Сигналы управления релейно-защитной автоматикой (РЗА) все чаще передаются через синхронные (SDH) или плезиохронные (PDH) цифровые сети связи. Применение для этой цели выделенных каналов волоконно-оптической связи являетсятический не только слишком дорогостоящим, но еще и недостаточно надежным решением. Не всегда у энергетической компании есть возможность обеспечить резервный канал связи, разнесенный в пространстве с основным. А вот у оператора связи такое резервирование предусмотрено.

Интерфейс IEEE C37.94
Пример резервирования каналов в SDH сети оператора связи

Встают задачи максимально точной передачи данных от мультиплексора цифровой системы передачи информации (ЦСПИ) к аппаратуре РЗА и в противоположном направлении, а также обеспечения сопряжения ЦСПИ и РЗА. Интерфейсы, которые используются для решения данной задачи, являются прозрачными, т. е. не требуют изменения характеристик передаваемых через них сигналов и структуры данных. Теоретически это должно обеспечивать передачу сигналов переключения на резервную ЛЭП практически мгновенно.

Единая технологическая сеть связи электроэнергетики в России
Единая технологическая сеть связи электроэнергетики в России

В России пока нет норм на параметры каналов РЗА по ЦСПИ, поэтому возможность использования каналов оператора связи для нужд защитной автоматики можно, лишь произведя измерения параметров оборудования и линий связи. Принципиальный вопрос при выборе измерительной аппаратуры — какие интерфейсы она должны иметь. И здесь мы сталкиваемся с проблемой отсутствия некоторых стандартов.

Преимущества и недостатки IEEE C37.94

Наилучший вариант физической реализации линии связи — оптоволокно, которое не подвержено помехам от ЛЭП.

Оптический интерфейс IEEE C37.94 представляет собой попытку стандартизации обмена информации между мультиплексором и РЗА. Соответствующий стандарт был опубликован еще в 2002 году. Передача стандартизирована для скоростей N*64 кбит/с, где N = 1 … 12.

IEEE C37.94 предусматривает связь на расстояние до 2 км с использованием многомодового оптоволокна. Такое оптоволокно стоит недорого, его рабочая длина волны составляет, как правило, 850 нм, что упрощает построение приемопередающих модулей. Для обнаружения и исправления ошибок добавляется избыточность в виде дополняющего бита для каждого передаваемого байта. Из-за низкой помехоустойчивости такой системы требуется точно устанавливать уровень передаваемого в оптоволокне сигнала.

На базе IEEE C37.94 производителями оборудования были созданы интерфейсы, использующие одномодовое оптическое волокно. Дальность передачи в этом случае достигает 150 км, что позволяет использовать линию IEEE C37.94 вместо обычной цифровой линии связи. Такие варианты интерфейса не стандартизированы.

IEEE C37.94 фактически стандартизирует только стык между РЗА и аппаратурой связи, в том числе и структуру фрейма для передачи данных. Но он, к сожалению, не стандартизирует построение мультиплексора. Поэтому нет гарантии совместимости на канальном уровне. Если на противоположных концах ЦСПИ стоит оборудование стандарта IEEE C37.94 от разных производителей, то возможны сбои в передаче информации от одного комплекта оборудования РЗА к другому.

Мультиплексоры доступа от ведущих зарубежных производителей часто поставляются со встроенной поддержкой IEEE C37.94. Но в современных условиях питающие подстанции могут иметь разных собственников, которые вольны выбирать закупаемое оборудование. В итоге, для нормальной работы систем IEEE C37.94 собственникам приходится взаимно согласовывать закупку оборудования. Это ограничивает их возможности в области конкуренции, так как, вместо того, чтобы приобретать оборудование для наиболее эффективных решений, собственник вынужден подлаживаться под оборудование, имеющееся на других подстанциях.

Ситуацию осложняет и тот факт, что, в отличие от США, где IEEE C37.94 принят как национальный стандарт, в России такого стандарта вообще нет. Поэтому соответствующие контролирующие органы не могут обязать производителей оборудования IEEE C37.94 поставлять в нашу страну продукты, совместимые друг с другом. А ведь именно поддержка  IEEE C37.94 в оборудовании ведущих зарубежных компаний и является главным аргументом в пользу выбора данной технологии российскими электроэнергетическими компаниями.

К другим недостаткам IEEE C37.94 можно отнести отсутствие поддержки в транспортных мультиплексорах SDH, а также невозможность реализации каналов с топологией типа «точка — несколько точек» средствами оптического интерфейса, встроенного в мультиплексор.

Проблемы, свойственные IEEE C37.94, обычно решаются одним из двух способов. Первый — использование внешних модулей, реализующих интерфейс IEEE C37.94. К мультиплексору они подключаются через один из распространенных электрических интерфейсов, например, E1. Одним из производителей таких модулей является российская компания «Юнител-Инжиниринг». Собственникам подстанций гораздо легче договориться о закупке однотипных недорогих внешних модулей, чем координировать закупки мультиплексоров. Второй способ заключается в применении медиаконверторов одного из популярных электрических интерфейсов (E1, G703.1), чтобы можно было использовать оптоволокно.

Электрические интерфейсы

Интерфейс G.703.1 обеспечивает передачу информации на скорости 64 кбит/с по витой паре. Используется трехуровневое кодирование, при этом, если поменять местами провода в паре, то на передачу сигнала это никак не повлияет. Предусмотрено при необходимости помехоустойчивого кодирования CRC. Данный интерфейс наилучшим образом подходит к сетям PDH, но на этом его преимущества заканчиваются. Имеются те же проблемы, что и у IEEE C37.94: не стандартизированы мультиплексоры, не гарантируется совместимость оборудования разных производителей, нет поддержки интерфейса в транспортных мультиплексорах SDH.

Интерфейс E1 позволяет передавать информацию на скорости N*64 кбит/c, где N = 1 … 31. Как и в G.703.1, применяется трехуровневое кодирование. Опционально можно использовать помехоустойчивое кодирование CRC-4. Поддержка реализована как в SDH, так и в PDH мультиплексорах. Главное преимущество — стандартизация схемы мультиплексирования, что обеспечивает совместимость оборудования от разных производителей. Каналы связи могут строиться с топологией не только «точка-точка», но и «точка — много точек».

Выводы

работа с интерфейсами IEEE C37.94, G.703.1 и E1

Исходя из вышеизложенного, прибор для тестирования пригодности использования системы связи с РЗА, должен поддерживать работу с интерфейсами IEEE C37.94, G.703.1 и E1. Когда-то такие приборы существовали только в стационарном исполнении, соответственно, на место измерений приходилось доставлять целую лабораторию. Теперь же сотрудникам электроэнергетических и телекоммуникационных компаний доступен, например, прибор Greenlee Datascout 1G в компактном и прочном корпусе. Это устройство, помещающееся в кармане рабочей спецовки, поддерживает перечисленные протоколы. Причем, если по каким-то причинам такая «всеядность» пока не требуется, можно сэкономить, приобретя вариант, поддерживающий только один-два протокола.

При возникновении новых задач за дополнительные деньги приобретаются дополнительные опции, пользователь сам вводит электронные ключи, активирующие программные модули, реализующие поддержку протоколов, отсутствовавших в базовом варианте. Никаких изменений в аппаратной части прибора при этом не производится. О том, как использовать Greenlee Datascout 1G в электроэнергетике, мы подробно расскажем в следующей статье.

 


См. также: