Centrální řídící systém lokální distribuční soustavy

Aktuální požadavky na LDS předepisují pro potřeby LDS připojené na napěťové úrovní velmi vysokého napětí (VVN) zřízení tzv. technického dispečinku (TD), resp. pro LDS připojené na napěťové úrovni vysokého napětí (VN) zřízení tzv. řídícího a dohledového centra. Pro tyto účely lze s výhodou využít CŘS na bázi SCADA systému. SCADA systém je jeden z typů vrcholových systémů z nabídky monitorovacích, řídicích a informačních systémů z portfolia naší společnosti. Nabízí univerzální a široce škálovatelný prostředek pro zajištění místního i dálkového dohledu a ovládání různých typů technologií a jejich procesů, počínaje elektroenergetikou (výroba, přenos, distribuce i spotřeba), výrobou a distribucí tepla, distribuce plynu a dalších médií (pitné i užitkové vody, technických plynů), přes technologie komunikačních případně jiných technologií využívaných v příslušné LDS.

Úvod

CŘS/SCADA systémy jsou vyvrcholením třicetiletého vývoje řady systémů dodávaných společností TECHSYS. Soustřeďují v sobě zkušenosti získané při vývoji, dodávce, provozování i servisu monitorovacích, řídicích a informačních systémů promítnutých do ucelené nabídky na jedné straně obecných a univerzálních, na straně druhé specifických a speciálních funkcí pro podporu organizace a řízení procesů, a to jak na úrovni centrálních i lokálních řídicích center, tak i na úrovni monitorované a řízené technologie.
Naše CŘS/SCADA nejsou vytvořeny jako monolitický, uzavřený a pevně ohraničený produkt, ale jsou sestaveny z jednotlivých produktů, které jsou vyvíjeny a dodávány i samostatně. V sestavě CŘS/SCADA si tak každý z nich zachovává identitu samostatného produktu ze všemi výhodami z toho plynoucími (např. optimální vývojový a inovační cyklus, optimalizace funkcí i výkonu) zároveň ale, v komplexu s ostatními, vytvářející široce škálovatelný a téměř neomezeně rozšiřovatelný systém odpovídající základnímu systémovému konceptu TECHSYS. To přináší celou řadu výhod, odrážející se například jak v efektivitě nabízených řešení, tak i jejich dlouhodobé životnosti.
Produkty, ze kterých je současně nabízený typický CŘS/SCADA systém TECHSYS složen, vznikaly postupně. Řada z nich má za sebou již několik verzí, některé z nich byly zásadním způsobem inovovány, vždy ale tak, aby umožňovaly vzájemnou spolupráci a možnost sestavení do konfigurací realizující funkce požadované našimi zákazníky. V současné době se skladba produktů, které tvoří základ našich CŘS/SCADA systémů ustálila na těchto produktech:

• SW Twister – základní funkce systému, komunikační a databázové rozhraní, funkce datového koncentrátoru, základní i rozšířené zpracování dat, rozhraní k dalším produktům. Tato část zajišťuje rovněž škálovatelnost.
• SW LTA – funkce archivace (LTA – Long Term Archivation).
• SW TechSight – chytrý vizualizační klient, jeho součástí je i tzv. Designer, sloužící pro vytváření a úpravy zobrazení, které jsou společné jak pro SW TechSight, tak i pro SW TINA.
• SW TINA – lehký vizualizační klient.
• SW TechAdmin – klient zajišťující funkce parametrizace, správy, diagnostiky a údržby.

Sběr a základní zpracování dat

• Podpora komunikací odpovídající nabídce SW Twister – řada komunikačních standardů z oblasti energetiky, průmyslu, dopravy, technologií komunikačních operátorů a informačních technologií. V portfoliu SW Twister jsou jak standardní, tak i speciální (proprietární, firemní apod.) komunikační protokoly využívající sériová i síťová rozhraní, tak i možnost předávání dat na různých databázových rozhraních.
• Podpora současných řešení pro zajištění odpovídající úrovně „cyber security“, splňující vysoké nároky procesů, například zahrnutých pod kritickou infrastrukturu státu. Mezi používané metody patří jak vlastní šifrování komunikace, tak například řešení víceúrovňového potvrzování povelů či obecně zásahů do řízené technologie.
• Rozsáhlá množina funkcí dalšího zpracování dat, počínaje přepočtem na fyzikální veličiny, přes kontrolu mezí analogových veličin, různé technologické dopočty a funkce (například regulátory) a konče speciálními aplikačními a technologicky orientovanými funkcemi (například blokování povelů a manipulací v elektrických stanicích).

Protokolování a alarmování

• Nepřetržitý záznam všech, případně definovaným způsobem filtrovaných změn a událostí ve formě deníku událostí s možností jeho zobrazení ve vizualizačních klientech, ukládání do archivu nebo s výstupem na definované zařízení (tiskárnu).
• Hierarchický, víceúrovňový a široce parametrizovatelný systém alarmování změn a událostí, který umožňuje na jedné straně eliminovat masivní tok informací směrem k uživatelům, současně ale na straně druhé zdůraznit ty události, které jsou z hlediska monitorování a řízení technologie klíčové.
• Definice hierarchie i počtu úrovní alarmů je zcela volně parametrovatelná a umožňuje tak systém alarmování na míru přizpůsobit dané technologii i způsobům jejího řízení. Nedílnou součástí alarmování jsou samozřejmě i funkce kvitování, která zajistí prokazatelnou akceptaci změn stavů spínacích prvků a dalších událostí (poruch, překročení mezí apod.) oprávněnou obsluhou.
• Systém alarmování je provázaný jak s vizualizačními klienty (SW Techsight, SW TINA), kde jsou alarmy zobrazované jako běžné datové body, tak se zvukovým výstupem (akustický alarm) i s externím alarmování prostřednictvím SMS, e-mailu případně další technických zařízení (například pager).

Archivace

Pokročilý, hierarchicky organizovaný systém archivace dat zajišťující archivace všech typů veličin, parametrů a činností obsluhy.

• Subsystém využívá funkce produktu SW LTA (Long Term Archivation) využívající databáze pro ukládání dat SQL, s jehož pomocí je možné definovat a spravovat i rozsáhlé (strukturou i velikostí) soubory archivu.

Vizualizace

Rozsáhlý systém vizualizace založený na dvou typech vizualizačních klientů, SW TechSight (těžký/chytrý klient) a SW TINA (lehký klient).

• Systém vizualizace u obou typů klientů pracuje v plně grafickém režimu s obvyklou množinou funkcí zobrazení jak obecných technologických schémat, tak specifických liniových schémat sítí (např. elektrických, potrubních, dopravních apod.), stavů jejich výkonných prvků (např. spínačů, ventilů), poruchových stavů i hodnot analogových veličin.
• Možnost zobrazení grafů jednotlivých veličin a skupin veličin i tabulkového zobrazení dat. Definice obsahu grafů je možná jak v rámci parametrizace zobrazení, tak i přímo z uživatelského prostředí.
• Export dat do formátů, které je možné dále zpracovávat běžným kancelářským SW Excel.
• Pokročilé funkce zobrazování – topologické barvení liniových schémat podle různých kritérií, např. přítomnost napětí v elektrických schématech, příslušnost ke zdrojům napětí, uzemnění části sítě apod.
• Ve všech typech zobrazení je možné kombinovat zobrazení on-line hodnot a hodnot z archivu.
• S pomocí vizualizačních klientů je možné vytvářet jak dedikovaná stabilní dispečerská pracoviště, tak pracoviště pro příležitostnou práci dispečerů nebo pohotovostní službu a také pracoviště pro ostatní uživatele a vedoucí pracovníky.

Specifické aplikační funkce

Do této kategorie patří celá řada funkcí, které jsou poplatné monitorovacím a řídicím, ale také například organizačním či obchodním postupům v daném nasazení CŘS/SCADA systému. Tato oblast využívá specifika řešení použitých produktů, které kombinují jak zpracování dat reálného času, tak dat z databázových systémů, a to i včetně jejich zobrazení ve vizualizačních klientech.

• Dispečerský deník s podporou procesů předávání a přebírání služby dispečerů, evidence činností a pracovních postupů, evidence bezpečnostních postupů a protokolů (v elektroenergetice například známe B-příkazy).
• Podpora dodávek podpůrných služeb, umožňující na různých úrovní nasazení CŘS/SCADA systému zajistit monitorování a řízení vybrané množiny podpůrných služeb. V současné době jsou to především služby výkonové rovnováhy (SVR).

Integrace s dalšími systémy

Snadná integrace s dalšími systémy je důsledek možností, které nabízí produkty, ze kterých je CŘS/SCADA TECHSYS sestavena. Patří mezi ně jak široké portfolio komunikačních rozhraní a protokolů SW Twister, tak i jeho nabídka zejména databázových rozhraní. V případě této integrace je možné hovořit o dvou možných směrech.

• První případem integrace je integrace, která umožňuje do CŘS/SCADA systému integrovat další specifické aplikační funkce. Ať už obecné, ve formě různých výpočtových SW, případně speciálních, poplatných specifickým aplikačním funkcím. Například pro elektroenergetiku a její typické funkce EMS (Energy Management System) nebo DMS (Distribution Management System) to mohou být moduly estimace stavu sítě, výpočtu chodu sítí, výpočtu zkratových poměrů apod.
• Druhým příkladem integrace je integrace do informačního prostředí toho, kdo CŘS/SCADA systém provozuje.
  Může to být vazba na systémy typické u síťových operátorů, systémy OMG (Outage Management System), CMS (Crew Management System) nebo jeho zákazníky CIS (Customer Information System)
  Jiným příkladem může být i obecnější řada systémů z kategorie komplexnějších firemních systémů z kategorie tzv. ERP (Enterprise Resources Planning) nebo BMS (Business Management System) s konkrétními vazbami se subsystémy evidence majetku, účetní systémy, plánování kapacit apod.
  Jiným příkladem je CŘS/SCADA ve funkci odečtové centrály měřidel (elektroměry, plynoměry, kalorimetry atd.) a jejich integrace na systémy pro rozúčtování.
  Dalším typem integrace může být integrace se systémy správy IT infrastruktury, a to ať už vlastního SCADA systému a jeho navazujících monitorovacích a řídicích technologií nebo i další infrastruktury provozovatele SCADA, s vazbami na standardní prostředky a systémy z této oblasti (SYSLOG, SIEM, …)
• Třetím příkladem je integrace na návazné systémy dané legislativou. V případě LDS jsou to např. vazby systémy OTE (operátor trhu), EDC (elektroenergetické datové centrum) atd.

Správa uživatelů

Správa uživatelů a jejich přístupu ke CŘS/SCADA patří mezi významné funkce z celé řady důvodů. Primární snahou je samozřejmě zabezpečení funkcí monitorování a zejména řízení technologie. Ne nepodstatné je však i to, aby správa uživatelů probíhala efektivně a mohla případně využít již u provozovatele systému existující postupy.

• Správu uživatelů a jejich přístupu k systému je tak možné řešit buď autonomně, v rámci příslušných funkcí systému nebo může být navázána na existující IT prostředí provozovatele (Active Directory, LDAP).
• Ve speciálních případech je možné výše uvedené postupy doplnit dalšími funkcemi, využívající některé z doplňkových technik obvykle používaných technologií, například HW klíče, biometrickou kontrolu.

Správa, diagnostika a údržba

Funkce pro dohled systému, jeho správu, diagnostiku a údržbu určené správcům systému jsou řešeny prostřednictvím produktů SW TechAdmin a SW TechSight.

• Prostřednictvím SW TechAdmin jsou zajištěny všechny funkce konfigurace a parametrizace související s SW Twister, funkcemi sběru a zpracování dat a funkcí na ně přímo navazujících. Kromě toho nabízí SW TechAdmin rozsáhlé a pokročilé funkce diagnostiky, zejména pro oblast komunikací.
• SW TechSight a jeho funkce Designer pak vytváří platformu pro konfiguraci a parametrizace všech zobrazení používaných jak pro tohoto chytrého klienta, tak i pro klienta lehkého (SW TINA).
• Ve všech případech jsou funkce správy, diagnostiky a údržby, a tedy i produkty, které jsou pro ně používány, navrženy tak, aby je bylo možné využívat i prostřednictvím vzdáleného přístupu.

Systémová, HW a SW infrastruktura

CŘS/SCADA TECHSYS, i když je sestavena z více jednotlivých produktů, je koncipována jako jedno řešení pro široké spektrum konfigurací, lišící se rozsahem řízených technologií, počtem dat, požadavky na rychlost zpracování, strukturou a prostorovým uspořádáním systému a spektrem požadovaných funkcí. Dá se charakterizovat několika klíčovými atributy.

• Podpora široké škály HW, počínaje jednoduchými embeded řešeními, přes standardní průmyslové PC různé velikosti a výkonu, až po tradiční servery a serverové clustery. Samozřejmostí je přitom i možnost použití virtualizované infrastruktury a cloudových řešení, případně i jejich kombinace s tradičními HW.
• Jsou možné varianty řešení „vše v jednom“ (all-in-one) nebo distribuované a modulární konfigurace, stejně tak jako jednoduchá (single) nebo zálohované (main/hot stand-by) konfigurace. V řadě aplikací, zejména těch tzv. síťových (elektroenergetika, komunikace) se používá i řešení, kdy se současně provozuje jak produktivní, tak i testovací konfigurace.
• Existuje plná podpora vzdáleného přístupu ve všech fázích životního cyklu od instalace, přes uvedení do provozu až po dohled, správu, diagnostiku a údržbu.
• A konečně, samozřejmostí je multiplatformní systémové řešení na všech úrovních. Operační systémy (Windows, Linux/Unix) i databázové subsystémy (PostgreSQL, MSSQL, MariaDB, ORACLE, …).
• Klientské aplikace různé úrovně, počínaje výkonnými pracovišti dispečerů, přes rozsáhlou síť ostatních výkonných uživatelů (příprava a hodnocení provozu, správa technologických celků), správců systému až po manažery a ostatní pracovníky, ve všech případech s jasně definovanými pravidly a pravomocemi. Ve všech případech také na širokém spektru HW a systémových prostředků. Samozřejmě i v tomto případě multiplatformních (Windows, Linux/Unix, Android, iOS)

Typické využití

Aplikace našeho CŘS/SCADA systému pokrývají poměrně široké spektrum technologií a oborů. Východiskem jsou technologie monitorování, řízení a automatizace v elektroenergetice, zejména v elektrických stanicích a sítích distribuce a přenosu elektrické energie, postupně se ale rozšířily i do oblastí dalších. Za všechny můžeme jmenovat energetiku městského dopravního podniku, vodohospodářského dispečinku správy povodí nebo dispečerské centrum telekomunikačního operátora.
V některých z výše uvedených oblastech není v celé šíři naplněna část řízení, tzn. že provozovatel nevyužívá SCADA systém i pro ovládání technologie, ale systém jako takový tyto funkce samozřejmě k dispozici má. To neplatí pro naše zatím nejrozsáhlejší aplikace SCADA, mezi které můžeme zařadit:

• Dispečinky provozovatele LDS, zastřešující řízení většího množství lokálních distribučních soustav na území celé České republiky. V současné době je v provozu několik dispečinků různé provozovatele LDS, kteří jejich prostřednictvím řídí provoz vždy několika lokálních distribučních soustav (110 a 22 kV). Systém zde pokrývá technologickou platformu pro provoz tzv. Technického dispečinku (TD, pro LDS připojené na VVN), resp. tzv. řídící a dohledové centrum (pro LDS připojené na VN).
• Provozně obchodní dispečink LDS, zajišťující provoz a řízení zdrojů a spotřeby poskytující podpůrné služby v rámci funkcí řízení SVR (Služby Výkonové Rovnováhy).
• Dispečink energetiky dopravního podniku, zajišťuje funkce řízení sítě měníren dopravního podniku s elektrickou trakcí.
• Dispečink obchodníka s elektrickou energií, zajišťuje podporu významného obchodníka při obchodování se silovou elektrickou energií. Systém slouží pro monitoring obchodní pozice, případně pro bilancování a řízení obchodní odchylky.
• Dispečink dohledu telekomunikační infrastruktury, zajišťuje dohled nad podpůrnou technologií (napájení, topení/klimatizace) pro několik tisíc objektů (telefonní ústředny, BTS) telekomunikačního operátora.

Obecně platí, že CŘS/SCADA TECHSYS je možné použít v poměrně širokém spektru typů aplikací, oblastí a oborů.

• Dispečink lokálního distributora elektrické energie.
• Dispečink operátora distribuční nebo přenosové soustavy.
• Dispečink obchodníka s energiemi.
• Provozně obchodní dispečink dodavatele (agregátora) podpůrných služeb.
• Dispečink energetického systému průmyslového závodu.
• Dispečink vodohospodářského podniku (správy povodí).
• Dispečink výrobce a dodavatele elektrické energie.
• Dispečink napájecího systému dopravního podniku.
• Dispečink infrastruktury komunikačního operátora.
• Velín elektrické stanice (transformovny, rozvodny).
• Velín výrobny elektrické energie.
• Velín energetického centra bytového komplexu, kancelářského nebo obchodního centra.

V případě potřeby či požadavku provozovatele je možné různé typy dále uvedených aplikací sloučit do jednoho systému, případně je, díky použití stejné množiny produktů, doplnit i dalšími aplikacemi TECHSYS.

Závěr

I když primárně byly CŘS/SCADA systémy TECHSYS určeny pro použití v elektroenergetice, univerzálnost a široká škálovatelnost umožnila jejich nasazení i v dalších oborech a oblastech. Kromě zmíněné univerzálnosti a škálovatelnosti je to umožněno i tím, že TECHSYS má rozsáhlé a dlouholeté zkušenosti ve vývoji komunikačních protokolů, včetně respektování v současné době tak důležitého aspektu bezpečnosti a spolehlivosti (jsme držiteli certifikátu ISO 27001). To nám dává velmi rozsáhlé možnosti začlenění do různorodého prostředí dalších monitorovacích, řídicích i informačních systémů, včetně použití tam, kde se vyžaduje enormní zabezpečení funkcí, tedy například i v technologiích zařazených do KII (kritické informační infrastruktury) státu.
Oba dva základní typy vizualizačních klientů využívají plně grafické prostředí, které umožňuje i v této oblasti velmi rozsáhlé možnosti nejen tvorby technologických schémat a dalších typů zobrazení, ale i integraci s jinými systémy (například mapové servery). Univerzálnost vizualizačních klientů pak umožňuje zajisti přístup širokému spektru různých typů uživatelů prostřednictvím různých technických prostředků. Od dispečerů prostřednictvím sestav více obrazovkových klientských stanic a zobrazovacích stěn, přes pracovníky přípravy a vyhodnocení provozu či širokou škálu technických pracovníků různého zaměření, kteří k vybraným funkcím SCADA systému mohou přistupovat z běžných kancelářských PC, pracovníky provozu a údržby, využívajících přenosné PC či tablety, technická veřejnost firmy, až po vedoucí pracovníky a vrcholové manažery, kteří se na agregovaný stav technologií, za které jsou odpovědni, mohou přesvědčit na svých mobilních telefonech.
Univerzálnost a možnosti nasazení podtrhují i další možnosti produktů, ze kterých jsou systémy TECHSYS sestaveny. Za všechny z nich můžeme jmenovat jak funkce pro automatizaci a regulaci pro různé druhy technologií, tak již zmiňovaná škála komunikací a komunikačních protokolů, která umožňuje bezproblémovou integraci produktů dalších dodavatelů.
Aktuálně nachází platforma CŘS/SCADA TECHSYS uplatnění především v oblasti LDS a SVR, nicméně se ukazuje, že platforma je dostatečně obecná, že si našla cestu i do jiných oblastí a zde si získává řadu nových příznivců.

TECHSYS – HW a SW, a.s.
Březinova 640/3a, 186 00 Praha
Tel.: +420 222 541 896
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.techsys.cz