Объявления

с некоторого времени перестал функционировать хост, на котором хранились все картинки и файлы блога.
Большинство записей восстановленно (требует очень много времени).
Если Вы столкнулись с пустыми страничками, прежде всего попробуйте их найти на http://romvchvlcomm.pbworks.com/w/page/6499400/FrontPage
или свяжитесь со мной
.
Чтобы со мной связаться, смотрите страничку

Уважаемые читатели, если Вы хотите высказать свое мнение в развернутом виде, или задать вопрос, пользуйтесь разделом Поговорим? (Гостевой книгой).
Блог является авторским, поэтому, если особо не указано, источник информации - автор.
Когда задаете вопрос по какой-то конкретной теме/статье, неплохо бы намекнуть о каком материале идет речь (total его здесь неск.сотен страниц).


Измененный разделДата
Кабели и кабельные линии. Примечание
14
.11.2011
Проектирование ЦВЧ каналов и сетей (добавлены климатические карты) 17.12.2008
КЛ, КЛ-ВЛ с транспозицией экранов и WinTrakt (см. PS - очень важно), коммент29.06.2009
Проектирование ВЧ каналов26.09.2008
Раздаю долги... - Комментарии - falcon продолжает исследование ПВЗ-90М
и еще

и еще

и еще

и еще и еще...

20.04.2009

Защита линий 110кВ, ДФЗ, ДЗ, ВЧБ
, или ... не знаю, куда еще ее потом переместят...
28.08.2008
Пара слайдов из курса 2008... Статья о новых проводах
01
.07.2009

Рекомендуется прочитать ВЧ эксплуатации: falcon "Об измерениях..."
и
"Сложный вопрос"

14
.04.2009

пятница, 30 декабря 2011 г.

Горе от ума...

30.12.2011

Допустим к 2015-2016 годам стоимость нефти упадет до 20-25 долларов.
Исчезнет ограничение на использование энергоемких технологий.
Россия лишится нескольких основных статей дохода, а, вернее, всего на чем основывалось ее относительное благополучие. Высвободятся огромные человеческие ресурсы. Безработица. Это, конечно, не конец света, но что-то близкое к нему. Тем более, что к этому времени исчезнет вторая статья нашего "благополучия" - дешевые китайские товары: юань или Китайско-Корейская-Японская валюта встанут вровень с долларом и евро, если они к тому времени еще будут существовать, и будут "рвать" наши кошельки не хуже доллара в 90-е.
Единственная возможность для страны уцелеть в подобной ситуации - успеть подняться хотя бы до уровня само обеспечения. Войти в тройку-пятерку технологически развитых стран мира задача, конечно, амбициозная, но сделать это за 3-4 года - явно не реально. Тут было бы, чем заткнуть дырку, когда денег нет, товаров нет, миллионы развращенных нефтедолларами людей работать не хотят и не умеют.

Энергетика.
10 лет модернизации и псевдо-развития. Результаты явно не соизмеримы с затраченными средствами. Темпы старения выше темпов реконструкции. А в планах развития до 2020-го и 2030-го годов еще больше прожектов и денежных вливаний. Фактически же к 2015 году состояние энергетики будет еще хуже, чем было в 2000 году. Хотя бы потому, что развитие аппаратной базы шло в отрыве от социально-образовательной политики (если она вообще была), российская энергетика стала на 7-10% (оптимистично) зависима от иностранных компаний, технологий и специалистов. К которым и ушла большая часть инвестиций. Плюс воровство.

Надо остановиться.
И попытаться вытащить из дыры 80-85% не охваченной инвестиционными проектами и целевыми программами энергетики.
Технологии развивать надо. Коли ВНИИЭ и другие институты разрушили, давайте создадим инвестиционный заповедник (в Сколково), и пусть иностранцы, если им это интересно, там резвятся (но при таких объемах интересно не будет). А наши учатся. Или ведут собственные разработки - интернета для целеуказания более чем достаточно.
Но главное это не будет мешать другой - скучной и не интересной - работе по вытаскиванию энергетики из коллапса.

Хватит хай-тека. Оборудование 5-10-летней давности стоит в 2-3 раза дешевле. И до него может «дотянуться» российская промышленность и образование. Надо, чтобы к 2015 году сошлись в одной точке уровень техники, образования / образованности и проектирования. При полном само обеспечении. Пусть «серенькое». Пусть «старенькое». Но новое, и дающее стране передышку в 20-30 лет.
Ну, построит ФСК через 5 лет 100 золотых цифровых ПС. А остальные 700 ПС? А остальные 10000 ПС по стране?! Где технико-экономическая целесообразность? Да через 5 лет окажется, что это был технологический тупик… А время для спасения будет упущено… При социализме не было такого размаха удовлетворения собственного любопытства и амбиций за счет государства, такой безответственности.

Российская энергетическая промышленность – к черту рынок, демократию и бизнес – все под государственное управление или государственное участие – надо делать не то, что хочется, а то, что нужно стране. Бизнес реально мешает выравниванию технического уровня компаний. Рынок и объем работы настолько большие, что места хватает и умелым, и не очень. И клепают эти неумехи свои поделки, а поправить их некому, и возможности нет. Но даже если возможность есть, мешают корпоративные правила, конкуренция.

Иностранцам место только в СП на 2-3 года. Только для передачи технологии. Только для постройки заводов у нас. Ни какого импорта. Не хотят – вон из страны. Не до политеса – надо выживать... и решать вопросы национальной безопасности ("зеркала" установленных систем высокого уровня с возможностью дистанционного управления оборудованием в России - это не страшилка, а реальность)

И надо работать...

Как хочется, чтобы это не было правдой!!!

суббота, 21 мая 2011 г.

цитата из ...


очередной Конференции СИГРЭ посвящается...

...

В рамках независимого рассмотрения задач создания каналов и сетей транспортного, доступа и внутри станционного уровней происходит расслоение технических и эксплуатационных процедур и политик. Фактически все они независимы.

Это приводит к тому, что если расширить границы ЕТСС до интерфейса пользователя, существование самой ЕТСС становится призрачным – виден лишь зоопарк техник и технологий с гигантским разрывом в понятиях технологической надежности, гарантированности сервисов и требований к персоналу.

Так же существует очевидный конфликт между требованиями ЕТСС к сетевому менеджменту с точки зрения наблюдаемости, и требованиями по наблюдаемости технологических каналов и трафика, в частности трафика сиk5;налов команд и управляющих воздействий, интеграции этих данных в системы автоматизации, например в систему АСУ ТП.

Более того, с «вымыванием» из энергетики профессиональных «релейных» кадров и приходом в нее профессионалов из других областей деятельности (знаний), технологические понятия и требования уходят в прошлое. Применительно к связи это означает, что в построении каналов и сетей технологической связи «побеждают» чисто «связной» и IT подходы: мы вам даем интерфейс, остальное – ваше дело.

Поэтому при кажущемся глобальном технологическом прорыве в отрасли[1] (новые элементные базы, технологии и подходы) и значительных в нее инвестициях, кардинального улучшения свойств энергетики не происходит. Что особенно заметно именно в технологии (управленческая, офисная и административно-хозяйственная части энергетики развиваются великолепно).

Технологи не видят состояния каналов, не знают, что они передают, не знают параметров надежности и качества передаваемых сигналов; не знают, что делать при пропадании канала или сигнала; как его обслуживать или эксплуатировать; как изменить его конфигурацию. Само функционирование технологических систем требует все большего и большего количества вспомогательного не специфичного для отрасли оборудования.

Современная инструкция для дежурного очень лаконична: видишь лампочку – гаси все.

Ибо для других действий, и вообще любых действий на современных ПС необходимы компьютер, умение на нем работать, время (часто превышающее время развития аварии, или время, необходимое для ее предотвращения) и профессиональные знания во многих областях техники, включая IT[2].

И это при том, что естественных причин повреждаемости современной информационной инфраструктуры стало значительно больше, чем ранее...


[1] Первоначальный этап реформирования – конец 90-х – начало 2000-х, когда Россию наводнили отживший свой век технологические и конструкторские решения из-за рубежа; и современный, когда Россия во многом используется как полигон для обкатки новых технологий зарубежными компаниями, назвать позитивными для страны можно лишь с большой натяжкой.

На первом этапе, например, вместо 70 новейших выключателей закупали 100 устаревших – выигрыш был налицо, однако сейчас спустя всего 7-12 лет их приходится заменять на более современные.

Или в последние годы: реализация на ПС супермодных стандартов и протоколов приводит к возрастанию стоимости «вторички» в разы, увеличению занимаемых объемов и потребления, возрастанию стоимости эксплуатации и обслуживания, росту инструментальной базы и росту кабельной инфраструктуры, которые по заверениям поставщиков должна уменьшаться.

О снижении аварийности говорить уже не приходится. Пора задуматься, как остановить ее рост, и рост приносимого ущерба.

Так же весьма эфемерными становятся требуемые сроки эксплуатации 20-25 лет - 5-10 лет предел для большинства новомодной вторички.

Негативно на процессе реформирования сказывается и преступное пренебрежение специфичными для России требованиями к аппаратуре, подходам и технологиям.

[2] Безлюдная или необслуживаемая ПС – это не «завоевание» технологического прогресса, а его проклятие – в отрасли нет достаточного количества специалистов, способных на всем этом работать, и работать 24 часа в сутки. Удаленный доступ и управление, аутсорсинг – единственные спасения от навязанной нам из-за рубежа технической политики. Круг замкнулся... Мы «на игле»…

И мы, либо будем продолжать платить (выводить из страны капиталы) за дальнейшее «погружение» в современные информационные (уже не энергетические) технологии (процесс бесконечен), либо повернемся, наконец, лицом к России, к самому дорогому, что у нас есть – человеку.

Надо немедленно изменить принцип создания интерфейса человек – машина. Он должен быть прост и интуитивно понятен, не требовать для работы специальных знаний и навыков. В этом смысл автоматизации, а не в подчинении человека логике работы машин. Мир будущего должен быть прост, и не требовать для поддержания своего существования человеческих «жертв».

воскресенье, 15 мая 2011 г.

ба-а-ай (конец февраля 2011)

Заканчивая свои отношения с аппаратурой ЕТЛ, решил собрать в единый файл все вопросы заданные мне на ныне не существующем сайте ЕТЛ500 (PDF, 2.63 MB) (без правок - как есть, ответы относятся к текущим на тот момент времени версиям аппаратуры)

И привожу таблицу расчета установки порога срабатывания для АЕС550R2.02RU (для работы необходимо разрешить макросы) (xls, 652 kB)

(в департаменте РЗА ФСК это все есть)


PS
кстати, я по прежнему считаю, что производимая компанией АББ Энергосвязь ВЧ аппаратура являлась лучшей в мире (не путать с производимой ранее в других местах, и в России - сейчас).
А произошедший этой весной идиотизм (началось все, конечно, гораздо раньше) (включая вынужденный уход всех специалистов в другую компанию) - прямой удар по экономике страны.
Но так ДОЛЖНО происходить с любой инофирмой, посмевшей противопоставить собственные интересы интересам России.

Сейчас кое-что еще можно исправить. Контакты, куда следует обратиться известны

суббота, 15 января 2011 г.

ВОЛС и ВЧ: уровень МРСК, упражнения с цифирками

Продолжение Немного о резервировании, Ошибки проектирования, Устройство РЗА (вдогонку за Форумом релейщиков), Связь в РЗА (вдогонку за Форумом релейщиков), ВОЛС против ВЧ: примирение, Полный текст статьи "Надежность: ВОЛС против ВЧ", Полный текст выступления

Ответы на многочисленные вопросы

оригинал здесь



Как оценить эксплуатационную надежность установленных систем?


Допустим Tn лет у Вас эксплуатируется N0 устройств одного наименования, из которых D_Tn выходили из строя. Тогда интегральная эксплуатационная наработка на отказ MTBF [лет] составит


MTBF=Tn/LN(N0/(N0-D_Tn))


Например, за Tn=12 лет уксплуатации из N0=1450 устройств выходили из строя D_Tn=100, тогда


MTBF=12/LN(1450/(1450-100))=167.929 лет


Под "выходили из строя" имеется ввиду то, что написано: плановые обслуживания и восстановления, а так же простои оборудования по тем или иным причинам не учитываются.

Желательно дополнительно выделить дефекты, обусловленные эксплуатационными причинами, например, по причине перенапряжений или ЭМС, и учитывать только собственные выходы из строя по причине старения, однако это как получится...


Остальные параметры надежности связаны следующими соотношениями:


коэффициент готовности

Kg=MTTF/(MTTF+MTTR+MTTD)

где

MTTF - среднее время работы устройства до выхода из строя, лет

MTTD - среднее время обнаружения причины дефекта, лет

MTTR - среднее время восстановления, лет


причем

MTBF=MTTF+MTTR+MTTD

Тогда

Kg=MTTF/MTBF

Поскольку

MTTF=MTBF-(MTTR+MTTD)

можно записать

Kg=1-(MTTR+MTTD)/MTBF


Обычно при эксплуатации не различают времена обнаружения причины дефекта и его восстановления (процесс отыскания неисправности выполняется итерациями), поэтому можно записать

MTTR=MTTR+MTTD

Тогда

Kg=1-MTTR/MTBF

и

MTTR=(1-Kg)*MTBF


Если устройство выходило из строя, значит время его ремонта/восстановления MTTR Вам известно (должно быть указано в годах). Пусть это будет один месяц. Тогда MTTR=1/Month и коэффициент готовности


Kg=1-MTTR/MTBF=1-1/Month/MTBF=1-1/12/167.929=0.999503759

где

Year=8766 - число часов в году с учетом високосного,

Month=12 - число месяцев в году,

Day=24 - число часов в сутках


Так же можно решить обратную задачу


MTTR=(1-Kg)*MTBF=(1-0.999503759)*167.929=0.0833 года (1/Month=1/12=0.0833)

или MTTR*Year/Day=30.44 в днях

или MTTR*Year=730.5 в часах


Среднее время работы устройства до выхода из строя


MTTF=MTTR*Kg/(1-Kg)

MTTF=0.0833*0.999503759/(1-0.999503759)=167.846

и для проверки

MTBF=MTTF+MTTR

MTBF=0.0833+167.846=167.929

что и требовалось доказать.




Не менее интересно оценить:


  • сколько из установленных на объекте устройств N0 выйдет из строя D_Tn за время эксплуатации Tslug, если производитель указывает в документации время наработки на отказ MTBF


D_Tn=N0*[1-exp(-Tslug/MTBF)]


Возьмем типичные для ФСК величины Tslug=10 лет, MTBF=50000 часов (50000/Year=5.704 лет) и N0=100. Тогда


D_Tn=100*[1-exp(-10/5.704)]=82.68 устройств (83%)


или для различных наработок на отказ



  • а так же чему равна реальная наработка на отказ, если из строя вышло D_Tn устройств



  • или каким должно быть время простоя системы в часах в год TR при заданном коэффициенте готовности Kg_Tr


TR_Tr=Year*(1-Kg_Tr)

TR_Tr=Year*(1-0.999)=8.77 часа


и каковы реальная готовность системы, если в течении года она была в ремонте время TR_R,


Kg_R=1-TR_R/Year

Kg_R=1-120/Year=0.9863


(реальное время наработки на отказ по формуле MTBF=TR/(1-Kg_R) в данном случае вычислять нельзя - все формулы работают в едином временном базисе, который в данном случае будет равен Year)

Конечно, академически это чрезвычайно упрощенные расчеты. Однако я считаю их можно использовать. Вот что реально необходимо учитывать, как говорилось ранее: времена простоев, обусловленных отказами, или времена простоев, обусловленные эксплуатационными причинами.

Пусть в примерах выше: ремонт оборудования занимает один месяц и ежегодно в течении 8 часов производится его обслуживание. Тогда коэффициенты готовности составят

Красная кривая вычислена по приведенным выше формулам, синяя - с учетом полного времени простоев за время эксплуатации, зеленая - простои из-за ремонта за период реальной эксплуатации устройства (срок службы минус эксплуатационные простои).

Синюю кривую можно было бы использовать для сравнения качества аппаратур, если б эксплуатационные простои по большей части не были директивными.

С другой стороны, если еще учесть время проффвосстановления (сиреневая кривая), разница станет очевидной...



Изложенные выше формулы применимы ко всему, что ломается: отдельным компонентам, модулям, устройствам, системам и функциям в целом.


Рассмотри макро-функцию защиты ВЛ, которая может состоять из функций ДФЗ, ВЧБ, ДЗЛ, КСЗ и других, а так же любых их сочетаний (в целях резервирования). Все функции реализованы на стандартном наборе компонентов/устройств (упрощенное представление):


  • ДФЗ, ВЧБ - защита, панель/коммутационные соединения, пост, устройства ВЧ обработки и присоединеня, ЛЭП
  • ВЧБ, КСЗ - защита, панель/коммутационные соединения, УПАСК, устройства ВЧ обработки и присоединеня, ЛЭП
  • ДЗЛ, КСЗ - защита, кросс, мультиплексор, ОК-ГТ, регенератор/усилитель, если необходимо



Оценим характеристики надежности данных функций и защиты ВЛ 110 кВ длиной L=50 км в целом.


Воспользуемся данными из http://romvchvlcomm.pbworks.com/Полный-текст-статьи-%22Надежность%3A-ВОЛС-против-ВЧ%22


Kg_RK=0.999976 - коэффициент готовности РК-кабеля длиной 100м

Kg_FP=0.999877 - коэффициент готовности фильтра присоединения

Kg_KS=0.9999962 - коэффициент готовности конденсатора связи

Kg_Z=0.99971 - коэффициент готовности высокочастотного заградителя

Kg_RVO=0.9995 - коэффициент готовности РВО (данные отсутствуют)


Данные по компонентам ВЧ тракта приведены из тех времен, когда статистика еще собиралась и ей можно было верить. Для современных компонентов, установленных за последние 10-15 лет, характеристики надежности Вы можете оценить сами, по приведенным выше формулам.


Коэффициент готовности системы ВЧ обработки и присоединения фаза-земля в целом равен


Kg_Coup=Kg_RK*Kg_FP*Kg_KS*Kg_Z*Kg_RVO

Kg_Coup=0.999976*0.999877*0.9999962*0.99971*0.9995=0.99905947


Коэффициент готовности ВЛ длиной L [км] в общем виде вычисляется следующим образом


Kg_VL=1-m*tv*L/876600

где

  • m - поток отказов на единицу длины ВЛ 100 км
  • tv - время восстановления ВЛ, часов


Для ВЛ 110 кВ время восстановления tv=12.4 часа, m_f=0.17 - поток отказов для фазных проводов, m_g=0.25 - поток отказов для ГТ. Таким образом


Kg_f=1-0.17*12.4*50/876600=0.99987976

Kg_g=1-0.25*12.4*50/876600=0.99982318


Однако, как показано в для себя о КЗ I и для себя о КЗ II, на ВЛ 110 кВ 50 км при наиболее распространенных одно- и двухфазных КЗ каналы ВЧ связи (и функции защиты в целом) не всегда выходят из строя. При КЗ на расстоянии более Ldfz=20 км от концов ВЛ прирост затухания, как правило, не превышает 8 дБ, что соответствует допустимому запасу по перекрываемому затуханию для каналов защит ДФЗ и ВЧБ. А при КЗ на расстоянии более Lupask=2 км от концов ВЛ - 22 дБ, что соответствует допустимому запасу по перекрываемому затуханию для каналов КСЗ и автоматики.

Таким образом, можно записать

Kg_f_dfz=1-m_f*tv*L/876600*IF(2*Ldfz<=L,2*Ldfz/L,1)

Kg_f_upask=1-m_f*tv*L/876600*IF(2*Lupask<=L,2*Lupask/L,1)


Kg_f_dfz=1-0.17*12.4*50/876600*IF(2*20<=50,2*20/50,1)=0.99990381

Kg_f_upask=1-0.17*12.4*50/876600*IF(2*2<=50,2*2/50,1)=0.99999038


Для волоконно-оптического тракта на ОК-ГТ полный коэффициент готовности определяется как


Kg_VOK=1-m_opgw*tv_opgw*L/876600

Kg_opgw=Kg_g*Kg_VOK*Kg_Regen^[IF(Lreg>=L,0,ROUNDUP{L/Lreg})]*Kg_muf^[IF(Lstr>=L,0,ROUNDUP{L/Lstr})]


где

Kg_VOK - коэффициент готовности собственно волоконно-оптического кабеля

m_opgw - поток собственных отказов ВОК
tv_opgw - время восстановления ВОК, часов
Lreg - длина регенерационного участа/предельная длина оптического канала, используемого оптического мультиплексора, км
Lstr - строительная длина ВОК, км
Kg_Regen - коэффициент готовности оптического регенератора/усилителя
Kg_muf - коэффициент готовности оптической муфты


Опять воспользуемся данными из http://romvchvlcomm.pbworks.com/Полный-текст-статьи-%22Надежность%3A-ВОЛС-против-ВЧ%22


m_opgw=0.08 (ПО данным ALF)

tv_opgw=7 часов (ПО данным ALF tv_opgw примерно равно 6-8 часов. Наиболее критичный параметр, зависящий от организации эксплуатации ОК-ГТ)

Lreg=150 км (зависит от ВОК и скорости передачи)

Lstr=4 км (типично, м.б. и 8 км)

Kg_Regen=0.995

Kg_muf=0.99995


Тогда

Kg_VOK=1-0.08*7*50/876600=0.999968058

Kg_opgw=0.99982318*0.999968058*0.995^[IF(150>=50,0,ROUNDUP{50/150})]*0.99995^[IF(4>=50,0,ROUNDUP{50/4})]=0.99914158


Именно на этом этапе обычно происходит переоценка характеристик надежности оптических трактов: люди путают характеристики надежности ВОК как такового, с характеристиками ВОК проложенного по ВЛ


Теперь можно вычислить коэффициенты готовности собственно функций защит


Kg_dfz=(Kg_Rele*Kg_Wire*Kg_Post*Kg_Coup)^2*Kg_f_dfz

Kg_upask=(Kg_Rele*Kg_Wire*Kg_UPASK*Kg_Coup)^2*Kg_f_upask

Kg_dzl=(Kg_Rele*Kg_Wire*Kg_MUX*Kg_Kross)^2*Kg_opgw


где

Kg_Rele=0.995 - коэффициент готовности реле

Kg_Wire=0.9995 - коэффициент готовности панели, коммутационных соединений

Kg_Post=0.986 - коэффициент готовности поста

Kg_UPASK=0.9995 - коэффициент готовности УПАСК

Kg_MUX=0.995 - коэффициент готовности оптического мультиплексора/системы

Kg_Kross=0.995 - коэффициент готовности кросса и промежуточных оптических кабелей


В результате получим

Kg_dfz=(0.995*0.9995*0.986*0.99905947)^2*0.99990381=0.95963591

Kg_upask=(0.995*0.9995*0.9995*0.99905947)^2*0.99999038=0.98617924

Kg_dzl=(0.995*0.9995*0.995*0.995)^2*0.99914158=0.96857022


Соответствующие времена отсутствия функций Year/Day*(1-Kg)


ДФЗ, ВЧБ = 14.743 дней в году

ВЧБ, КСЗ и автоматики = 5.048 дней в году

ДЗЛ, КСЗ и автоматики = 11.48 дней в году


При различных длинах ВЛСтупенька на зеленой кривой обусловлена появлением в волоконно-оптическом тракте регенератора/оптического усилителя. В принципе можно было бы учесть и переход УПАСК с 40 Вт усилителя на 80 Вт усилитель, но это не является конструкционно-технологическим ограничением ВЧ технологии, а всего лишь вопрос правильного проектирования.




Полученные готовности значительно меньше нормируемых 0.995-0.999 (хотя для УПАСК это практически полностью определяется Kg_Rele).

Поэтому резервирование функций обязательно:


я специально рассматриваю только случаи физического резервирования функции в целом, так как технологическим системам, в частности РЗА, безразлично по какой причине произошло прерывание работы - главное, что оно произошло. Большинство же схем и методов резервирования доступных на уровне функций предназначено не для предотвращения прерывания работы, а для уменьшения времени восстановления, и реализуются не технически, а организационно


 Схема резервированияKg_reserv Комментарий
1-(1-Kg_dfz)^2 0.99837074 Видел такое всего один-пару раз
1-(1-Kg_upask)^2 0.99980899 На системных ВЛ высоких напряжений встречается довольно часто
1-(1-Kg_dzl)^2 0.99901217

"Модное" решение из 57-го приказа. Идеальный случай - референс в пользу оптики.

Как правило, резервный канал проходит по другой трассе/ВЛ, и имеет существенно более низкую готовность. В случае кольца резервный путь также всегда длиннее основного, и имеет более низкую надежность. Для Ethernet/IP подобных систем так же необходимо учитывать возникновение конфликтов и буферизацию

1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_upask)0.99944214 Стандартное решение резервирования на ВЛ высоких напряжений
1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_dzl) 0.99873137 Кажется, такого не встречал
1-(1-Kg_upask)*(1-Kg_dzl) 0.99956562 "Оптимальное" решения резервирования ВЧ системой технологической и РЗА информации, передаваемой по оптике
1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_upask)*(1-Kg_dzl) 0.99998247 Надежное и "мощное" решение
1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_upask)*(1-Kg_upask) 0.99999229"Старинное" надежное и "мощное" решение, применяемое на ВЛ высоких напряжениях
1-(1-Kg_upask)*(1-Kg_dzl)^2 0.99998635Надежное и "мощное", способное стать стандартным, решение резервирования на ВЛ высоких напряжений при построении сетей


Синим выделены конфигурации удовлетворяющие нормам надежности при длине ВЛ 50 км, а зеленым - при длинах 50 ... 100 км и более.


Обычно этим все и ограничивается.


Однако можно ввести интегральный критерий, учитывающий не только надежность схемы резервирования, но и ее стоимость.

Для этого прежде всего необходимо выбрать функции учета характеристик и их весовые коэффициенты.


Если коэффициент готовности равен нормируемому, логично предположить, что интегральная функция (взвешенная) равна 1. Меньшие значения Kg можно считать забракованными. А можно с учетом разброса реальных характеристик составляющих функцию компонентов допустить некоторое снижение характеристик надежности. Это снижение можно выразить в виде допустимого времени простоя. Так, если при нормируемом коэффициенте готовности Kg_Tr=0.999 время прерывания функции составляет 8 часов в год, с учетом разброса характеристик компонентов и организационных проблем можно допустить время простоя TR_Dop=2/5/10 дней

При этом весовой коэффициент можно вычислить, как


A=Kg_Tr*LN(10)/[Kg_Tr-(1-TR_Dop*Day/Year)]


а сама функция будет выглядеть, как


EXP[-A*(Kg/Kg_tr-1)]


где

красная кривая - время простоя функции при заданном Kg,

синяя кривая - замещающая взвешенная функция при допустимом времени простоя 2 дня,

зеленая - 5 дней,

малиновая - 10 дней


Тогда при TR_Dop=2 дня взвешенные характеристики надежности схем резервирования будут выглядеть следующим образом


Для вычисления стоимости рассматриваемых решений воспользуемся следующими данными:


P_rk=4, Lrk=100 - стоимость метра и длина РК-кабеля

P_fp=750 - стоимость ФП

P_ks=1280 - стоимость КС 110 кВ

P_z=3920 - стоимость ВЧЗ

P_rvo=139 - стоимость РВО

SMR_Coup=1.1 - стоимость строительно-монтажных работ

P_post=6500 - стоимость ВЧ-поста

P_upask=17000 - стоимость УПАСК


Все цены приведены в у.е. (40) и близки к заводским (в рамках программы импортозамещения)

Стоимость ВЧ обработки и присоединения при этом составит


P_vch=(P_rk*Lrk+P_fp+P_ks+P_z+P_rvo)*(1+SMR_Coup)

P_vch=(4*100+750+1280+3920+139)*(1+1.1)=13626.9


Стоимость функции ДФЗ будет равна


P_dfz=2*(P_post+P_vch)

P_dfz=2*(6500+13626.9)=40253.8


Стоимость функции ВЧБ, КСЗ и автоматики составит


P_upask=2*(P_upask+P_vch)

P_upask=2*(17000+13626.9)=61253.8


P_vok=2000 - стоимость волоконно-оптического кабеля (куда уж дешевле???)

P_kross=450 - стоимость кроссового оборудования и патч-кордов

P_mater=0.21 - расходные материалы, используемые при прокладке ВОК

SMR_opgw=1.05 - стоимость строительно-монтажных работ по прокладке ВОК

P_mux=20000 - стоимость оптического мультиплексора (так себе, мощное надежное решения STM-1/4/16-доступ стоит порядка 100000. Хотя, безусловно, можно найти еще дешевле)

P_regen=20000 - стоимость оптического регенератора/усилителя

P_muf=300 - стоимость оптической муфты/спайки


Стоимость волоконно-оптического тракта составит


P_opgw=[P_vok*L*(1+P_mater)+2*P_kross+P_regen*[IF(Lreg>=L,0,ROUNDUP{L/Lreg})]+P_muf*[IF(Lstr>=L,0,ROUNDUP{L/Lstr})]]*(1+SMR_opgw)

P_opgw=[2000*50*(1+.21)+2*450+20000*[IF(150>=50,0,ROUNDUP{50/150})]+300*[IF(4>=50,0,ROUNDUP{50/4})]]*(1+1.05)=257890


Надо понимать, что полученная удельная стоимость 1 км ОК-ГТ =5158 у.е. в 2-3 раза меньше реальных стоимостей 10-15 тыс.у.е (по зарубежным, российским и ФСК данным). Как видите, я при всех вычислениях принимаю наиболее выгодные для оптики решения


а стоимость функции ДЗЛ, КСЗ и автоматики будет равна


P_dzl=2*P_mux+P_opgw

P_dzl=2*20000+257890=297890


"Нормальная" стоимость составит 2*100000+12000*50=800000 - более, чем в 2.5 раза выше


В качестве нормирующей можно взять стоимость функции УПАСК. Тогда приведенные стоимости решений составят


P_dfz=40253.8/61253.8=0.657

P_upask=1

P_dzl=297890/61253.8=4.863


или для различных длин ВЛ

Нормированные стоимости решений по резервированию функций защиты ВЛ составит (нормировка выполняется по стоимости "стандартного" решения ДФЗ/ВЧБ+КСЗ/автоматика - пост+УПАСК)


 Схема резервированияНорм. стоимость Комментарий
1-(1-Kg_dfz)^2 .793 Видел такое всего один-пару раз
1-(1-Kg_upask)^2 1.207 На системных ВЛ высоких напряжений встречается довольно часто
1-(1-Kg_dzl)^2 5.928

"Модное" решение из 57-го приказа. Идеальный случай - референс в пользу оптики.

Как правило, резервный канал проходит по другой трассе/ВЛ, и имеет существенно более низкую готовность. В случае кольца резервный путь также всегда длиннее основного, и имеет более низкую надежность. Для Ethernet/IP подобных систем так же необходимо учитывать возникновение конфликтов и буферизацию

Дополнительные затраты на решение проблем с синхронизацией и переключения

1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_upask)1
Стандартное решение резервирования на ВЛ высоких напряжений
1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_dzl) 3.331 Кажется, такого не встречал
1-(1-Kg_upask)*(1-Kg_dzl) 3.538 "Оптимальное" решения резервирования ВЧ системой технологической и РЗА информации, передаваемой по оптике
1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_upask)*(1-Kg_dzl) 3.935 Надежное и "мощное" решение
1-(1-Kg_dfz)*(1-Kg_upask)*(1-Kg_upask) 1.603"Старинное" надежное и "мощное" решение, применяемое на ВЛ высоких напряжениях
1-(1-Kg_upask)*(1-Kg_dzl)^2 6.532
Надежное и "мощное", способное стать стандартным, решение резервирования на ВЛ высоких напряжений при построении сетей
Дополнительные затраты на решение проблем с синхронизацией и переключения



Полная интегральная оценка:

равная сумме нормированных величин готовности и стоимости


Комментарии нужны?




Попробуем "оправдать" применение оптики на уровне МРСК

Начнем с традиционного в данном случае аргумента: скорость передачи в оптических каналах выше.

Поскольку изначально речь идет о передаче технологической информации, то требования интернет, почты, видео-наблюдения, наблюдаемости, пожарной сигнализации и т.п. отбросим.

Даже пойдем на поводу декларативного утверждения, что для технологии необходимы каналы передачи данных 9600 бит/с (хотя, насколько я знаю, никто никогда не видел вразумительного объяснения этому факту, тем более на уровне МРСК - большинство специалистов по-прежнему уверены, и расчеты это подтверждают, что для этого достаточно скорости каналов 200-1200 бод).

В качестве компромисса при вычислении весового коэффициента и нормирующей функции примем требуемую скорость передачи данных равной 9600 бит/с, а допустимую - 1200 бод. Скорость передачи данных в ДФЗ функции - 200 бод, УПАСК - 9.6 кбис (хотя сейчас можно написать и 64 кБ/с, и 256 кБ/с, но мы договорились рассуждать в рамках программы импортозамещения), в ДЗЛ функции - 256 кб/с (можно написать любую - весовая функция уже при 64 кб/с будет равна нулю)


Полная интегральная оценка, равная сумме нормированных величин готовности, стоимости и скорости передачи при этом будет выглядеть так:


Стало немного лучше, но


Прошу отчетливо понимать, что если рассматривать лучшие образцы УПАСК, имеющие скорости передачи от 64 кб/с, то данные графики НИЧЕМ не будут отличаться от приведенных выше (без учета скорости передачи) для всех каналов, кроме ДФЗ


Да... пора вводить тяжелую артиллерию: пронормировать функцию стоимости решения

При вычислении весового коэффициента и нормирующей функции примем требуемую стоимость решения равной традиционной: пост+УПАСК, а допустимое увеличение стоимости решения - два


Полная интегральная оценка, равная сумме нормированных величин готовности, стоимости и скорости передачи при этом будет выглядеть так:


Лучше, но не сильно.

Пойдем дальше: пусть допустимое увеличение стоимости решения будет равно четырем !!!


Полная интегральная оценка, равная сумме нормированных величин готовности, стоимости и скорости передачи при этом будет выглядеть так:


УР-Р-А_А_А !!!! - цель достигнута...




Может быть то, что я сделаю сейчас, будет излишне жестким, однако, как мне кажется, не таким уж далеким от реальности:


используемые для расчета надежности коэффициенты готовности зависят не только от надежности самих компонентов, но и от организации эксплуатации и обслуживания (требования к которым изложены на 15 и последующих страницах полного текста статьи http://romvchvlcomm.pbworks.com/f/vols_vs_vch_Energetick_PDF.zip ).

При их невыполнении надо пользоваться "реальными" длительностями простоев при выполнении ремонтов: от 1 до 30 дней в зависимости от типа и класса компонента.

Получаемые при этом коэффициенты готовности составят:


Kg_RK=0.995

Kg_FP=0.98

Kg_KS=0.96

Kg_Z=0.98

Kg_RVO=0.98


Коэффициент готовности системы ВЧ обработки и присоединения фаза-земля в целом будет равен Kg_Coup=0.8990266


Kg_Regen=0.92

Kg_muf=0.997


При этом Kg_opgw(50)=0.96149358


Kg_Rele=0.96

Kg_Wire=0.98

Kg_Post=0.96

Kg_UPASK=0.98

Kg_MUX=0.92

Kg_Kross=0.98


Теперь можно вычислить коэффициенты готовности собственно функций защит


Kg_dfz(50)=0.6592352

Kg_upask(50)=0.68704894

Kg_dzl(50)=0.69178129

Коэффициенты готовности функций резервирования при этом будут равны



Весовая функция надежности в данном случае нормируется по требуемому времени восстановления/ремонта 2 дня и допустимому 14 дней


и нормированная функция надежности различных схем резервирования


с учетом стоимости


с учетом скорости передачи


с нормированием стоимости при допустимом двухкратном увеличении цены


при допустимом четырехкратном увеличении цены


По-моему, очевидно, что при исходных низких надежностях компонентов систем не зависимо от их стоимости преимущество имеют тройниковые "мощные" функции резервирования на уровне функций, а не каналов, причем лучшие из них: пост+УПАСК+ДЗЛ и "классическая" пост+УПАСК+УПАСК. Последняя является "универсальной", применимой при любых длинах ВЛ.




А теперь рассмотрим некоторые новомодные тенденции в РЗА...


Увеличение функциональности защит с их использованием в различных схемах резервирования

Графически это решение (f3-f4) наряду с классическим (f1-f2) выглядит следующим образом



Запишем коэффициенты готовности данных решений:


пусть коэффициенты готовности всех исходных компонентов равны Kg=0.995. Тогда


Kg_f1=Kg1*Kg2 = 0.995*0.995=0.99

Kg_f2=Kg1*Kg2 = 0.995*0.995=0.99

Kg_f1_f2=1-(1-Kg_f1)*(1-Kg_f2)) =1-(1-0.99)*(1-0.99)=0.9999


Kg_f3=Kg3*Kg2 = 0.995*0.995=0.99

Kg_f4=Kg3*Kg2 = 0.995*0.995=0.99

Kg_f3_f4=Kg3*[1-(1-Kg2)^2] = 0.995*[1-(1-0.995)^2]=0.994975


то есть такое решение совсем не является решением по резервированию.

Чтобы оно им стало надежность компонента u3 должна удовлетворять следующему условию


Kg3=Kg1*(Kg1*Kg2-2)/(Kg2-2)

Kg3=0.995*(0.995*0.995-2)/(.995-2)=0.9999255

или при Kg=Kg1=Kg2

Kg3=Kg*(Kg^2-2)/(Kg-2)


Требуемое значение надежности компонента u3 Kg3=0.9999255 находится за гранью разумного для копьютероподобных систем, коими сейчас являются МП защиты. Фактически это означает, что таких многофункциональных усройств для обеспечения функций резервирования все-равно надо ДВА.


Данный вывод касается любых устройств и систем. На объектовом уровне, например, защит. На межобъектовом: например, упрощенного подхода к формированию оптических колец, заводимых на ОДИН мультиплексор с двумя оптическими картами (хорошо, если это еще параллельная независимая структура, подобная ФОКС (хотя и здесь есть тонкости), а если нет ?)


Кольца, последовательные системы (типа 61850)



Рассмотрим две функции f1 и f2, которые могут быть чем угодно.


Например, f1 может быть основным, а f2 - резервным путем в оптическом кольце. Или f1 может быть "каналом" u2 между двумя защитами u1, а f2 - тем же самым, но реализованным в рамках концепции последовательных каналов, например, по стандарту 61850, где u4 - оптические каналы, а u3 - промежуточные устройства. Ну и т.д.


Запишем коэффициенты готовности данных решений:


пусть коэффициенты готовности всех исходных компонентов равны Kg=0.995. Тогда


Kg_f1=Kg1^2*Kg2 = 0.995^2*0.995=0.985

Kg_f2=Kg1^2*Kg3^2*Kg4^3 = 0.995^2*0.995^2*0.995^3=0.96552


или при размерах оптического кольца 7 мультиплексоров/маршрутизаторов

Kg_f2=Kg1^2*Kg3^7*Kg4^8 = 0.995^2*0.995^7*0.995^8=0.9183


то есть "последовательное" решение значительно снижает функциональную надежности системы РЗА

Чтобы надежности обеих решений уравнялись необходимо выполнение условия


Kg2=Kg3^2*Kg4^3

Kg2=Kg3^7*Kg4^8

или при Kg34=Kg3=Kg4

Kg2=Kg34^5 или Kg34=Kg^(1/5)

Kg2=Kg34^15 или Kg34=Kg^(1/15)


Kg34=0.995^(1/5)=0.999

Kg34=0.995^(1/15)=0.99967

Kg34=0.999^(1/5)=0.9998

Kg34=0.999^(1/15)=0.999933


подобные требования так же не назовешь слишком разумными.


Предвижу вопрос: но ведь такие системы резервируются, опять же кольцами, например ?

Хорошо, сравним исходную функцию f1 и резервируемую f2


Kg_f1=Kg1^2*Kg2 = 0.995^2*0.995=0.985

Kg_f2_f2=1-(1-Kg1^2*Kg3^2*Kg4^3)^2 = 1-(1-0.995^2*0.995^2*0.995^3)^2=0.99988


или при размерах оптического кольца 7 мультиплексоров/маршрутизаторов

Kg_f2_f2=1-(1-Kg1^2*Kg3^7*Kg4^8)^2 = 1-(1-0.995^2*0.995^7*0.995^8)^2=0.993328


Таким образом, при резервировании "короткой" функции f2 (2 промежуточных узла) еще можно говорить о повышении системной надежности. При резервировании "длинной" функции f2 (стандарт - 7 промежуточных узлов) никакого повышения системной надежности по сравнению с простейшей схемой f1 не происходит.


Энтузиасты вопроса могут еще сравнить стоимости u2 - соединительного кабеля или патч-корда со стоимостью (u3^2*u4^3)^2 или (u3^7*u4^8)^2. Даже, если стоимости u2 и u4 равны, а u3 - "простой" RuggedCom ...


Позволю себе сделать выводы:


на объектовом/станционном уровне пока что ничего лучше прямого соединения компонентов не придумано !

Соответственно объектовые/станционные технологические сети необходимо строить по схемам точка-точка, точка-многоточка, звезда, с резервированияем по функциям, а не по каналам (хотя в таких схемах/стоимостях и резервирование каналов не противопоказано, если требуется)