Eng Ru
Отправить письмо

Цифровая энергетика: что это такое? Что такое цифровая подстанция

$direct1

Цифровая энергетика: что это такое?

Имеет ли понятие «цифровая энергетика» свое уникальное содержание или это просто модное обозначение того, что и так делалось в отрасли с момента массового распространения компьютерной техники? Этот вопрос я задаю на каждой тематической встрече, каждый раз встречаю неготовность участников разговора строго на него ответить, каждый раз понимаю, что свое, уникальное содержание за данным термином не идентифицируется. А оно должно быть. Иначе зачем вводить новое понятие? Зачем вместо давно известного и хорошо определенного термина «автоматизация» употреблять неологизм «цифровизация»?

Центр развития цифровой энергетики настаивает на наличии в терминах «цифровая энергетика» и «цифровизация» своего, уникального наполнения. В этой заметке изложена наша рабочая гипотеза — 5 отличительных признаков, по которым вы можете понять, работаете вы с понятием «цифровая энергетика» или с чем-то другим.

В цифровой энергетике как части цифровой экономики главное понятие — «экономика»

Сутью цифровой энергетики является пересборка и развитие совокупности производственных и экономических отношений в отрасли на основе цифровых подходов и средств.

Термины «цифровая энергетика» и «цифровизация» появились в контексте процессов формирования цифровой экономики, и имеет смысл рассматривать их только в этой связке. Из множества определений цифровой экономики следует, что особым ее предметом является экономическая деятельность, коммерческие трансакции и профессиональные взаимодействия, построенные на новых принципах за счет использования информационно-коммуникационных технологий. Следовательно, и сутью цифровой энергетики является пересборка и развитие совокупности производственных и экономических отношений в отрасли на основе цифровых подходов и средств. Итого, в словосочетании «цифровая экономика» (а значит и «цифровая энергетика») определяющим словом является «экономика», а прилагательное «цифровая» лишь указывает на средства достижения цели!

Основная задача цифровой энергетики  — уничтожение резко растущих издержек интеграции распределенной энергетики и рыночных трансакций

Появление цифровой платформы в любой индустрии существенно сокращает трансакционные издержки.

А о какой, собственно, цели идет речь? По мнению ведущих экспертов, сутью современной эпохи является вытеснение машинами неэффективных, требующих рутинного людского участия трансакций из экономической и общественной жизни. Появление цифровой платформы в любой индустрии (Uber, Airbnb, Amazon, Cainiao, SmartCAT и т. д.) приводит к существенному сокращению трансакционных издержек и ускорению операционных циклов ее участников. Энергетика не исключение.

Разрабатываемая нами парадигма интернета энергии  (IDEA) является ответом на общемировые тренды изменения характера спроса на энергию, масштабного развития распределенной энергетики и электротранспорта, распространения технологических возможностей для активного потребления и просьюмеризма. Обусловленные этими трендами большие издержки на интеграцию, согласованную работу и коммерческое взаимодействие миллионов новых участников энергетических рынков могут быть радикально сокращены при помощи цифровых технологий и платформ. Издержки снижаются за счет использования новых технологий инженерии, обеспечивающих Plug&Play-интеграцию новых элементов, но главное  — за счет снятия информационной неопределенности экономических отношений, что в свою очередь обеспечивается тем, что вещи и машины управляются интеллектуальными киберфизическими агентами, представляющими своих владельцев в самооптимизирующихся взаимоотношениях.

Проект в сфере цифровой энергетики всегда предполагает новую модель взаимодействия экономических субъектов

Наработано множество цифровых бизнес-моделей: агрегаторы спроса, виртуальные электростанции, виртуальное распределенное накопление энергии, энергетическое хеджирование и т. д.

Цифровая трансформация (цифровизация) в энергетике —  это прежде всего создание новых бизнес-моделей, сервисов и рынков с опорой на возможности цифровой экономики. Простой пример из другой отрасли: создание автоматизированной системы диспетчерского управления таксопарком — это автоматизация, а вот Uber, который по существу создает новую бизнес-модель для той же услуги, не являясь таксопарком и не владея ни единой машиной, причем делает это дешевле, удобнее и безопаснее,  — это цифровизация. То же самое в цифровой энергетике: важно определить новую бизнес-модель, потенциал которой открывается за счет всепронизывающих коммуникаций, межмашинного взаимодействий и цифрового моделирования. В мире наработано уже множество таких бизнес-моделей: агрегаторы спроса, виртуальные электростанции, виртуальное распределенное накопление энергии, энергетическое хеджирование и т. д.

Проект цифровой энергетики всегда предполагает использование цифровых моделей фрагментов реального мира

Характерным признаком цифровой экономики (энергетики) является создание новых бизнес-моделей, объединяющих физический и цифровой миры. А такое объединение возможно тогда, когда умные машины начинают формировать и использовать цифровые модели физического мира. Именно это обеспечивает самостоятельность принятия машинами решений в режиме, близком к реальному времени.

Иногда кажется, что для новых бизнес-моделей цифровой энергетики достаточно появление средств информирования человека, который все же будет принимать решения сам. Но экспериментальные проекты показали, что люди через некоторое время перестают интересоваться новыми моделями поведения, предъявляющими к ним слишком высокие требования. Нужно, чтобы инициативу перехватили киберфизические системы, которые должны действовать как чудодейственное слабительное из одной старой рекламы — «без нарушения сна человека». А для этого машины должны руководствоваться не стандартами и жесткими алгоритмами, а целями, заданными людьми, и цифровыми моделями фрагментов реального мира.

«Цифровизация» — это освобождение человека от машинных функций и возникновение новых, более креативных форм занятости

В высокотехнологичных отраслях возникает высокая дополнительная загрузка в сопредельных областях деятельности.

Пока еще слабо описано, как цифровая экономика (энергетика) влияет на людей и их занятость в общественно полезном труде. Часто люди фиксируют свои страхи остаться без работы и доходов. На это эксперты по цифровой экономики говорят, что в высокотехнологичных отраслях возникает высокая дополнительная загрузка в сопредельных областях деятельности. Например, в США высокотехнологичное производство (Technology-intensive manufacturing) имеет мультипликатор (Multiplier effect) Me=16, то есть одно рабочее место в TIM создает 16 дополнительных рабочих мест, — в то время как традиционное производство  обладает  Me=4,6, сельское хозяйство  — Me=1,5, розничная торговля — Me=0,8.

Но есть и более глубокие ответы на вопросы об изменении роли человека в цифровом укладе. Еще в дискуссиях 60-х годов прошлого века обсуждалось, что смысл кибернетического/цифрового перехода не в том, чтобы сотворить машину, которая была бы умнее, сильнее и совершенней человека, а в том, чтобы самого живого человека снова сделать умнее и сильнее всего того созданного им мира машин, который вышел из-под его контроля и поработил его. Задача состоит в том, чтобы превратить человека из сырья и средства технического прогресса, из детали «производства ради производства» в высшую цель этого производства, в самоцель. А это означает, что проект в сфере цифровой энергетики — это всегда появление нового подлинно человеческого труда с большой долей научного, технического, художественного, социального творчества.

Цифровая энергетика — это трансакционные машины новых рынков, бизнес-моделей и сервисов.

Часто цифровой переход называют новой технологической революцией. Но было бы странно называть революцией явления и процессы, давно ставшие обыденностью. Автоматизация производственно-технологических и управленческих процессов является величайшем достижением второй половины XX века. АСУ ТП электростанций, системы диспетчерского управления, автоматика активных энергетических устройств, системы автоматизации бухучета и делопроизводства — все это важные и актуальные направления эволюционного развития отрасли. Но это не новая технологическая революция, это не цифровая экономика и не цифровая энергетика. Видится, что именно в изменении способов организации экономических отношений, приводящем к эффективному вовлечению в оборот миллионов новых субъектов и стоящих за ними умных машин, должен состоять новый качественный скачок. Цифровизации в первую очередь будут подлежать не технические системы и внутренние бизнес-процессы, а отношения между людьми, компаниями и институтами. Цифровая энергетика — это прежде всего трансакционные машины новых рынков, бизнес-моделей и сервисов. [medium.com]

Редакция благодарит Дмитрия Холкина, Центр развития цифровой энергетики и телеграм-канал Internet of Energy за разрешение на перепечатку материала.

digitalsubstation.com

НОВАЯ ПАРАДИГМА «ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ»

Несмотря на то, что тенденция перехода на цифровые технологии в системах сбора и обработки информации, управления и автоматизации подстанций наметилась ещё более 15 лет назад, первая в мире цифровая подстанция запущена лишь в 2006 году. Сегодня в данном направлении активно работают ведущие компании-производители электроэнергетической отрасли по всему миру. Россия – не исключение.

190 05

Развитие электроэнергетики в последние годы обусловлено фактором объединения электросетевой и информационной инфраструктуры. Цифровая подстанция – это элемент активно-адаптивной (интеллектуальной) электросети с системой контроля, защиты и управления, основанной на передаче информации в цифровом формате.

Несмотря на то, что эта тема является относительно новой, в настоящее время на планете насчитывается уже более 100 ЦПС в Китае, США, Канаде и других странах. В частности, при содействии Министерства энергетики России в лице Российского энергетического агентства на прошедшей в Париже международной выставке CIGRE-2014 демонстрировалось совместное техническое решение отечественных компаний, предназначенное для автоматизации подстанций по технологии «Цифровая подстанция».

ПредпосылкиНезависимо от своего назначения все сети на планете становятся более мощными и более сложными. В том числе в геометрической прогрессии растут объёмы информационных потоков, обеспечивающих управление электросетевыми объектами, мониторинг их технического состояния, контроль качества электроэнергии, а также её коммерческий учёт. Это, в свою очередь, влечёт всё большее применение дорогих интеллектуальных электронных устройств, которых с каждым днем на объекте становится всё больше, а цена их всё выше. Зачастую такие устройства применяют различные стандарты передачи данных, что затрудняет их совместную работу и, более того, начинает тормозить развитие электроэнергетики, а значит, и промышленности в целом. Это касается не только России, но и любых промышленно развитых стран. В общем, как в своё время и в области ИКТ, в электроэнергетике настал момент, когда необходимо пересмотреть сами принципы построения энергетической инфраструктуры, а не совершенствовать оборудование в старой парадигме.

Предпосылкой к появлению отечественного решения стало активное развитие технологии «Цифровая подстанция» – появление стандартов, описывающих информационную модель подстанции и протоколы обмена между её элементами, а также оборудования, поддерживающего эти протоколы. Суть нового подхода – изменение архитектуры построения систем защиты и управления подстанциями, основанное на цифровой обработке данных.

Применение протокола IEC61850, описанного в технологии «Цифровая подстанция», позволяет получить единый цифровой поток данных, характеризующий состояние управляемого объекта. Это позволяет абстрагироваться от существующей парадигмы построения системы защиты и управления подстанцией, при которой каждая функция автоматизации выполняется отдельным устройством, и перейти к программной платформе, размещаемой на универсальных аппаратных устройствах и имеющей свободное распределение функций. Так появляется возможность получать решения, имеющие как полностью распределённую, так и централизованную архитектуру. Кроме того, применение единой программной платформы, обеспечивающей реализацию и взаимодействие функций на основе международного стандарта, позволит в дальнейшем видоизменить рынок аппаратных устройств для построения систем защиты и управления подстанцией и перейти к рынку функциональных алгоритмов. Таким образом, появляется возможность уйти от сложившихся стереотипов построения инфраструктуры управления энергообъекта и создать по-настоящему инновационное прорывное решение, представляющее из себя программную среду, подобную ОС Apple или Android, для построения систем автоматизации электрических подстанций.

Основные элементы, которые позволили спроектировать подобное решение, базируются на собственных разработках двух компаний: цифровые оптические измерительные трансформаторы компании «Профотек» и цифровая система защиты и управления компании «ЛИСИС». Это уникальный альянс российских компаний, которые предлагают эффективное решение, не имеющее сегодня аналогов в мире.

Как это работаетПо сути, разработанное решение состоит из устройств, выполняющих первичные основные измерения параметров электросети и формирующих цифровой поток информации, передаваемой по оптическим кабелям в систему защиты и управления, которая функционирует на стандартных промышленных серверах. В качестве источника информации для системы используются цифровые оптические измерительные трансформаторы.

Что касается цифровых оптических измерительных трансформаторов, то они являются альтернативой традиционным. Их назначение – высокоточное измерение мгновенных значений тока, напряжения и их фазовых характеристик, а также выдача измеренных значений по цифровому интерфейсу для использования вторичным оборудованием – счётчиками коммерческого учёта, приборами телеметрии, контроля качества электроэнергии, релейной защиты и автоматики. Разработанные цифровые оптические измерительные трансформаторы являются инновационными и обеспечивают полностью цифровые измерения с минимально достижимым на сегодняшний день уровнем погрешности. При интеграции в структуру подстанции подобные трансформаторы позволяют оптимизировать архитектуру систем измерения, защиты, управления и контроля качества электроэнергии. Собственно, цифровые оптические измерительные трансформаторы – это и есть тот базис, на котором строится «Цифровая подстанция».

В свою очередь, iSAS – программно-технический комплекс автоматизации электрических подстанций на базе унифицированной технологической платформы с унификацией всех функций защиты, управления, измерений и контроля в пределах подстанции на основе программных модулей, легко переносимых на любые аппаратные платформы, функционирующих под управлением ОС Linux. В целом iSAS обеспечивает полный жизненный цикл создания центра системы управления подстанцией, включая проектирование, испытания, наладку, сопровождение и эксплуатацию.

На сегодня ПТК iSAS реализует полный спектр функций автоматизации подстанций 35-220кВ на единой платформе в соответствии с концепцией «Цифровая подстанция» с полной поддержкой стандарта IEC 61850 («шина процесса»), включая:

• измерения;• управление;• релейную защиту и автоматику;• регистрацию аварийных событий и процессов;• автоматическое регулирование;• технический и коммерческий учёт энергоресурсов;• контроль качества электроэнергии.

Данный ПТК позволяет также реализовать функционал защиты и управления подстанцией с произвольно компонуемой архитектурой и функциональной структурой – от набора комплексов уровня присоединений до единого интегрированного комплекса подстанции.

Что это даётПредложенное решение является принципиально новым для электроэнергетики. Оно позволяет создать полностью цифровое надёжное комплексное решение для автоматизации, контроля, коммерческого учёта и релейной защиты подстанции. Разумеется, всё это позволяет получить широкий спектр преимуществ. Основным преимуществом является экономический эффект на всех стадиях жизненного цикла электрической подстанции, начиная с проектирования и заканчивая эксплуатацией.

Снижение затрат на этапе строительства происходит за счёт уменьшения количества применяемого оборудования и отказа от большого количества медных проводников (иногда измеряемого тоннами), а также снижения трудоёмкости проектирования, монтажа и наладки оборудования.

При эксплуатации применение цифровых интеллектуальных устройств и необслуживаемых цифровых измерительных трансформаторов на высоковольтной части позволяет значительно сократить количество обслуживающего персонала на подстанции и расходы на самообслуживание.

Дополнительная экономия достигается также снижением расходов на поверку за счёт увеличения межповерочного интервала и упрощения поверки трансформаторов, а также сокращением потерь электроэнергии, увеличения точности измерений и ухода от необходимости нормирования нагрузки вторичных цепей.

Применение же устройств с высокой степенью резервирования функций и взаимозаменяемостью уменьшает сроки замены оборудования в случае ремонтных работ или регламентного обслуживания, что позволяет эксплуатировать объект практически без остановок.

Не менее важна простота внедрения, потому что сотни шкафов с находящимся в них вторичным оборудованием заменяются всего лишь одним сервером. При этом измерительная часть является полностью цифровой и имеет существенно меньшие массогабаритные характеристики по отношению к традиционным измерительным трансформаторам, что позволяет проводить модернизацию объекта без длительного вывода из работы комплекса электрораспределительного оборудования.

Предложенное решение имеет повышенный уровень безопасности. Во-первых, высоковольтная часть не требует обслуживания, имеет высокую степень пожаробезопасности и обеспечивает взрывобезопасность, так как по сравнению с традиционными трансформаторами не содержит компонентов, способных гореть или создать опасность взрыва. Во-вторых, для соединения первичной высоковольтной части с вторичными устройствами используются только волоконно-оптические кабели, не содержащие токопроводящих материалов и обеспечивающие полную гальваническую развязку и электрическую изоляцию персонала и дорогостоящего вторичного оборудования от воздействия высокого напряжения.

За счёт применения полностью цифрового первичного измерительного оборудования и цифровых методов обработки и управления на совершенно новый уровень поднимаются методы самодиагностики всей системы, а применение оптических кабелей для передачи информации полностью исключает искажения и помехи в передаваемых и обрабатываемых данных. При этом цифровые методы передачи и обработки данных позволяют обеспечить надёжное и многоуровневое резервирование всех систем. И даже установка ещё двух серверов для организации двойного резервирования на случай аварии или ЧС не приводит к сколько-нибудь существенному удорожанию ЦПС.

Все компоненты работают в соответствии с требованиями IEC 61850, что ведёт к упрощению технической реализации и позволяет предлагать данное решение на международном рынке.

Используя предложенные решения возможно создать оптимальную структуру «Цифровой подстанции» – надёжную, компактную, с более высокой степенью безопасности, экономически выгодную. Использование цифровых методов формирования, обработки и управления измерительной информацией позволяет централизовать функции управления группами подстанций и обеспечивает возможность создания интегрированных централизованных пунктов дистанционного управления подстанциями. А это позволит перейти к технологии необслуживаемой подстанции и новым электроэнергетическим сетям.

Совместное решение ЗАО «Профотек» и компании «ЛИСИС» позволяет наиболее экономичным и самым передовым техническим методом перейти к созданию «Цифровой подстанции» как составной части единой интеллектуальной электрической сети.

ЗАО «Профотек»109316, г. Москва, Волгоградский пр-т, д.42, корп. 5 тел.: +7 (495) 775 8339 e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.www.profotech.ru

www.to-inform.ru

Что такое QoS? | Цифровая подстанция

Рубрика «Консультация» cоздана на портале «Цифровая подстанция» для того, чтобы каждый читатель мог получить ответ на интересующий его вопрос. Свои вопросы участники могут направлять на адрес [email protected] Сегодня мы рассматриваем следующий вопрос:

Когда речь идет о коммутаторах и о передаче данных по информационной сети Ethernet часто возникает такое понятие как QoS (Quality of Service). Что это такое?

Отвечает начальник отдела инжиниринга компании «ТЕКВЕЛ» Дмитрий Стешенко:

Под качеством обслуживания (QoS) понимается способность сетевой инфраструктуры предоставлять улучшенное обслуживание определенному виду передаваемого трафика при помощи различных технологий.

Качество обслуживания на втором уровне модели OSI (канальном) в пределах одного сетевого элемента обеспечивается за счет использования модели дифференцированного обслуживания (Differentiated Service – DiffServ) и обеспечивается:

  • Классификацией и разметкой трафика.
  • Управлением перегрузками (механизмы очередей).

Следует отметить, что данная модель начинает работать лишь в случае появления очередей и перегрузок.

Согласно стандарту МЭК 61850 все коммуникационные процессы передачи данных осуществляются посредством технологии Ethernet. Данная технология определяет формат Ethernet кадров (фреймов), линии соединения (среду передачи), электрические и световые сигналы на физическом уровне, протоколы управления доступом к среде — на втором уровне модели OSI (канальном). Основные методы и технологии Ethernet описываются семейством протоколов IEEE 802.3.

Протокол Ethernet в чистом виде не поддерживает функцию приоритезации трафика, поэтому наряду со стандартным протоколом Ethernet IEEE 802.3, организация IEEE разработала стандарт создания виртуальных локальных сетей VLAN IEEE 802.1q. В стандарте IEEE 802.1q предусматривается вставка дополнительного четырехбайтового тега VLAN в заголовок Ethernet исходного фрейма, содержащий метку приоритета (Priority) класса обслуживания (Class of Service – CoS) IEEE 802.1p (см. рис. 1).

8021qРис. 1. Структура кадра Ethernet согласно стандарту IEEE 802.1q

КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЗМЕТКА ТРАФИКА

К примеру, коммутаторы 2–го уровня PULLNET семейства AGENT-2 позволяют различать кадры Ethernet (классифицировать трафик) по параметрам метки приоритета (Priority) IEEE 802.1p. Значения приоритета в зависимости от типа трафика приведены в таблице ниже. Стандарт МЭК 61850 по умолчанию предусматривает для GOOSE сообщений и выборок мгновенных значений SV приоритет равный 4.

Таблица 1. Классы трафика согласно стандарту IEEE 802.1p.

Биты приоритета

Обозначение

Класс приоритета трафика

111 (7)

NC (Network Controlled)

Критически важный для сети. Трафик управления сетью

110 (6)

VO (Voice)

Интерактивный голосовой

101 (5)

VI (Video)

Интерактивный мультимедийный (видео)

100 (4)

CL (Controlled Effort)

Контролируемый. Потоковый мультимедийный

011 (3)

EE (Excellent Effort)

Приоритетный

010 (2)

Стандартный (Экономный)

001 (1)

BK (Background)

Фоновый

000 (0)

BE (Best Effort)

Низший. Трафик передаваемый с максимальными усилиями («по возможности»). Вариант по умолчанию

Таким образом, классификация и разметка трафика решает две задачи:

  • Отнесение передаваемых данных к определенному классу трафика.
  • Назначение передаваемому фрейму соответствующего приоритета.

УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕГРУЗКАМИ (МЕХАНИЗМЫ ОЧЕРЕДЕЙ)

Перегрузка возникает в случае переполнения выходных буферов передающего трафик оборудования. Основными механизмами возникновения перегрузок (или, что равнозначно, скоплений – congestions) является агрегация трафика (когда скорость входящего трафика превышает скорость исходящего) и несогласованность скоростей на интерфейсах. Управление пропускной способностью в случае перегрузок (узких мест) осуществляется с помощью механизма очередей. Кадры Ethernet помещаются в очереди, которые упорядоченно обрабатываются по определенному алгоритму. Фактически, управление перегрузками – это определение порядка, в котором фреймы выходят из интерфейса (очередей) на основе приоритетов. Если перегрузок нет – очереди не работают.

Так как очереди не бесконечны, они могут заполняться и переполняться. Если очередь уже заполнена, то новые пакеты в нее не попадают и отбрасываются. Это явление называется концевыми потерями. Проблема концевых потерь заключается в том, что в этой ситуации коммутатор не может не отбрасывать данный фрейм, даже если он имеет высокий приоритет. Таким образом, необходим механизм, выполняющий следующие две операции:

  • Выяснить, действительно ли очередь переполнена и нет ли в ней места для фреймов с высоким приоритетом.
  • Сформировать политику, согласно которой в первую очередь будут отбрасываться фреймы с более низким приоритетом, и только потом – с более высоким.

Приоритезация используется для классификации фреймов путем их привязки к одной из очередей выхода. Метка приоритета IEEE 802.1p для назначений очереди определяется пользователем. Коммутаторы 2–го уровня PULLNET семейства AGENT-2 поддерживают 4 очереди приоритетов. В таблице ниже представлена подробная информация по меткам приоритета для параметров очереди, установленных на коммутаторе PULLNET по умолчанию.

Таблица 2. Привязка Class of Service (CoS) к очереди пересылки данных по умолчанию.

Значение приоритета

CoS IEEE 802.1p

Номер очереди

по рекомендациям

IEEE 802.1p  

Номер очереди

по умолчанию

в PULLNET AGENT-2

0

q1

q0

1

q0 (низший приоритет)

q0

2

q0

q1

3

q1

q1

4

q2

q2

5

q2

q2

6

q3 (максимальный приоритет)

q3

7

q3

q3

После процесса классификации фреймы можно привязать к определенной очереди (очередям) в зависимости от метки приоритета CoS.

Настройка очередей выхода осуществляется с помощью схемы планирования одного из следующих способов:

  • Строгий приоритет (Strict Priority – SP).
  • Взвешенный циклический алгоритм (Weighted Round Robin –WRR).

Строгий приоритет (Strict Priority) – гарантирует, что чувствительные ко времени приложения передаются всегда. Строгий приоритет (Strict Priority) позволяет присвоить трафику, зависящему от целевого назначения и чувствительности ко времени, наивысший приоритет перед менее чувствительными ко времени данными. Т.е. фреймы, находящиеся в очереди с высоким приоритетом, обрабатываются первыми. Кадры Ethernet из следующей по приоритету обслуживания очереди начнут передаваться только после того, как опустеет высокоприоритетная очередь. Например, передача голоса по IP осуществляется до пересылки трафика FTP или электронной почты (SMTP). Недостатком данного метода является то, что данные с низким приоритетом могут длительное время не обрабатываться.

StrictPriorityРис. 2. Механизм обработки очередей “Строгий приоритет” (Strict Priority) при постановке фреймов в очередь в соответствии с настройками по умолчанию в коммутаторах PULLNET.

Взвешенный циклический алгоритм (WRR) − гарантирует, что отдельное приложение не будет использовать все ресурсы по пересылке, доступные посредством модуля коммутатора Ethernet. С помощью WRR осуществляется пересылка всех очередей в цикле.

При наличии нескольких очередей фреймы могут быть помещены в разные очереди и обслуживаться по взвешенному циклическому алгоритму (Weighted Round Robin – WRR). Внутри очереди устанавливаются весовые коэффициенты (Weight Value) – в коммутаторах AGENT-2 это значения от 1 до 20. Они играют роль исходных точек, по которым определяется, с какой вероятностью может быть отброшен пакет. Процесс обработки очередей осуществляется по круговому принципу, начиная с самой приоритетной очереди. Из каждой непустой очереди передается некоторый объем трафика, пропорциональный назначенному ей весовому коэффициенту, после чего выполняется переход к следующей по убыванию приоритета очереди и так далее по кругу.

WRRРис. 3. Механизм обработки очередей “Взвешенный циклический алгоритм” (Weighted Round Robin).

Все очереди, за исключением очередей SP, могут работать по схеме WRR. Очереди SP обслуживаются непосредственно перед очередями WRR. Если поток трафика минимален и очереди SP не занимают всю полосу пропускания, назначенную для порта, то очереди WRR используют полосу пропускания совместно с очередями SP. При этом оставшаяся часть полосы пропускания распределяется в соответствии с весовыми коэффициентами. Данный комбинированный механизм «SP+WRR» доступен в коммутаторах PULLNET AGENT-2.

digitalsubstation.com

Smart Grid – прогресс или очковтирательство?

Есть несколько тезисов, сомнение в которых является «табу» и исключено из общественной дискуссии:

  1. Smart Grid – это принципиально новый подход построения электроэнергетики вообще и электросетевого комплекса в частности.
  2. Smart Grid – это целенаправленная политика крупных игроков энергорынка, направленная на повышение эффективности использования ресурсов.
  3. Технологии «Smart Grid» и «Цифровой подстанции» приведут к заметному снижению затрат на строительство и эксплуатацию электросетевых объектов.
  4. Внедрение «умных сетей» и «цифровых подстанций» обеспечит резкое повышение эффективности использования возобновляемых источников электроэнергии и улучшит экологию.
  5. Технологии «Smart Grid» и «Цифровой подстанции» – это энергетика завтрашнего дня, которая создаётся уже сегодня.

Это далеко не полный перечень тем, но в рамках данной статьи мы ими ограничимся.

Итак по пунктам:

  1. Что такого принципиально нового в построении электроэнергетики предлагают апологеты «умных сетей»? Наложение на существующую систему производства, передачи и потребления электроэнергии ещё одной системы – информационной. Этот принцип описывался в нашем детстве таким анекдотом: что будет, если скрестить ужа с ежом? Ага, полтора метра колючей проволоки. Принципиальная новизна системы подразумевает появление НОВЫХ, ранее отсутствовавших качеств и функций. В этом смысле, современные технологии «smart grid» и «цифровой подстанции» просто меняют исполнителя в ряде технологических операций. Вместо тёти с блокнотом показания счётчика снимает электронная система коммуникации, вместо электромагнитного реле используется микроэлектронное и т.д. Внедрение новых систем и технологий не является революционным – оно имеет обычный эволюционный характер. И, с точки зрения теории развития технических систем, мы сейчас имеем дело с «завершающим этапом развития», который характеризуется большим количеством незначительных улучшений существующей системы. Это связано не с развитием, как таковым, а с тем, что за десятилетия образовалось большое количество различных предприятий и структур, которые должны оправдывать своё существование. Т.е., на начальном этапе развития электросетевого комплекса они работали на его развитие, а сейчас – на своё.
  2. Единственным, по-настоящему заинтересованным в продвижении технологий «smart grid» и «цифровой подстанции» игроком, я вижу производителей электрооборудования (и, конкретнее, производителей цифровых устройств и средств коммуникации). Большинство деклараций о высокой эффективности и прочих чудесных свойствах этих изделий носят сугубо маркетинговый характер и не подтверждаются сколько-нибудь серьёзными количественными исследованиями. Наверное, они есть и просто искусно укрыты от моего взора. Резоны производителей понятны и благородны – они создают новые изделия и пытаются сформировать рынки для их устойчивого сбыта. Какое отношения эти резоны имеют к декларациям о создании новой энергетики – я не понимаю.
  3. Одним из аргументов производителей оборудования для «цифровых подстанций» и «smart grid» является заявление о том, что применение новых технологий приведёт к сокращению стоимости возведения новых электросетевых объектов. Реального подтверждения этому тезису я не встречал нигде. А вот что встречал, так это некоторое лукавство, когда для демонстрации экономической эффективности затрат на цифровое оборудование выносят за скобки стоимостного подсчёта многие дополнительные системы. Например: при строительстве цифровых подстанций удаётся существенно сэкономить на стоимости контрольных кабелей. При этом за скобки выносится стоимость организации системы гарантированного оперативного питания, затраты на организацию и обеспечение функционирования самой шины процесса, затраты на обучение персонала и поддержку ПО. Ведь ни для кого не секрет, что электронные устройства сколь быстро развиваются, столь же быстро и устаревают. И снимаются с производства. И лишаются поддержки производителей. Ни один честный производитель электроники не декларирует без оговорок жизненный цикл своих изделий хотя бы в 20 лет, я уж не говорю о 30-40 годах. А именно столько обычно служит силовое оборудование. Это приводит к общему укорачиванию периодов между реконструкциями. Что хорошо для производителей, но вряд ли ведёт к снижению стоимости владения объектом. Да и вообще, где вы видели производителя, который говорит: «я сделал такое чудесное устройство, которое стоит дешевле, а покупать его надо реже»?!!
  4. Прогнозируемое резкое повышение эффективности тоже не внушает доверия. И вот почему. Современные цифровые системы позволяют собирать гигантский объём информации. Что преподносится как безусловное благо. Но это – не факт. Объём информации не очень коррелируется с управляемостью. То, что мы сейчас владеем терабайтами данных о различных аспектах экономической и социальной деятельности, не делает наше общество более разумным и управляемым. Так же и с сетями. Сначала мы создаём систему по сбору данных, потом – систему по хранению данных. А потом систему по сортировке и фильтрации данных. Потому что реально нам нужен 1% от полученного. Кроме того, существует очень заметное различие в ментальности между разработчиками механических систем и разработчиками электроники и программного обеспечения. Эту разницу очень точно иллюстрирует один из законов Мэрфи: «если бы строители строили дома так, как программисты пишут программы, то первый залетевший дятел разрушил бы цивилизацию» (Второй закон Вайнберга). Это шутка, да. Но в ней очень большая доля правды. А мы говорим об электросетях, которые должны функционировать в течение десятилетий без системных сбоев и веерных отключений. В любых географических и климатических зонах. Кроме того, хотелось бы затронуть ещё один аспект. Наметившийся уже более 15 лет назад тренд на исключение человека из контура оперативного управления системой. Эта голубая мечта фантастов пока не достижима, но уже отразилась на квалификации персонала и принципах обучения. Образно говоря, мы стремимся к ситуации, которая описана в старом советском анекдоте про полёт Белки и Стрелки: «Чукча, собак покормил? Смотри, приборы НЕ трогай!». Про экологический же эффект просто замнём для ясности. Или надо менять цивилизацию. Наша же цивилизация всегда выбирала между экологией и комфортом – комфорт.
  5. Так что же такое технологии Smart Grid? Они оставляют больше вопросов, чем ответов. Они не формализованы и, зачастую, разнонаправленны. Их чаще используют как некий пароль. Ещё пять лет назад такими словами-паролями были «нанотехнологии» и «инновации». Мало кто из применявших эти слова реально представлял, о чем они. В лучшем случае, подтягивал свои решения под определение из «Википедии», озаботившись только формальным соответствием. Конечно, наши провода нанотехнологичные – они же состоят из атомов (если внимательно присмотреться). Большинство дискуссий по теме «smart grid» упирается в жонглирование смыслами. И, по этой причине, бессодержательно. Это – будущее нашей энергетики? Кроме того, эта концепция рождена на западе и внедряется в нашу систему «как есть», без творческого и критического осмысления. Я не «западофоб», хотя это сейчас и модно. Но бездумный отказ от отечественного, почти векового, опыта …удивляет.

Резюмируя всё вышесказанное, хочу предложить своё виденье темы «smart grid» и «цифровая подстанция»

  1. Эти термины являются маркетинговой фишкой для обозначения класса продуктов и технологий по модернизации электросетевого комплекса с применением современных IT-решений.
  2. Электросетевой комплекс как в нашей, так и в большинстве других стран подходит к завершению своего жизненного цикла и находится на пороге глобального обновления. Поскольку сегодня не предложено никаких принципиально новых способов производства и передачи электроэнергии, новый цикл развития глобальной энергетики не имеет возможности в процессе обновления совершить качественный принципиальный скачок. Запуск дискуссии и разработок в области «smart grid» и «цифровой подстанции» был попыткой создать этот принципиальный качественный скачок искусственно. Успешность этой попытки – вопрос дискуссионный. Но замысел красив: закинем идею, и пусть народ сам придумает, что с ней делать.
  3. Как и положено, вокруг базовой – очень не глупой – идеи наросло множество спекуляций и откровенного мусора. Но этот побочный эффект – вещь вполне ожидаемая и нормальная. Никогда новые технологии не рождались во всей полноте и проработанности сразу. Единственное, что хотелось бы видеть от людей, принимающих решение в нашей энергетике, это взвешенную и активную позицию. Не только производители оборудования должны сочинять, как будет развиваться энергосистема на 50-летнем горизонте планирования. Это задача энергосистем: сформулировать генеральную концепцию и обеспечить платёжеспособный спрос на продукцию.
  4. У идеи «smart grid» и «цифровой подстанции» отсутствует внятная и привлекательная  идеология. Не может вдохновлять на творческий подвиг и прорыв идея «сделать чуть лучше, чем есть».
  5. И самое парадоксальное: этим надо заниматься!Есть надежда, что совокупное броуновское движение приобретёт наконец осмысленный вектор развития и мы сможем совершить этот качественный скачок. И гораздо интереснее работать вот на эту зыбкую перспективу, чем пытаться воспроизводить технологии прошлого века.

digitalsubstation.com

Цифровая подстанция (Страница 4) — Цифровая подстанция — Советы бывалого релейщика

Волшебник пишет:

1. Скачайте в интернете учебники несколько учебников по физике.

Я в 60-х годах последнего века прошлого тысячелетия учился физике по учебникам А.В. Перышкина. Сие скомпенсировало довольно слабый уровень нашей учительницы - физички. Математика - другой вопрос. После семи(!!!) моих предыдущих учителей математики пришел Николай Егорович Шингарев, что позволило успешно поступить в ВУЗ по итогам двух экзаменов. Собственно, русского языка не боялся (как-никак был чемпионом областной олимпиады по русскому языку), как и химии, которой владел свободно еще до того, как начал изучать официально). Захожу классе в третьем случайно в химкабинет, и вижу, как волшебник (иначе назвать не могу) Н.М. Хусид руководит кружковскоми учениками. Это превращение воды в вино, а далее - вино в молоко. К сожалению, Наум Моисеевич не стал моим официальным учителем, но он построил мое отношение к химии.Но это - официальные источники. Меня же сформировали как технаря книги Я.И. Перельмана, журналы Техника- молодежи (начал читать в возрасте 5 лет, до сих пор помню, когда в Дубне был открыт Омега-минус-гиперон) и Наука и жизнь, благодаря которому успешно сдал экзамен по физике в родном Харьковском политехе. Вот только по поводу рубиновых лазеров лихо отрапортовал, а по газовым (изобретены были попозже упомянутой статьи) немного поплыл. Преподавательница со вздохом поставила мне четверочку.Отсюда и пошло мое отношение к нынешней системе изложения информации для учеников самого разного уровня. Когда мои детки осваивали в школе основы наук, какой-только хренью они не пользововались! Пришлось поднять мои школьные воспоминания, иначе бы довелось откатывать и за поступление, и за последующие сдачи экзаменов.Внуку пока далековато до основ технических наук, но по мере возможности и интереса пытаюсь довести некоторые компоненты в элементарном изложении. Ребенку пока 4 года, но закон Ома уже готов понять, как и принцип работы трансформатора.

www.rzia.ru

Что такое MAC-адрес? | Цифровая подстанция

В любой посылке, передаваемой по локальной сети Ethernet, присутствуют MAC-адреса источника и назначения, ведь коммутаторы, при перенаправлении данных, опираются исключительно на них. Что из себя представляет MAC-адрес? Каковы отличия unicast, multicast и broadcast MAC-адресов назначения? Какими MAC-адресами назначения оперируют протоколы стандарта МЭК 61850? Рассмотрим эти вопросы подробнее.

MAC-адрес состоит из 48 бит, представленных в шестнадцатиричном формате. Каждые 8 бит отделены друг от друга либо двоеточием (:), либо дефисом (-). Пример MAC-адреса: 00:26:57:00:1f:02.

MAC-адрес источника – уникален для каждого изделия. Международная организация IEEE обеспечивает «раздачу» диапазона MAC-адресов для производителей устройств: за каждым производителем закрепляются первые три октета MAC-адреса определенного значения. Эти три октета называют OUI (ORGANIZATIONALLY UNIQUE IDENTIFIER). Соответственно, по MAC-адресу можно определить фирму-производителя устройства. К примеру, это можно сделать на сайте IEEE (Внимание! Вводите OUI через дефис!!!). Так, можно для приведенного в качестве примера MAC-адреса можно определить, что устройство, которому он присвоен – устройство производства НПП «ЭКРА». Оставшиеся три октета устанавливаются производителем уникальными и никогда не повторяют друг друга в комбинации с первыми тремя октетами одного и того же значения. Поскольку указанные три последних октета идентифицируют сетевой контроллер устройства, их называют NIC Specific (Network Interface Card Specific).

OUIРезультат анализа OUI на сайте IEEE

Как правило, MAC-адрес устройства можно определить, посмотрев на маркировку терминала, – часто на панели сетевого интерфейса устройства присутствует соответствующая наклейка.

SchneiderMACОбозначение MAC-адреса на коммуникационном интерфейсе МП РЗА Schneider ElectricAlstomMACОбозначение MAC-адреса на коммуникационном интерфейсе МП РЗА ALSTOM GRID

Теперь обратимся к возможным значениям MAC-адреса назначения, также присутствующего в посылке.

Если речь идет о передаче данных от одного устройству другому, то в поле MAC-адрес назначения указывается MAC-адрес устройства-получателя (см. выше) – то есть тот адрес, которые мы обсуждали выше. Это есть одноадресный (unicast) MAC-адрес назначения. Примером посылок, в которых устанавливается одноадресный MAC-адрес назначения являются посылки по протоколу MMS.

MMSUnicastMMS-посылка с unicast MAC-адресом назначения

Однако что делать если один и тот же пакет данных требуется передать нескольким устройствам сети? Для этого существуют многоадресные (multicast) MAC-адреса назначения. Эти MAC-адреса легко идентифицировать – младший бит первого октета таких MAC-адресов назначения равен 1, например 01-0C-CD-00-00-01. В случае, если посылка с таким адресом попадает на коммутатор, то он перенаправляет ее на все свои порты – при условии что на нем не определены группы адресатов этой посылки. Возможность организации групповой передачи данных – одно из отличий использования многоадресных MAC-адресов перед использованием широковещательных (broadcast) MAC-адресов. Примером посылок, в которых устанавливается многоадресный MAC-адрес назначения, являются посылки по протоколам GOOSE и Sampled Values. Например, посылка GOOSE с MAC-адресом назначения 01:0C:CD:01:01:21.

MulticastGOOSEМногоадресная посылка GOOSE

Говоря о многоадресных MAC-адресах назначения стоит отметить еще один интересный момент – организация IEEE выделяет диапазоны MAC-адресов не только под устройства для производителей, но и для органов по стандартизации, для однозначной идентификации трафика по тем или иным стандартам. При этом также IEEE фиксирует три первых октета. Так, за ТК 57 МЭК зарезервирован диапазон 01-0C-CD-xx-xx-xx, а внутри этого диапазона правила уже определяет сам орган по стандартизации. Так для GOOSE рабочая группа 10 определила четвертый октет равным 01 и диапазон: от 01-0C-CD-01-00-00 до 01-0C-CD-01-01-FF; для Sampled Values – четвертый октет равным 04 и диапазон: от 01-0C-CD-04-00-00 до 01-0C-CD-04-01-FF. Для протоколов PTP и RSTP также выделяются свои многоадресные MAC-адреса назначения.

Широковещательный MAC-адрес – он один: ff:ff:ff:ff:ff:ff. И при получении его коммутатор перенаправляет полученную посылку на все свои порты, ни на что не взирая. Его используют лишь некоторые служебные протоколы, например, протокол ARP (Address Resolution Protocol), о котором мы расскажем в следующий раз и который также составляет важную веху в процессе информационного обмена по локальной сети подстанции.

РЕЗЮМЕ

  1. Если вы разработчик и производитель устройств РЗА, оснащенных коммуникационным интерфейсом, позаботьтесь о том, чтобы через организацию IEEE вам был выделен соответствующий диапазон MAC-адресов. За это придется платить.
  2. Для проектировщиков будущего и наладчиков дня сегодняшнего рекомендация – никогда не фиксируйте одинаковый MAC-адрес для разных GOOSE-сообщений и потоков Sampled Values (некоторое настроечное ПО не контролирует этот аспект). Иначе вы рискуете исключить возможность multicast-фильтрации GOOSE-сообщений на коммутаторах. Ведь преобладающее  число терминалов не обладают такой возможностью. И тогда все устройства, включенные в сеть, будут “слышать” сообщения от других устройств сети, что, как мы уже писали, негативно сказывается на времени передачи GOOSE-сообщений. Оно будет увеличиваться в связи с увеличивающейся нагрузкой процессоров устройств.

digitalsubstation.com


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта