Телеконтроль и телеуправление в энергосистемах - Многоуровневая телеинформационно-управляющая система

На базе ОИК двух верхних уровней АСДУ (ЦДУ ЕЭС, ОДУ ОЭС) во ВНИИЭ разработана структура многоуровневой телеинформационно-управляющей системы (МТИУС), охватывающей все уровни диспетчерского управления (ДУ) [28]. МТИУС состоит из двух систем: транспортной системы СПОД, объединяющей все уровни ДУ ”по вертикали”, и системы обработки и представления диспетчерской информации ДИУС (диспетчерская информационно-управляющая система) на каждом уровне ДУ.
Системы СПОД и ДИУС образуют оперативный информационно- управляющий комплекс АСДУ соответствующего диспетчерского центра.
Система СПОД является информационным стволом МТИУС. На каждом уровне ДУ устанавливаются центральные приемо-передающие станции СПОД, соединенные между собой каналами связи. Оперативная информация (ТИ, ТС) поступает на ЦППС по каналам связи от периферийных станций (ПСТ), расположенных на соответствующих энергообъектах (ЭО). На первом этапе в качестве ПСТ используются полукомплекты КП существующих УТМ. Команды ТУ от ЦППС передаются на ЭО по каналам связи обратного направления. ДИУС соответствующих уровней ДУ являются абонентами СПОД. По каналам СПОД осуществляется также передача цифро-буквенной информации (ЦБИ), которая используется, например, для составления диспетчерских ведомостей (ДВ) и межмашинного межуровневого обмена данными (ММО).
Основные функции ЦППС — транспортировка информации:
прием телеинформации (ТИ, ТС, ЦБИ) из каналов связи через канальные адаптеры от телепередатчиков различных типов УТМ;
ретрансляция телеинформации на ЦППС вышестоящего или смежного уровня ДУ с предварительной обработкой данных с целью сжатия, выявления приоритетов при передаче и т. п.;
кодовый контроль достоверности телеинформации;
формирование и передача команд ТУ и телерегулирования (ТР); вызов телеинформации по требованиям диспетчера или автоматически (при сбоях приема);

контроль состояния каналов связи и автоматический переход на исправный канал;
автоматический обмен данными с мини-(или микро) ЭВМ ДИУС (ввод в ЭВМ всех ТИ, ТС, псевдоизмерений и ЦБИ);
управление щитом и пультом (приборы, символы);
управление дисплеями (до четырех);
регистрация телеинформации на АЦПУ автоматически и по запросу; автоматический ввод в ЦППС информации от цифровых частотомеров и электронных часов для отображения промышленной частоты и астрономического времени.
Дополнительные функции ЦППС — первичная обработка телеинформации:
масштабирование ТИ (перевод кодовых значений в абсолютные); достоверизация ТИ и ТС;
контроль пределов ТИ, изменившихся ТС;
вычисление алгебраических сумм ТИ и обобщенных ТС;
усреднение, текущее сглаживание ТИ; формирование таблиц данных;
ведение архивов данных;
ведение диспетчерских ведомостей.
По информационной емкости и выполняемым функциям ЦППС подразделяется на три типа: А, В, С.
Станция типа А предназначается для относительно небольших ДП, на которых другие ЭВМ для целей ДИУС отсутствуют. При этом микроЭВМ должны иметь в своем составе гибкие магнитные диски (НМД) для выполнения дополнительных функций (ведение диспетчерских ведомостей и архивов).
Станция типа В устанавливается на ДП, имеющих выделенные ЭВМ (обычно мини-ЭВМ) для задач ДИУС. При этом производится первичная обработка для части объема телеинформации (примерно 10—15%), и выполняются резервные функции микроОИУК на случай повреждения мини-ЭВМ ДИУС.
Станция типа С выполняется на современных мегабайтных микроЭВМ, например СМ-1810, и совмещает основные и дополнительные функции приема и обработки в полном объеме вводимой телеинформации без использования дополнительных мини-ЭВМ ДИУС. На мини- ЭВМ при этом возлагаются функции расширенной ДИУС, связанные с решением режимно-технологических задач (оценка состояния, расчет токов КЗ, потокораспределение и т. п.).
Таблица 1.2. Информационная емкость ЦППС

Таблица 1.3. МикроЭВМ ЦППС СПОД

В табл. 1.2 приведены ориентировочные данные информационной емкости ЦППС.
Объем ретранслируемой на высший уровень ДУ информации составляет 10—15% суммарного объема вводимой в ЦППС телеинформации. Объем АЦИ — один блок (250 байт).
Каналы связи, связывающие ЦППС различных уровней ДУ, подключаются через канальные адаптеры (КА), входящие в состав ЦППС по схеме точка—точка.
Каждый КА рассчитан на подключение до четырех основных и четырех резервных дуплексных каналов, передающих информацию от однотипных передающих устройств (в том числе устройств телемеханики). Переход с основного канала на резервный осуществляется автоматически.
Число канальных адаптеров: для ЦППС А — до 8; для ЦППС В и С — до 16.
Скорости передачи телеинформации по каналам связи выбираются из ряда: 50, 100, 200, 600, 1200 бит/с. Средняя скорость по всем каналам не должна превышать 200 бит/с.
ЦППС СПОД реализуются на микроЭВМ или микропроцессорных УТМ.
Распределение рекомендуемых типов микроЭВМ и микропроцессорных УТМ по уровням ДУ приведено в табл. 1.3.
На энергообъектах в качестве периферийных станций СПОД (ПСТ) могут устанавливаться УТМ (полукомплекты КП), выпускаемые-отечественной промышленностью (МКТ, УТК, ТМ-512, ТМ-120М и др·), программируемые микропроцессорные устройства телемеханики типа АИСТ-КП, АИСТ-КП-РС, а также непрограммируемый (неинтеллектуальный) аппарат КП ГРАНИТ.
Требования надежности функционирования ЦППС СПОД обеспечиваются:
резервированием функций ЦППС в двухмашинном комплексе микроЭВМ с автоматическим переключением на исправно работающую микроЭВМ;
резервированием каналов связи приема и передачи телеинформации с автоматическим выбором исправного канала;
перераспределением функций обработки телеинформации: при выходе из строя мини-ЭВМ ДИУС функцию обработки для основных параметров ТИ—ТС (10—15% полного объема обработки телеинформации) берет на себя ЦППС В;
тестированием всех основных элементов комплекса СПОД и протоколированием результатов.

Система ДИУС представляет собой комплекс технических средств и программного обеспечения, предназначенных для оказания информационной и вычислительной помощи и выдачи рекомендаций (советов) диспетчерскому персоналу по оперативному ведению режима, а также решения ряда технологических задач, связанных с оперативным ведением режима в нормальных и аварийных условиях.
Основными функциями ДИУС, общими для всех уровней ДУ, являются:
оперативная обработка телеинформации и данных диспетчерской ведомости*;
ведение архивов оперативной информации, данных ДВ и нормативно-справочной информации;
организация диалога пользователя с ЭВМ, в том числе редактирование данных;
отображение информации автоматически и по запросам на терминалах различного вида (дисплеи, табло, АЦПУ и т. д.);
решение комплекса технологических задач, состав которых определяется уровнем ДУ и характеристиками контролируемых процессов;
построение экспертных систем и тренажеров.

*Функция оперативной обработки телеинформации распределяется между микроЭВМ СПОД и мини-ЭВМ ДИУС. С увеличением производительности микроЭВМ задачи оперативной обработки телеинформации все в большей степени переносятся на средства СПОД.
На верхних уровнях ДУ (РЭУ и выше) в состав режимно-технологических задач включаются:
комплекс задач оценивания состояния;
прогнозирование нагрузки;
выработка советов диспетчеру в текущем и перспективном режимах; автоматическое регулирование частоты и активной мощности; контроль за потреблением мощности и электроэнергии; экспресс-рассчеты режимов работы энергосистем;
задачи режимных тренажеров;
обмен информацией с ’’большими” ЭВМ вычислительного комплекса АСДУ.
На нижних уровнях ДУ (РЭС, ПЭС) в состав режимно-технологических задач ДИУС включаются задачи оперативного регулирования напряжения в узловых точках сети, управление нагрузкой, определение мест повреждения в электрических сетях и др.
Технической базой ДИУС являются, как правило, мини-ЭВМ типов ЕС-1011, СМ-1420 либо (на нижних уровнях ДУ) мощные микроЭВМ (СМ-1810, ВТ-32 и т.п.).
Увеличение режимно-технологических задач и переход от только информационных к информационно-вычислительным функциям требует расширения базы данных и привлечения дополнительных вычислительных мощностей для повышения общей производительности системы. Отсюда возникает необходимость использования распределенного банка данных (РБД) и межмашинного обмена данными между ЭВМ, входящими в ОИУК одного уровня ДУ, а также межуровневого обмена данными между ЭВМ смежных уровней.
Наиболее полно отвечает требованиям межмашинного обмена между ЭВМ, входящими в ОИУК одного уровня, принцип построения многомашинных комплексов на базе локальной вычислительной сети (ЛВС) с использованием моноканала, объединяющего все ЭВМ, входящие в ЛВС. ЛВС является наиболее распространенной современной системой, позволяющей сравнительно простыми средствами обеспечить:
высокую надежность обработки информации за счет децентрализации функций и резервирования;
возможность расширения вычислительных мощностей за счет подключения к моноканалу дополнительных микро (мини) ЭВМ, дисплеев персональных ЭВМ и т. п.;
возможность использования ЭВМ различных типов, этапность развития. Дальнейшее расширение вычислительных мощностей достигается межуровневым обменом данными между ЭВМ смежным уровней.
ЭВМ, входящие в ДИУС смежных уровней ДУ, попарно связываются друг с другом каналами связи прямого обмена (КПО). Обмен информацией между ДИУС осуществляется по структуре точка-точка, выход на канал КПО имеет только одна из ЭВМ ДИУС данного уровня (не обязательно одна и та же).
Каналы КПО должны быть достаточно высокоскоростными для обеспечения эффективного функционирования многоуровневой ДИУС (несколько килобит в секунду).

Типовые конфигурации технических средств в составе МТИУС

В зависимости от уровня ДУ и объемов обрабатываемой телеинформации можно выделить ряд типовых структур ОИУК АСДУ: А, В и С.
Комплексы типа ОИУК—А построены на базе двух микроЭВМ (типов РПТ-80, СМ-1810 или УТМ ГРАНИТ) и предназначены в основном для применения на нижних уровнях управления (малые и средние ПЭС, РЭС).
Для микроЭВМ комплексов ОИУК—А обязательно наличие НМД. В зависимости от типа используемой ЭВМ поддерживается от двух до шести дисплеев, количество обрабатываемых ТИ — до 500, количество ТС - до 1000.
Комплексы типа ОИУК-В построены на базе одной или двух мини- ЭВМ типа СМ-1420 и двух предвключенных микроЭВМ типа РПТ-80 или СМ-1800 или УТМ типа ГРАНИТ или АИСТ. Эти комплексы предназначены для использования в крупных ПЭС, малых и средних РЭУ.
Для комплексов ОИУК—В необходимо наличие внешней памяти не менее 30 Мбайт; поддерживается до 16 дисплеев, количество обрабатываемых ТИ — до 1000, сигналов ТС — до 2000. Объем оперативной памяти в ЭВМ СМ-1420 — до 2 Мбайт, в микроЭВМ — не менее 64 Кбайт.
Для обеспечения функций управления средствами коллективного отображения, а также резервирования мини-ЭВМ микроЭВМ в составе ОИУК—В должна выполнять полную обработку части телемеханических параметров (примерно до 10% общего числа ТИ).
Комплексы типа ОИУК—С построены на базе одной или двух мини- ЭВМ типа СМ-1420 или ЕС-1011 и двух микроЭВМ типа СМ-1810 или ВТ-32. Эти комплексы предназначены для использования в крупных РЭС и ОДУ. Отличительной особенностью комплексов является возможность построения моноканальной ЛВС для расширения функциональных возможностей системы.
Для комплексов ОИУК—С необходимо наличие внешней памяти до 50 Мбайт; поддерживается до 24 дисплеев, количество обрабатываемых ТИ — до 2000, ТС — до 4000. Объем оперативной памяти мини- ЭВМ — не менее 2 Мбайт.
Для всех трех основных конфигураций комплекса должны быть обеспечены как возможность подключения резервных устройств, так и несколько уровней деградации — программное обеспечение должно продолжать функционировать, выполняя меньший объем функций. При деградации комплекса допускается ручной переход с одного уровня на другой.
Во всех комплексах должна предусматриваться возможность тестирования всех основных элементов комплексов как в целом, так и автономно.