• Главная
  • Статьи
  • Особенности построения интегрированного информационно-управляющего комплекса «Гранит-микро»

Особенности построения интегрированного информационно-управляющего комплекса «Гранит-микро»

Интегрированный информационно-управляющий комплекс «Гранит-микро» (ИУТК «Гранит-микро») запущен в серийное производство в 2002 г. Более 300 устройств ИУТК «Гранит-микро» работает в системах управления энергообъектами России, Украины, Молдовы, Казахстана, Монголии. Опыт работы устройств в энергетике, на крупных промышленных объектах, в метрополитене, коммунальном хозяйстве городов позволяет провести анализ теоретических, структурных, системных особенностей ИУТК «Гранит-микро».

1. Система меток времени
В ИУТК «Гранит-микро» метка времени с дискретностью в 1 мсек фиксирует задержку начала передачи информации относительно момента возникновения «события» - изменения состояния контролируемого объекта, выбега мгновенным значением измеряемого параметра за пределы зоны нечувствительности относительно ранее переданного, прием (для ретрансляции) информационного сообщения от внешнего источника. Метка времени формируется любым модулем, включенным в трассу источник - приемник, и встраивается в информационное сообщение так, что доставленное в приемник сообщение включает набор меток времени, характеризующих суммарный временной сдвиг между появлением и фиксацией «события».
В результате обеспечивается восстановление последовательности и системного времени «событий», независимо от типа, структуры каналов связи, скорости передачи информации. Введенная система меток времени позволяет создать подсистему регистрации аварийной (нештатной) информации (РАИ) в рамках интегрированного комплекса.
Методика «привязки» событий к системному времени позволила эффективно резервировать трассу информационных обменов центральной приемо-передающей станции (ЦППС) с контролируемыми пунктами (КП), например, резервируя основной высокоскоростной (например, оптоволоконный) канал связи низкоскоростным - радио, проводным, ВЧ каналом связи.
2. Использование критерия достижения максимального уровня интегральной достоверности информации
При создании ИУТК «Гранит-микро» был разработан критерий оценки качества системы по интегральной достоверности информации (ИДИ). ИДИ характеризует вероятность необнаруженного приемником искажения информации независимо от места и причины искажения (в отличие от стандартного определения достоверности, которым регламентируется вероятность необнаруженного искажения данных помехами в канале связи ЦППС – КП). Интегральным критерием увязываются показатели надежности, помехоустойчивости, достоверности (целостности) информации. Теоретический анализ показывает, что для получения высокого уровня интегральной достоверности требуется разработка новых подходов к системотехнике устройств и отдельных модулей, в частности, совмещение кодера с элементами ввода информации. С учетом предложенного критерия в ИУТК «Гранит-микро» разработан и практически применен биимпульсный корреляционный код. Новые методика и способ кодообразования при построении модулей ИУТК позволяют проводить динамическую диагностику трассы доставки информации приемнику, включая цепи связи датчиков (источников) с входными цепями модулей, благодаря чему идентифицируется не только факт, но и место искажения информации. Таким образом высокий уровень достоверности данных сочетается с глубокой диагностикой работоспособности.
3. Разделение информации на оперативную и неоперативную составляющие
При построении ИУТК «Гранит-микро» обоснована эффективность разделения данных, в том числе и получаемых от современных (электронных) счетчиков, на оперативную и неоперативную составляющие. Например, оперативная составляющая данных о состоянии объектов характеризует их текущее состояние, а неоперативная – последовательность изменения их состояния. Оперативные (некоммерческие) данные характеризуют мгновенное (получасовое, трехминутное) значение параметра (например, мощности при контроле потребления электроэнергии), неоперативные – потребление электроэнергии (или других энергоресурсов). Оперативная информация о потреблении энергоресурсов считывается с выхода числоимпульсных сигналов, а неоперативная – с выхода кодового сообщения счетчика. Оперативные данные, полученные в виде числоимпульсного кода, могут быть сформированы в малоизбыточное информационное сообщение, причем в одно сообщение включаются данные от 8…16 счетчиков. В результате даже при большой частоте передачи данных (например, с трехминутным циклом) и при использовании низкоскоростных каналов связи (100…600 бод) относительная нагрузка на каналы связи ЦППС – КП оперативной составляющей информации не превышает 3%.
Исключение оперативной составляющей из канала ввода кодовой информации от счетчиков позволяет резко снизить необходимую частоту съема указанной информации. Практика показывает, что достаточно обеспечить считывание кодовых сообщений от счетчиков с периодом в 1 час. В результате даже при большой (до 300… 400 байт) длине сообщений от счетчиков усредненная нагрузка на каналы связи ЦППС – КП не превышает 3…10% при 30…50 счетчиках, подключенных к одному КП. Естественно, что при использовании электронных счетчиков с малой длиной кодового сообщения, влияние подсистемы АСКУЭ на оперативность передачи команд и сигналов оперативного контура еще меньше.
Таким образом, в ИУТК «Гранит-микро» практически «безболезненно» для оперативного контура интегрируется подсистема АСКУЭ. Важно подчеркнуть, что достоверность (целостность) информации подсистемы АСКУЭ в ИИУК оказывается выше, чем в специализированных системах, так как данные о потреблении энергии проходят по тем же трассам, что и команды управления и сигнализация, для которых регламентированные параметры достоверности существенно выше, чем для АСКУЭ.
4. Введение канала «прямых измерений» параметров электрической сети
Наряду со «стандартным» модулем ввода сигналов от преобразователей измеряемых параметров в нормированный сигнал постоянного тока, в ИУТК «Гранит-микро» введен канал непосредственного измерения фазных токов, напряжений, сдвига фаз и частоты питающей сети. Для гальванического разделения измеряемых сигналов и входных цепей модуля «прямых измерений» введены промежуточные разделительные трансформаторы, переведенные в режим «квазикороткого замыкания». Такая структура канала позволяет удалять источники измеряемых сигналов от устройства КП и минимизировать фазовые искажения. В перспективе (по аналогии с другими каналами ИУТК «Гранит-микро») информация от датчиков будет разделена на оперативную и неоперативную составляющие с использованием неоперативной составляющей для фиксации аварийного процесса.
5. Канал сопряжения устройств КП и ЦППС с Ethernet
Наметившаяся тенденция применения в информационных системах современных цифровых каналов связи потребовала включения в ИУТК «Гранит-микро» встроенного модуля прямого сопряжения с Ethernet с использованием протокола TCP/IP. Модуль построен на базе мощного контроллера с развитой системой ввода – вывода и памятью в 64 МгБ и использует в качестве платформы операционную систему Windows-CE. Основные усилия разработчиков были направлены на то, чтобы обеспечить введение в состав устройства модуля Ethernet только по условиям заказа. Такой подход позволяет встраивать модуль в ранее установленное устройство КП (ЦППС).
Модуль выполняет функции линейного адаптера и канального шлюза, автоматически согласовывая интенсивность потока заявок на передачу информации с производительностью канала связи. Если фиксируется отключение (неработоспособность) основного канала связи, модуль автоматически передает управление информационным потоком резервному, например, радио или проводному, каналу связи. Важно, что при накоплении для последующей передачи больших массивов данных модуль автоматически формирует метку времени для каждого «события» сообщения. По введенным в структуру сообщений меток времени восстанавливается системное время всех «событий». Благодаря тому, что структура сообщений, передаваемых в реальном времени, и накопленных массивов данных одинакова, при переходе от одного метода передачи данных к другому не требуется менять структуру и программное обеспечение ЦППС.
6. Конструктивные и схемные варианты устройств КП для централизованного и рассредоточенного размещения объектов
Уменьшения монтажа для вновь телемеханизируемых или реконструированных объектов можно добиться, разделив общую информационную емкость КП на части для установки отдельных частей КП в силовые или технологические ячейки. В состав одной составной части рассредоточенного КП ИУТК «Гранит-микро» - КПМ1-микро, включаются узлы ввода сигналов состояния контролируемых объектов, управления, измерения, сопряжения со счетчиком и устройством защиты и автоматики, а также линейный адаптер для объединения составных частей в единое устройство. Устройство КПМ1-микро выполнено так, что формируемые им информационные сообщения идентичны тем, которые поступают в ЦППС от сосредоточенных устройств, благодаря чему ИУТК может компоноваться из любого набора устройств КП. Для идентификации информационных сообщений от сосредоточенных и рассредоточенных устройств КП для ИУТК «Гранит-микро» разработана и реализована методика формирования одно- и двухбайтных адресов – идентификаторов информационного сообщения, что позволило использовать указанные составные части рассредоточенного КП в качестве самостоятельных устройств для малых энергообъектов.
Положенные в основу ИУТК «Гранит-микро» системные и алгоритмические принципы отвечают современным требованиям и позволяют вносить в них новации, которые можно использовать и в ранее установленных вариантах устройств ЦППС и КП.