи по сетям переменного тока, является ГОСТ Р 51317.3.8-99 [33]. Стандарт устанавливает полосы частот, нормы напряжений выходного сигнала, нормы излучаемых и кондуктивных помех для различных применений оборудования, предназначенного для передачи сигналов по сетям общего назначения в полосе частот 3 - 525 кГц. Данный стандарт не регламентирует виды модуляции, методы кодирования и функциональное назначение устройств. Необходимо отметить, что стандарты [32, 33]
соответствуют международным стандартам МЭК, что упрощает использование зарубежного оборудования и специализированной элементной базы.
В нашей стране с 2001 года отработкой принципов и технологий построения информационно-технологической сети на основе РЬС технологий активно занимается ОАО «Мосэнерго» [34]. Испытания проводятся на базе 19-го района Московской кабельной сети (МКС) энергокомпании в г. Зеленограде. На сегодняшний день информационно-технологическая сеть, обслуживающая г. Зеленоград, имеет протяженность около 62 км. В городе действует полигон, включающий в себя 18 распределительных и трансформаторных подстанций.
Создаваемая сеть позволит существенно повысить надежность и качество обслуживания потребителей энергокомпании. Прежде всего, с ее помощью значительно повысится энергосбережение благодаря оптимизации режимов работы электрооборудования в дневное и ночное время суток. Внедрение информационно-технологической сети позволит значительно экономить электроэнергию за счет сокращения потерь в трансформаторах в режиме холостого хода в ночное время. По подсчетам специалистов энергокомпании в целом по 19-ому району МКС в г. Зеленограде экономия составит до 160 МВт*ч электроэнергии.
В рамках нового проекта разработано также техническое задание на создание автоматизированной системы контроля и учета энергопотребления (АСКУЭ). Новая система поможет энергетикам бороться с
несанкционированными подключениями к сетям и нетехнологическими потерями энергомощности. С помощью АСКУЭ на основе РЬС технологий специалисты ОАО «Мосэнерго» смогут также проводить более детальный и оперативный анализ снабжения потребителей. Баланс поставленной и потребленной электроэнергии будет проводиться предельно точно, что особенно актуально при переходе на рыночные условия энергоснабжения. Информация о потреблении электроэнергии и состоянии оборудования сетей будет поступать на диспетчерский пункт автоматически и в кратчайшие сроки.
Технология высокоскоростной сети была испытана в марте 2004 г. на базе 19-го района МКС в Зеленограде. На основе электросети была создана технологическая сеть связи, объединившая районный диспетчерский пункт с тремя питающими подстанциями, тремя распределительными подстанциями и одной трансформаторной. Результаты тестов показали, что эта технология доступа в Интернет вполне пригодна для создания локальных сетей передачи данных. При подключении к сети компьютеров удается организовать доступ в Интернет на скоростях 2 - 12 Мб/с. При этом абонентский канал эффективно работает на расстоянии до 350 м от трансформаторной подстанции.
В ходе реализации проекта в течение 2005 - 2006 годов с помощью РЬС технологий планируется расширить сеть, включив в нее еще 327 распределительных и трансформаторных подстанций в г. Зеленограде. В будущем система позволит автоматически переключать режимы работы счетчиков учета электроэнергии у потребителей в зависимости от времени суток и контролировать показания счетчиков прямо с диспетчерского пункта Энергосбыта ОАО «Мосэнерго».
Первые шаги по внедрению РЬС технологии сделаны и в ОАО «Татэнерго». Проходит опытную эксплуатацию система АСКУЭ «Континиум» на подстанции «Боровое Матюшино» в Приволжских электрических сетях, которая предназначена для сбора показаний электросчетчиков бытовых потребителей. Подобная система «АСКУЭ-БП» монтируется на базе подстанции «Красный ключ» в Нижнекамских электрических сетях.
Заключение
Широкое внедрение в электроэнергетику вычислительной и микропроцессорной техники обусловливает расширение обмена все большими и все увеличивающимися объемами информации между удаленными друг от друга объектами электроэнергетики. С переходом на рыночные отношения и многотарифную систему оплаты за электроэнергию появляется необходимость в дальнейшем значительном увеличении объемов коммерческой и управленческой информации.
Создание в России современной цифровой системы связи по электрическим сетям 0,4 - 35 кВ позволит организовать информационную инфраструктуру с надежным и эффективным информационным обеспечением различных сторон деятельности энергопредприятий, а также абонентов энергопредприятий, не имевших ранее выхода в общую сеть связи.
Появится возможность эффективного контроля и управления потреблением энергии предприятиями, организациями и бытовыми потребителями. Благодаря организации каналов связи по проводам электросети широкий круг
пользователей сможет получить возможность создания локальных сетей, доступ в Internet, линий связи с ближайшим телефонным узлом, услуги типа сигнализации о несанкционированном доступе и т.д., а энергопредприятия получат дополнительный доход от предоставления этих услуг. Очень важным при этом является то обстоятельство, что реализация такой системы возможна при относительно низких инвестициях, т.к. проводная сеть уже существует.
Внедрение цифровых систем передачи и коммутации позволит реализовать новые виды услуг связи при значительном сокращении оборудования и повышении эффективности использования канального и частотного ресурсов при значительном снижении затрат в расчете на единицу передаваемой информации.
Избыточный информационный ресурс сети может быть реализован в интересах других ведомств, коммерческих и частных структур на договорной основе.
Summary
The conseption of organising the corporative communication system using powerlines with 0,4-35 kV voltage is being offered with the account of the recent achievements in digital signal processing. The authors discuss the problems of transmitting the information using the power lines of various voltage classes and the features of their operative distant diagnostics. The examples of applying the new technique of information transmittion and power lines diagnostics are given.
Литература
1. Ишкин В.Х., Стегний В.П. Система связи в условиях реформирования электроэнергетики //Информационные материалы Второго международного научно-технического семинара-презентации «Аппаратура ВЧ связи по ЛЭП 35 - 750 кВ».- М., 2003.
2. Концепция развития ЕСЭТЭ на период до 2005 г.-М.: РАО «ЕЭС России», 1995.
3. Микуцкий Г.В., Скитальцев В.С. Высокочастотная связь по линиям электропередачи.- М.: Энергия, 1977.- 440 с.
4. Ишкин В.Х. Создание Единой сети электросвязи электроэнергетики на период до 2015 года и место каналов ВЧ связи по ЛЭП в этой сети //Информационные материалы Международного научно-технического семинара «Аппаратура ВЧ-связи по ЛЭП 35 - 750 кВ».- М., 2001.
5. Брауде Л.И., Скитальцев В.С., Шкарин Ю.П., Глушко С.И. Существующее состояние и перспективы развития высокочастотной связи по линиям электропередачи //Энергетик.- 2004.- №5.- С. 13-15.
6. Минуллин Р.Г. Методы и средства высокочастотной связи по линиям электропередачи.- Казань: ООО «ИЦ Энергопрогресс», 2004.- 199 с.
7. Средства определения места повреждения воздушных линий: Рекламный проспект.- ЗАО «Радиус-автоматика», 2004.
8. Минуллин Р.Г. Методы и аппаратура определения мест повреждений в электросетях.- Казань: ИЦ «Энергопрогресс», 2002.- 152 с.
9. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В. Определение мест повреждения в электрических сетях напряжением 6 - 35 кВ импульсным методом //Мат. докл. Российского национального симпозиума по энергетике. - Казань: КГЭУ, 2001.- Т.2.- С. 62 - 64.
10. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В., Андреев В.В. Исследования условий отражения импульсных сигналов в распределительных сетях с древовидной топологией //Электротехника.- 2003.- №10.- С. 39 - 44.
11. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш., Закамский Е.В., Андреев В.В. Физические аспекты диагностики электрических линий методом рефлектометрии //Сборник материалов XVI Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, диагностика технических систем, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий».- Казань: КФМВАУ, 2004.- Ч.1.- С. 29-30.
12. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш., Закамский Е.В., Андреев В.В. Применение метода импульсной рефлектометрии при диагностике состояния электрических линий с древовидной топологией // Там же.- С. 27 - 28.
13. Минуллин Р.Г., Андреев В.В., Фардиев И.Ш., Закамский Е.В. Интеллектуальная обработка цифровых рефлектограмм электролиний распределительных сетей 6 - 10 кВ //Материалы докладов V Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике».- Чебоксары: ЧГУ, 2004.- С. 241.
14. Минуллин Р.Г., Фардиев И.Ш. Физические основы диагностики повреждений воздушных линий распределительных электрических сетей //Изв. вузов. Проблемы энергетики.- 2004.- №5-6.- С. 43-47.
15. Диагностика воздушных линий распределительных электрических сетей. Фардиев И.Ш., Минуллин Р.Г., Закамский Е.В. и др. //Изв. вузов. Проблемы энергетики. КГЭУ.- 2004.- № 7-8.- С. 41 - 49.
16. Фардиев И.Ш., Минуллин Р.Г., Губаев Д.Ф., Закамский Е.В. Оперативная дистанционная диагностика воздушных электрических линий //Сборник материалов научно-практической конференции «Эффективная энергетика».-Казань: ООО «ИЦ Энергопрогресс», 2004.- С. 18 - 20.
17. Закамский Е.В. Локационный метод обнаружения повреждений в
электрических распределительных сетях напряжением 6 - 35 кВ:
Дисс....кандидата техн. наук.- Казань: КГЭУ, 2004.
18. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В. Обнаружение повреждений в электрических распределительных сетях локационным методом.- Казань: ООО «ИЦ Энергопрогресс», 2004.- 127 с.
19. Андреев В.В. Исследования условий отражения импульсных сигналов в
распределительных электросетях с древовидной топологией: Дисс..
магистра наук по электротехнике.- Казань: КГЭУ, 2004.
20. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В., Андреев В.В. Распознавание рефлектограмм импульсного зондирования при автоматической диагностике электрических линий //Материалы докладов III Всероссийской молодежной научнотехнической конференции «Будущее технической науки».- Н. Новгород: НГТУ, 2004.- С. 119.
21. Минуллин Р.Г., Закамский Е.В., Андреев В.В. Способ автоматической диагностики электрических линий // Там же.- С. 120.
22. Ильин В.А. Телеконтроль и телеуправление.- М.: Энергия, 1969.- 350 с.
23. Тутевич В.Н. Телемеханика.- М.: Высшая школа, 1985.
24. Панков Д., Воротницкий В. Построение воздушных распределительных сетей нового поколения //ЭЛЕКТРО-тЮ.- 2004.- №9.- С. 24 - 25.
25. Цыпцын М.В. Разработка модема для передачи данных по сети переменного тока: Дисс.. магистра наук по радиофизике.- Казань: КГУ, 2004.
26. Демченко Н.П., Кузнецов С.В. Расчет затухания сигналов в сетях электроснабжения 0,7 кВ участков шахт //Сборник трудов института ИГМиТК «Техническая кибернетика и шахтная пневмоавтоматика».-Донецк: ИГМиТК, 1976.- № 41.
27. Подавление электромагнитных помех в сетях электропитания /Под ред. Г.С. Векслера.- К.: Техника, 1990.
28. ^егпе!
29. ^егпе!. Матусевич Е.
30. Подгурский Ю., Заборовский В. Технологии и компоненты передачи данных по линиям электропитания //Сети.- 1999.- №10.
31. Минуллин Р.Г. Методы и средства телемеханики в энергосистемах.- Казань: ООО «ИЦ Энергопрогресс», 2003.- 204 с.
32. ГОСТ Р 51317.4.16-2000. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 0 до 150 кГц. Требования и методы испытаний.
33. ГОСТ Р 51317.3.8-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Передача сигналов по низковольтным электрическим сетям. Уровни сигналов, полосы частот и нормы электромагнитных помех.
34. ОАО «Мосэнерго» планирует внедрить в г. Зеленограде информациионно-технологическую сеть на основе РЬС технологий.- Press-center@mosenergo.ru. 2004.
Поступила 17.02.2005
