Развитие информационно-управляющих телемеханических комплексов (ИУТК) привело к их разделению на три основных класса:
- автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ);   
- автоматизированные системы коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ);
- регистраторы аварийной информации (РАИ).

Функциональное разделение ИУТК привело к их «физическому обособлению», необходимости организации отдельных каналов связи, технических и программных служб обслуживания.
При разработке ИУТК «Гранит-микро» проведено теоретико-практическое обоснование возможности и целесообразности создания интегрированных  ИУТК, включающих подсистемы АСДУ, АСКУЭ и РАИ.

Основная задача синтеза интегрированного ИУТК – обеспечение максимального использования пропускной способности каналов связи и высокого уровня достоверности информации в нормальном и нештатном (аварийном) режимах.
ИУТК «Гранит-микро» синтезируется на основе  теоретического  анализа потоков информации (Л.1, 2), результатом которого явилось обоснование возможности и необходимости разделения информационного потока на две составляющие – оперативную и неоперативную.
Оперативная составляющая информационного потока образуется традиционными для АСДУ каналами передачи данных о состоянии датчиков дискретных сигналов, величинах измеряемых параметров, команд управления исполнительными механизмами. При введении в интегрированный комплекс подсистемы АСКУЭ к традиционным каналам оперативной информации добавляются данные для построения профиля мощности в цепях потребителей энергии. По оперативной составляющей потока данных АСКУЭ вычисляются квазимгновенные значения мощности для построения графика усредненных получасовых значений и формирования соответствующих отчетных документов.
Оперативная составляющая потока формируется числоимпульсными выходными каналами современных электронных и «традиционных» электромеханических счетчиков, и является входной информацией для модулей ввода, накопления, обработки и передачи информации интегрированного комплекса.
Основным мотивом для выделения оперативной составляющей информации из общего потока  АСКУЭ является возможность максимального сжатия информации  для передачи в центральную приемо-передающую станцию (ЦПСС) одним информационным сообщением данных от нескольких (8…32) счетчиков. Благодаря этому информационная нагрузка на канал связи резко уменьшается, становится возможным без деградации динамических характеристик оперативного контура – времени доставки дискретных сигналов, команд телеуправления и телеизмерений текущих (мгновенных) значений параметров, передавать оперативную составляющую информации АСКУЭ с цикличностью в одну…три минуты даже при относительно низкой скорости (не выше 200…600 бод). 
Повышение достоверности (целостности) оперативной составляющей потока АСКУЭ обеспечивается передачей данных  по принципу «нарастающего итога» - в очередном цикле информационного обмена  данные  каждого счетчика представляются  в виде кода, равного сумме числа импульсов, накопленных к моменту предшествующей передачи данных и за интервал между смежными циклами передачи информации. Такой принцип позволяет реализовать информационные обмены при потере или отсутствии канала связи в направлении от ЦППС к контролируемому пункту (КП) и достаточно просто и эффективно проконтролировать корректность принятой информации.
Неоперативная составляющая информационного потока формируется  в АСКУЭ современными электронными счетчиками в виде кодовых посылок. Кодовые посылки соответствуют принятому в конкретном типе счетчика протоколу обмена информацией. В большинстве типов счетчиков для информационного обмена используется протокол MODBUS и интерфейс RS-485 или интерфейс RS-232 («токовая петля»). По данным неоперативной составляющей информационного потока реализуется коммерческий и (или) технический учет потребления электроэнергии.
При введении в состав интегрированного комплекса подсистемы РАИ неоперативная составляющая потока информации формируется современными устройствами защиты и автоматики (УЗА) в виде кодовых сообщений, представляющих собой сокращенную или полную осциллограмму нештатной ситуации.
Расчленение общего информационного потока АСКУЭ и РАИ на оперативную и неоперативную составляющие резко снижают требуемую периодичность опроса кодовой информации. Благодаря тому, что данные неоперативной (кодовой) составляющей данных от счетчиков и УЗА сопровождаются метками времени, требования к оперативности передачи информации могут быть снижены. В результате неоперативная составляющая - коммерческая информация, интегрируется в оперативный контур АСДУ без деградации динамических характеристик интегрированного комплекса.   
Важно подчеркнуть, что оперативная и неоперативная составляющие  информационного потока АСКУЭ и РАИ в интегрированном комплексе проходят по тем же трассам, что и информация оперативного контура АСДУ (телесигнализация, телеизмерения, телеуправление). Поэтому данные АСКУЭ и РАИ формируются в виде помехоустойчивых кодов, обеспечивающих достоверность данных, которая характеризуется вероятностью не обнаружения искажений 10^-12…10^-16, т.е. достоверность данных АСКУЭ в рамках интегрированного комплекса  оказывается на четыре…восемь порядков выше требований к «целостности» информации.
Проведенные теоретические исследования информационных потоков в  интегрированных информационно – управляющих телемеханических комплексах  доказали  возможность совмещения данных оперативного и неоперативного контуров. Результаты теоретических исследований положены в основу построения ИУТК «Гранит-микро».
Ниже приведена реализация функций интегрированных АСУ ТП с помощью компонентов устройств КП ИУТК  «Гранит-микро».

Принятые сокращения:
    -ТС – телесигнализация состояния (положения) двухпозиционных объектов,
    -ТУ – телеуправление,
    -ТТ – телеизмерения текущих (мгновенных) значений параметров,
    -ТИ – телеизмерения интегральных (суммарных) значений параметров,
    -ЧИ – числоимпульсный выход счетчика,
    -МИП – модуль источника питания,
    -КАМ – контроллер, адаптер, модем,
    -КАМ – контроллер, адаптер, модем для GSM каналов,
    -МДС – модуль ввода и регистрации дискретных сигналов ТС,
    -МТТ – модуль ввода и обработки данных от датчиков нормированных аналоговых сигналов постоянного тока,
    -МПИ – модуль прямых измерений параметров электрической сети,
    -МТИ – модуль ввода и обработки данных от числоимпульсных и кодовых каналов счетчиков,
    -МКА – модуль кодовых адаптеров для сопряжения со счетчиками и УЗА с использованием протокола MODBUS,
    -МЛА – модуль линейных адаптеров для сопряжения с выделенными, уплотненными, радио, цифровыми каналами связи,
    -БУМП – блок управления моторными приводами разъединителей контактной сети,
    -БПР – блок промежуточных реле канала ТУ.
Состав базового варианта ЦППС ИУТК «Гранит-микро» приведен на рисунке.

 

Блок сопряжения с КП - RTU (БС с RTU) включает линейные адаптеры (ЛА) – модемы. Вид ЛА определяется используемой для сопряжения с КП линией связи, а их количество – числом отходящих от ЦППС направлений приема-передачи. Если все КП сопрягаются с ЦППС радиальными линиями связи, число ЛА равно числу КП; при использовании магистральных и транзитных линий связи количество ЛА меньше числа КП. Концентратор представляет собой контроллер супервизорного управления набором ЛА (МЛА), регулирующий обмен данными между КП и обрабатывающим центром (ОЦ).
Данные концентратора через контроллер сопряжения с ПЭВМ ОЦ поступают в ПЭВМ. Как правило, для сопряжения аппаратуры ЦППС с ПЭВМ используются СОМ порты, поддерживающие протокол RS 232. Таким образом, задача контроллера сопряжения сводится к преобразованию протокола, используемого при сборе данных, в протокол СОМ порта.
ОЦ ЦППС совмещается (по условиям применения) с пультом диспетчера (ПД).
Анализ работы десятков ИУТК на крупных объектах энергетики и промышленных предприятиях убеждает в необходимости построения ОЦ на нескольких независимо работающих ПЭВМ, каждая из которых самостоятельно и синхронно получает данные от многоканального контроллера сопряжения с ПЭВМ. При такой структуре в каждой ПЭВМ создаются идентичные синхронные базы текущих и ретроспективных данных. Основные преимущества указанной архитектуры ОЦ:
- повышенная живучесть, т.к. практически исключаются отрезки времени, когда база данных в ОЦ (при выходе из строя основной ПЭВМ) не соответствует реальной,
- расширение функциональных возможностей для диспетчера, который может пользоваться «технологическими кадрами», отображаемыми на экране двух (или более) ПЭВМ.
ПЭВМ ОЦ включаются в локальную (корпоративную) сеть. Для повышения живучести не рекомендуется все ПЭВМ ОЦ включать в локальную сеть.
Подчеркнем, что оперативная работа диспетчера при пользовании ОЦ с независимо работающими ПЭВМ и наличии хотя бы одной из ПЭВМ, не включенной в сеть, не зависит от состояния локальной сети предприятия.
Анализ работы интегрированного ИУТК в нештатных ситуациях показал недостаточность использования  для  оценки качества комплекса традиционных некоррелированных  критериев (параметров):
    - надежности,
    - помехоустойчивости,
    - быстродействия,
    - достоверности (целостности, точности).
Трактовки указанных параметров размыты и зачастую не отражают работу системы в реальных условиях эксплуатации. Достаточно привести несколько примеров.
В рекламных и информационных материалах многих производителей быстродействие определяется как частное от деления длины информационного сообщения (в битах) на скорость передачи информации по каналу связи (в бит/сек). В действительности данным параметром определяется время передачи одного информационного сообщения, и не более. Реальное быстродействие является вероятностной характеристикой и, как правило, определяется:
    - временем передачи информационного сообщения по прямому каналу связи КП – ЦППС или по цепочке, включающей один или несколько ретрансляторов,
    - вероятностью неискаженного приема переданного сообщения приемником,
    - временем реакции приемника на полученное сообщение,
    - временем передачи от приемника (ЦППС) сообщения об обнаруженном (необнаруженном) искажении,
    - вероятностью приема указанного сообщения передатчиком информации (КП),
    - задержкой начала повторной передачи информационного сообщения при обнаружении искажения,
    - временем повторной передачи сообщения.
Очевидно, что реальное быстродействие необходимо определять по временному сдвигу между моментом появления «события для передачи» до неискаженного представления получателю информации, характеризующей «событие», при заданной величине доверительной вероятности представленного параметра.
При такой, оптимальной для Пользователя, трактовке, становится очевидной жесткая корреляция между реальным быстродействием и другими параметрами системы.
Другой пример. Общепринято определять надежность как среднее время между отказами или до отказа комплекса или его части. Однако выход из строя какой-то составляющей комплекса может привести не к отказу, а к неправильной работе, которая чревата не обнаружением искажения информации. Пример показывает наличие жесткой связи между надежностью и достоверностью. Другими примерами можно показать жесткую корреляцию и между всеми важнейшими параметрами комплекса.
Ясно, что традиционная оценка систем рядом некоррелированных параметров не позволяет Заказчику оценить реальные характеристики работы системы в целом (в комплексе), особенно в аварийной ситуации.
При создании ИУТК «Гранит-микро» разработана теория и практика применения нового обобщающего критерия  оценки качества работы – интегральной достоверности информации.
Интегральная достоверность характеризуется вероятностью не обнаружения искажения информации (независимо от места искажения данных, а не только из-за помех в канале связи КП - ЦППС) при условии, что неискаженная информация доставлена получателю с задержкой относительно момента возникновения «события для передачи», не превышающей установленный порог.
В указанной трактовке интегральная достоверность является обобщающей характеристикой системы  и вбирает в себя в качестве составных частей вероятностные характеристики быстродействия, надежности, достоверности (целостности, точности), помехоустойчивости.
Подчеркнем, что приведенная формулировка интегральной достоверности требует учета при ее расчете  искажений информации:
- в цепях связи с датчиками (счетчиками) и исполнительными механизмами,
- в модулях ввода - вывода-обработки информации,
- в каналах связи,
- в модулях приема и отображения информации,
- программами ввода, обработки, отображения данных.
Интегральная достоверность характеризует работу комплекса как в нормальных, так и в аварийных ситуациях.
Использование указанного критерия оценки качества интегрированных ИУТК определяет структуру и алгоритмы работы модулей ИУТК, а также процедуры проведения информационных обменов как между модулями одного устройства и концентратором, так и по трассе доставки информации от передатчика приемнику.
Теоретически доказано, что в наибольшей степени критерию интегральной достоверности отвечают ИУТК, в которых используется передача данных «по событию», дополненная диагностическими (контрольными) передачами информации по вызову или таймеру.
Опыт введения в работу интегрированных ИУТК «Гранит-микро» на десятках объектах подтверждает корректность принятых концептуальных и технических решений.

    Литература:
    1. Портнов Е.М. Анализ состояния производства, принципов построения и тенденций развития информационно-управляющих комплексов для АСУ распределенных энергообъектов и производств, Москва, 2002 г.
    2. Портнов М.Л., Портнов Е.М и др. Опыт внедрения информационно-управляющих телемеханических комплексов «Гранит-микро» торговой марки «Микрогранит», пятый специализированный научно-технический семинар-выставка «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления», Москва, 2004 г.