В последнее время на всех совещаниях и конференциях принято много говорить о таких красивых концепциях развития электросетевого хозяйства как «Умные сети», технология Smartgrid и перспективный протокол автоматизации в соответствии с МЭК 61850.
      И все делается для того, чтобы максимально возможно автоматизировать все производственные процессы. Начинается строительство действительно современных электрических подстанций. Внедряются современные технологии и материалы при строительстве электросетевого хозяйства.
      Автоматизируются электрические подстанции и вводятся в эксплуатацию системы коммерческого учета электроэнергии. Похоже появилось понимание, что строительство и реконструкция распределительных сетей (6-110) кВ не должны вестись по остаточному принципу.
      При этом в области модернизации телекоммуникационных сетей передачи информации затишье, или упование на операторов мобильной связи.

      Но о каких умных электрических сетях можно говорить, если нет связующих каналов передачи информации, удовлетворяющих потребностям новых технологий основного электрооборудования. А ведь имеющиеся каналы связи точно также строились по остаточному принципу.
      На сегодняшний день сложилась следующая ситуация. Для решения задач автоматизации 450 000 подстанций (6-110 кВ) и 2,1 млн. км линий электропередач распределительного сетевого комплекса необходимо иметь как минимум 450 000 цифровых каналов, а в наличии около 2000 каналов, из них 98% аналоговые, организованные на оборудовании технологии    80-х годов прошлого века, дорабатывающие второй амортизационный срок.

      Фактически встает вопрос не о реконструкции, а о построении сети ПИ (передачи информации) с нуля.
Естественно ни о какой возможности совместной работы действующего в настоящее время каналообразующего оборудования с современными средствами автоматизации не может быть и речи.
      Соответственно встает вопрос, - «на какой технологии необходимо организовывать сеть ПИ?», что бы и поставленные задачи решались на должном уровне и перспектива была, да и стоимость реконструкции была приемлемой.
      Оборудование предлагаемое сегодня промышленностью можно условно разделить на 5  категорий по типу предоставляемых каналов - это оптические каналы, радиорелейные каналы, кабельные линии связи, ВЧ каналы по ВЛ, ШПД и каналы арендованные у сторонних организаций (радиорелейные, спутниковые, сотовых операторов, ВОЛС и т.д.) .

      При выборе стратегии организации каналов ПИ в распределительных сетях необходимо учитывать как экономические факторы так и факторы надежности, технологичности и фактор национальной безопасности. Оптические каналы ПИ и ВЧ каналы по ВЛ при этом находятся в более приоритетном положении. В последнее время бытует мнение об анахронизме использования ВЧ каналов ПИ по ВЛ.
      Но фактически это связано только с тем, что промышленностью предлагается оборудование устаревших технологий.
      В эксклюзивном распоряжении и собственности энергетиков есть одна из самых надежных сред передачи информации – это волноводные каналы линий электропередач, способные передавать информацию даже во время аварийных режимов на ВЛ. Надо только грамотно распорядиться этой собственностью и эксклюзивностью.

      На момент начала реконструкции отечественная промышленность предлагает нам оборудование аналоговых каналов связи, которые даже нет смысла рассматривать при реконструкции, и оборудование низкоскоростных каналов передачи цифровой информации с мультиплексированием, построенное по архитектуре с цифровой обработкой сигналов:

• АВС-ЦМ – Радис ЛТД, Россия , df = 16 кГц,  6,1 кб/с х 1 кГц;
  
• АКСТ Линия-Ц – Шадринский ТЗ, Россия , df = 16 кГц,  4,8 кб/с х 1 кГц;
  
• ЦВК 16 – НПФ Модем, Россия , df = 16 кГц,   4 кб/с х 1 кГц;

      Да, это оборудование имеет соответствующие сертификаты, а значит право на жизнь.
Но к сожалению, ни один даже самый красивый сертификат не может сделать устаревшую технологию новой и современной. Архитектура построения данного оборудования соответствует технологиям 90-х годов прошлого века, реализованным на относительно современной элементной базе. Отсюда и все вытекающие последствия:

• Низкая скорость передачи цифровой информации;
• Слабая защищенность приемного тракта от внешних помех;
• Плохая адаптация системы синхронизации к скачкообразным изменениям характеристик ВЧ трактов ВЛ;
• Зависимость избирательности приемников от мощности локальных и распределенных помех;
• Неэффективное использование частотных ресурсов;
• Прямая зависимость стоимости оборудования от скорости передачи информации;
• Значительное снижение скорости ПИ на реальных трактах ВЛ относительно заявленной Производителями оборудования.

      Зарубежные производители продвинулись несколько дальше, но и они предлагают только то, что разработали по технологиям начала 2000-х годов. Это оборудование среднескоростных каналов передачи цифровой информации, построенное по архитектуре прямого цифрового преобразования:

• ETL-600  - АББ, Швейцария, df = 32 кГц,  10 кб/с х 1 кГц;
• Powerlink – SIEMENS, Германия, df = 32 кГц,  10 кб/с х 1 кГц;
  
• MICOM T390  - AREVA, Франция, df = 16 кГц,  8 кб/с х 1 кГц;
  
• STE-D  - SELTA, Италия, df = 16 кГц,  4 кб/с х 1 кГц; (с эхоподавлением. df = 8 кГц,  8 кб/с х 1 кГц;)
  
• OPD-1  - DIMAT, Испания, df = 16 кГц,  5 кб/с х 1 кГц;

      Отмеченное выше оборудование не идеально, но все-таки лучше адаптировано для работы по ВЧ трактам, правда только для ВЛ Европы.
      Сертификация импортного оборудования представляет собой длительный и мучительный процесс, после чего, прекрасно работающее на Европейских и Африканских линиях электропередач оборудование, начинает тернистый путь системных сбоев в работе и перезагрузок процессоров на бескрайних просторах Российской энергетики.

      И удивляться этому не стоит. Ведь оборудование, имея повышенные стоимостные характеристики, построено по технологиям начала 2000-x годов и проходило полевые испытания на Европейских ВЛ, в условиях приближенных к лабораторным.

      Надо отдать должное АББ, бывшие специалисты которого внесли большой вклад к адаптации ETL-500 к условиям работы на ВЛ ОАО «ФСК ЕЭС».
Остальные производители импортного оборудования, амбициозно считают что их оборудование не требует адаптации к работе на Российских ВЛ и уделяют этому вопросу очень мало внимания.
      Эффективность использования частотных ресурсов импортного оборудования несколько выше эффективности отечественного оборудования, но скорость ПИ точно также находится в прямой зависимости от характеристик ВЧ трактов ВЛ и на реальных трактах намного ниже относительно заявленной Производителями оборудования.

      Тем не менее, данное оборудование может быть использовано в ограниченных количествах в целях автоматизации электросетевых объектов на начальном этапе реконструкции, с последующей диверсификацией этого оборудования для решения других локальных задач автоматизации.

      Актуален вопрос. Почему в ограниченных количествах и почему только на начальном этапе реконструкции?

• Стоимость импортного оборудования настолько велика, что для оснащения всех объектов, например,  ОАО « Холдинг МРСК» этим оборудованием потребуются колоссальные финансовые ресурсы (не менее 1трлн. руб - только на терминалы ВЧ, без ВЧ обработки ВЛ, СМР и ПНР). Эти цифры впечатляют и соизмеримы со стоимостью строительства оптических сетей по всем ВЛ Холдинга МРСК.
  
  
• Оборудование не в полной мере соответствует требованиям Российского рынка энергетики и требуется его адаптация к Российской энергосистеме.
  
  
• Оборудование в большей степени отвечает техническим требованиям по организации каналов ПИ по магистральным ВЛ ОАО «ФСК ЕЭС», а сетевые хозяйства ФСК и МРСК имеют существенные различия.
  
  
• Скорость передачи информации может обеспечить решение только узкоспециализированных локальных задач.
  
  
• Эффективность использования частотного ресурса низкая.

      Ни о каких инновационных технологиях не может быть и речи, пока в распоряжении разработчиков  оборудования будет нормативно-регламентирующая база, действующая в настоящее время.

      Действующая нормативная база, определяющая каким должно быть каналообразующее оборудование, составлена на основе технического описания предлагаемого рынком оборудования ETL-500.
      При таком подходе может быть только одна мотивация – попытка остальных производителей приблизиться к характеристикам ETL-500.

      Что касается новейшей нормативной базы на ВЧ обработку ВЛ, то это не что иное, как обновленная версия старой базы на новой бумаге, с новыми утверждающими подписями.   

      Мотивация к инновациям в первую очередь должна идти от «законодателей технической политики»! Необходим пересмотр всей нормативно-технической базы, разработанной в прошлом веке,  являющейся на сегодняшний день одним из основных факторов препятствующих внедрению новых перспективных технологий.

      Получается, технологии концепции «Умных сетей» и оборудование автоматизации есть, а каналов передачи информации нет. И фактически нет того оборудования, которое в полной мере отвечает необходимым техническим требованиям.

      Износ основных фондов каналообразующего оборудования ВЧ связи распределительного электросетевого комплекса (РЭСК) ОАО «Холдинг МРСК» составляет порядка 98%,  значит менять оборудование все равно надо, и немедленно.

      А чтобы  не выбросить деньги на ветер - надо начинать с самого начала.
А именно:

1. Разработка концепции развития сети передачи информации в целом, в том числе и ВЧ каналов ПИ по ВЛ, в полной мере отвечающих требованиям концепции автоматизации, с учетом последних достижений науки, технических и структурных особенностей РЭСК.
   
   
2. Разработка новой нормативно-регламентирующей базы соответствующей задачам сегодняшнего дня, с учетом применения перспективных технологий.
   
   
3. Применение в соответствии с концепцией и нормативно-регламентирующей базой, новых технологий в разработке принципиально нового оборудования ВЧ обработки ВЛ и оборудования ВЧ каналов ПИ в полной мере отвечающих необходимым требованиям МРСК.

      Будут созданы соответствующие благоприятные условия для разработки новых современных технологий, и заводы – производители оборудования смогут достаточно быстро отреагировать на потребности рынка.

      Уже сегодня, даже без детальной проработки выше отмеченных стратегических направлений, очевидно, что:

1. Концепция развития  каналов передачи информации РЭСК должна быть направлена на эффективный 100 % охват всех объектов электросетевых хозяйств и обеспечивать возможность перспективы автоматизации системы управления МРСК, ориентированной на современные технологии «Умных сетей».
   
   
2. Однозначно это должны быть только цифровые каналы ПИ, обеспечивающие необходимую надежность и скорость передачи информации, соответствующие требованиям перспективной концепции развития  Smartgrid  и перспективным протоколам автоматизации МЭК 61850.
   
   
3. Магистральные каналы  ПИ между РЭС и ПЭС должны быть организованы по оптическим каналам связи, с обязательным резервированием современными высокоскоростными каналами ПИ по ВЛ (при скоростях ПИ по ВЛ не менее 6 Мб/с), с минимальными затратами на их проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию.
   
   
4. Каналы ПИ РЭС и ПЭС, выделенных территориально, должны быть цифровыми, организовываться по ВЛ, со скоростями передачи информации не менее 192 кБ/с, практически не требующие частотного планирования, затрат на проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию, с возможностью увеличения скорости ПИ путем простого включения дополнительного оборудования – без выполнения проектных и строительно-монтажных работ.
   
   
5. Принципы ВЧ обработки ВЛ и ВЧ присоединения к ВЛ  должны быть пересмотрены с учетом новых технологий и современных материалов. Применение соответствующих новых технологий ВЧ обработки в совокупности с соответствующим оборудованием ПИ по ВЛ могут позволить минимизировать затраты на ВЧ обработку ВЛ и практически отказаться от ВЧ обработки ВЧ трактов ВЛ низкого класса напряжения в РЭС. В настоящее время применяется технология ВЧ обработки ВЛ, разработанная в 30-е годы прошлого века.
   
   
6. Необходимо в корне пересмотреть принципы частотного планирования каналов ПИ по ВЛ.

      Рациональная идея совмещенных каналов связи и каналов ПА не принесла желаемых результатов. «Хотели как лучше, а получилось – как всегда».

      Фактически совмещение каналов эффективно только в одноканальном 4 кГц варианте оборудования. Но даже в этом случае эффективность оказывается мнимой:

• Оборудование становится не дешевле, а значительно дороже (стоимость комбинированного оборудования связи и ПА значительно больше 1 500 000 рублей – против 450 000 рублей стоимости специализированного оборудования ПА);
  
  
• Каналы связи фактически не используются по назначению, а используются только в процессе пуско-наладочных работ;
  
  
• В схемах автоматизации ПС и ВЛ как правило используется не более 12 команд РЗ и ПА, но занимаемая полоса частот при этом соответствует 24 командам;
  
  
• Технические характеристики комбинированного оборудования однозначно хуже аппаратуры узкоспециализированной, особенно это имеет место при проектировании ВЧ каналов связи и ПА на многоканальном оборудовании с полосой частот передачи/приема более 4 кГц.

      В результате тактических ошибок при реализации актуальной в свое время идеи комбинированной аппаратуры, сложность и стоимость ее возросли, а эффект экономии частотных ресурсов не получен и надежность в целом снизилась. Ко всему прочему возникли организационные разногласия в части эксплуатации комбинированного оборудования.

       Можно предложить как минимум два действительно эффективных варианта повышения эффективности использования частотных ресурсов:

1. Организация высокоскоростных цифровых, резервируемых по всем направлениям каналов по ВЛ общего доступа в целях ПИ и в целях передачи команд РЗ и ПА, с абсолютным приоритетом последних;
   
   
2. Выделение низкочастотного диапазона (16 – 200) кГц для организации ВЧ каналов РЗ и ПА и высокочастотного диапазона (200 – 1000) кГц для высокоскоростных широкополосных каналов ПИ.

При таком подходе однозначно улучшится электромагнитная обстановка на ВЧ трактах ВЛ, повысится эффективность использования частотного ресурса, повысится надежность и безопасность ВЧ каналов РЗ и ПА.

Рисунок 1. (Концепция развития ВЧ каналов связи)

Каким должно быть оборудование ?

• Оборудование аналоговых ВЧ каналов ПА должно быть простым, специализированным, узкополосным, с хорошими селективными характеристиками.
  
  
• Оборудование ВЧ обработки, ВЧ присоединения должно быть выполнено по современном технологиям, на базе современных материалов и унифицировано для ВЛ всех классов напряжения
  (6 – 110)  кВ.
  
  
• Оборудование ВЧ каналов ПИ должно быть унифицировано по «железу» для всех классов напряжения (6-110) кВ, с отличием  только в программном обеспечении при работе по магистральным ВЛ и  при работе по ВЛ ПЭС и РЭС.

      Для магистральных ВЛ необходимо применение высокоскоростных технологий широкополосного доступа.
Для ВЛ распределительных сетей необходимо применение скоростных технологий множественного одновременного доступа.

      Оборудование должно быть самонастраиваемым и иметь функцию адаптации к изменяющимся характеристикам ВЧ трактов ВЛ, обеспечивающим минимальные затраты на ввод в эксплуатацию.
      Основные функции выполняемые оборудованием ВЧ каналов ПИ по ВЛ должны быть ограничены организацией только цифровых потоков.

      Функции распределения цифровых потоков по потребителям, автоматизация низкочастотных окончаний каналов связи должны выполняться менее дорогостоящим специализированным мультиплексорным оборудованием, имеющим возможность взаимного резервирования активных цифровых потоков информации ВОЛС и потоков ПИ по ВЛ.

       Уже на сегодняшний день современные технологии позволяют решить обозначенные в данной статье задачи и снизить затраты на ввод в эксплуатацию систем передачи информации по ВЛ приблизительно в 3 раза.

       И только такой комплексный подход к организации сети ПИ  ОАО «Холдинг МРСК» обеспечит перспективы развития комплексной автоматизации всех технологических процессов, повысит надежность системы в целом, снизит затраты и повысит качество эксплуатационного обслуживания.

(с) Редакция от 19.04.2012