7.3. Система контроля и управления оборудованием электроустановок

Качество, надежность и эксплуатационные характеристики современных электроустановок для телекоммуникационных систем во многом определяются возможностями информационных технологий, которые в них используются[6].

Цифровые контроллеры в модулях управления и отдельных устройствах электроустановки осуществляют постоянный контроль состояния оборудования, оптимизируют режимы работы и прогнозируют возможные неисправности для их своевременного устранения, а также контролируют показатели окружающей среды, параметры питающей сети и осуществляют мониторинг других устройств электроустановки.

Именно использование цифровых контроллеров в ЭПУ позволяет существенно повысить надежность электропитания аппаратуры. Действительно, коэффициент готовности ЭПУ, определяется, в том числе и временем восстановления. Наличие системы управления и мониторинга в ЭПУ, возможность передачи информации с использованием современных эффективных технологий коммутации пакетов позволяет своевременно осуществлять регламентные и профилактические работы, что сокращает до минимума время простоя.

Повышение требований к надежности, расширение номенклатуры элементов установок и применение на сетях связи децентрализованных систем электропитания резко повысили требования к системам контроля и управления установками электропитания. Упомянутые факторы потребовали новых разработок и внедрения в повседневную практику систем контроля и управления оборудования электропитания.

Система контроля и управления представляет собой иерархическую систему, которая обеспечивает взаимодействие ее элементов между собой и с оборудованием электроустановок по сетям передачи данных или (и) другим сетям на основе стандартизованных протоколов и интерфейсов.

При построении системы используются устройства, предназначенные для обработки сигналов контроля, управления и обеспечения интерпретации информации для пользователя, а также необходимые преобразователи для согласования стандартных интерфейсов с различными протоколами.

Система обеспечивает оперативную информацию о неисправностях и изменениях состояния контролируемых и управляемых элементов оборудования в реальном масштабе времени как автоматически, так и по запросу оператора, ведение журналов регистрации неисправностей и состояния оборудования с возможностью вывода информации на печать и на внешние запоминающие устройства, а также осуществлять установку приоритетов доступа.

Система позволяет задавать и изменять режимы работы устройств, включая установки пороговых значений контролируемых параметров для выработки аварийных сигналов, и дистанционно изменить конфигурацию установки электропитания для обеспечения нормальной работы путем включения и отключения ее элементов.

Информационное обеспечение системы содержит материалы об оперативной обстановке, необходимую нормативно-справочную информацию и базу данных, а также необходимые сведения обо всех объектах, входящих в сеть, включая описание схемы и состояния этой сети. Важной функцией информационного обеспечения является возможность длительного хранения информации в базе данных и ее защита от несанкционированного доступа и разрушения.

Взаимодействие оператора с системой осуществляется через интерфейс пользователя.

• инсталляция программного обеспечения;

• текущий контроль за состоянием оборудования и налоговый режим управления в реальном времени;

• создание базы данных и периодическое тестирование элементов.

Вход в перечисленные режимы осуществляется с помощью менюпосле введения пароля пользователя. На экране дисплея предусматривается отображение аварийных и предупредительных сигналов.

Реализация отображения осуществляется с использованием текстовых сообщений, графиков и схем, которые имеют определенную цветовую гамму в зависимости от важности поступившего сообщения. Кроме того, в интерфейс пользователя входят журналы (или один обобщенный журнал), в которых отражается и хранится информация, характеризующая работу и состояние оборудования, за определенный период времени, заданный пользователем. В журналах предусматривается возможность выборки и сортировки данных по типам аварий, категорий срочности, дате и времени применительно к каждому устройству установки электропитания. Выход из строя любого устройства контроля и управления не должен приводить к перебоям в электропитании аппаратуры связи.

В настоящее время технические возможности позволяют создавать различные конфигурации .системы. Принципиально система должна содержать три компонента, а именно: контролируемые объекты, центр управления и инфраструктуру, обеспечивающую обмен информацией между ними. В общем виде структура системы приведена на рис. 7.4.

Рис. 7.4. Структура системы.

Центр управления представляет собой комплекс, работающий с рядом территориально размещенных объектов, которые содержатэлектроустановки предприятий связи. Основными функциями центра являются контроль за нормальной работой электроустановок и управление оборудованием электроустановок с целью поддержания заданного рабочего состояния системы.

Рис. 7.5. Оборудование контролируемого объекта.

Необходимость изменения конфигурации электроустановки может возникнуть как в нормальном режиме ее работы, например с целью повышения энергетических показателей, так и в аварийных ситуациях с целью восстановления заданных показателей, путем замены неисправного оборудования.

Контролируемый объект (рис. 7.5) должен иметь устройство управления и сбора данных о состоянии оборудования электроустановки (блоки контроля К), информация от которых поступает в центральный блок (ЦБК). Блоки контроля размещаются, как правило, непосредственно в контролируемом оборудовании, например в устройстве электропитания, дизель-генераторной установке и др.

Центральный блок получает информацию от блоков контроля, обрабатывает ее и, в зависимости от важности, выдает сигналы для вмешательства обслуживающего персонала или отправляет ее в базу данных. Центральный блок выдает информацию в цифровом виде, а также имеет ограниченное количество релейных «сухих контактов».

Центральный блок электроустановки осуществляет контроль и управление устройствами ввода и защиты первичного источника электроэнергии (внешней сети), запуском и остановкой собственной электростанции, оборудованием установок бесперебойного электро-питания, осуществляет диагностику и отключение аккумуляторной батареи при ее полном разряде, а также осуществляет контроль за работой климатической установки объекта.

В качестве примера рассмотрим более подробно возможности центрального блока, контролирующего оборудование электроустановки, в состав которой входит УБП постоянного тока, собственная электростанция и установка контроля климата.

В установке бесперебойного электропитания постоянного тока должен осуществляется контроль за:

• током нагрузки;

• напряжением постоянного тока;

• наличием неисправности в сети переменного тока;

• наличием внутренней неисправности любого модуля или блока;

• неисправностью батарейного предохранителя.

Система предусматривает выдачу таких, например, сигналов:

• сигнал неисправности выпрямителя;

• аварийный сигнал срабатывания автомата защиты;

• сигнал отключения выпрямителя при проверки аккумуляторных батарей.

Контроль за аккумуляторами осуществляется по следующим параметрам:

• полный ток нагрузки аккумуляторных батарей;

• ток нагрузки отдельной аккумуляторной батареи;

• напряжение на отдельной аккумуляторной батарее;

• напряжение на отдельном аккумуляторе (моноблоке);

• аварийный сигнал уровня электролита (для классических кислотных аккумуляторов);

• температура батарей;

• температура в помещении;

• расчетное время резервирования;

• расчетная емкость в нормальном состоянии;

• аварийный сигнал разброса напряжения отдельных элементов.

В системе регуляции климата контролируются температура наружного воздуха и воздуха в помещении.

Подаются сигналы о неисправности установки охлаждения и аварийный сигнал термодатчика.

При контроле оборудования собственной электростанции формируются сигналы:

• о неисправности генератора;

• аварийный сигнал уровня топлива;

• аварийный сигнал перегрева жидкости в системе охлаждения;

• низкое давление масла;

• низкое напряжение стартерной батареи

и еще пять основных аварийных сигналов в зависимости от типа применяемого оборудования.

Кроме того, существует возможность осуществлять дистанционный запуск и дистанционную остановку электростанции.

В цепях переменного тока контролируется:

• переменное напряжение между фазами (линейное напряжение);

• переменное напряжение между каждой фазой и нейтралью;

• значение тока в каждой фазе;

• частота переменного тока;

• активная мощность каждой фазы;

• реактивная мощность каждой фазы;

• коэффициент мощности по каждой фазе;

• коэффициент гармоник по каждой фазе;

• потребление энергии;

• состояние аварийного ввода резерва.

Формируются следующие сигналы:

• аварийный сигнал ухода частоты;

• неисправность в сети переменного тока;

• повышение напряжения и аварийное повышение напряжения в одной из фаз;

• понижение напряжения и аварийное понижение напряжения в одной из фаз.

Приведенный в рассмотренном выше примере объем показателей контроля и управления работой оборудования электроустановки в условиях реальной сети электросвязи может быть дополнен рядом других показателей и сигналов.

Ниже рассмотрим пример тестирования емкости аккумуляторной батареи. Тестирование может начаться либо автоматически, если какие-либо параметры ее вышли за норму, либо по команде из центра управления.

Процесс начинается с принудительного понижения выходного напряжения выпрямителей до заданного уровня. При этом батарея разряжается на питаемую нагрузку и контролируется время разряда.

Если за заданный промежуток времени измеренное на батарее напряжение оказалось ниже установленного уровня, что характеризует потерю емкости аккумуляторной батареи, то центральный блок включает сигнал тревоги, записывает информацию в базу данных и передает ее в центр управления для принятия решения о дальнейшей работе с этой батареей. При этом блок контроля (по запросу из центра управления) также выдает всю информацию о батареи, указанную выше, и заполняет ее.

Рис. 7.6. Инфраструктура обмена информацией между центром управления и оборудованием контролируемого объекта.

Инфраструктура обмена информацией обеспечивает передачу сигналов между центром управления и оборудованием контролируемого объекта, для чего использует стандартные сети и каналы связи. На рис. 7.6 показан возможный вариант построения инфраструктуры с применением сетей TCP/IP, передачи данных и телефонной сети общего пользования (ТфОП) и прямых арендуемых каналов. Контролируемые объекты, как правило, имеют интерфейсы трех видов: собственный протокол, сетевой интерфейс Х25 и SNMP. Для взаимодействия контролируемых объектов с различными сетями применяются соответствующие адаптеры. На рис. 7.6 это модем, PAD и транслятор, которые позволяют взаимодействовать контролируемому объекту с ТфОП, сетями TCP/IP и передачи данных с интерфейсом Х.25 [6].

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные технические требования к электроустановкам предприятий связи?

2. Какие системы предприятий связи требуют гарантированной бесперебойной подачи электрической энергии?

3. Перечислите основные функции электроустановок предприятий связи?

4. Перечислите основные виды оборудования предприятий связи.

5. По каким принципам организуется электропитание в необслуживаемых кабельных линиях связи?

6. По каким линиям связи подается электроэнергия в необслуживаемые усилительные пункты?

7. Чем ограничивается длина секции дистанционного питания?

8. Как контролируется целостность изоляции коаксиального кабеля?

9. Укажите особенности электропитания аппаратуры необслуживаемых регенерационных пунктов волокно-оптических линий связи.

10. Какие напряжения используются для освещения в необслуживаемых регенерационных пунктах?

11. Перечислите функции систем контроля и управления оборудованием электроустановок.

12. Какие режимы работы предусматриваются в системах контроля и управления?

13. Приведите структурную схему системы контроля и управления.