ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ НА ОСНОВЕ ПАССИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ Российский патент 2023 года по МПК G05B15/02 H02J13/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано в энергетике и предназначено для реализации функций удаленного и автоматизированного управления в электроэнергетических системах и сетях, а также для автоматизации процесса сбора и регистрации информации о состоянии вводов, присоединений, устройств релейной защиты и автоматики, а также положении коммутационных аппаратов в электроэнергетических установках.

Известны технические решения высокоскоростного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну, предполагающие прокладку оптического кабеля до абонентских устройств, исключая по пути любое активное оборудование (так называемые оптические коммутаторы), а также применение в промежуточных узлах оптических сплиттеров (разветвителей), не требующих обслуживания и питания, описанных в серии стандартов технологии пассивных оптических коммуникационных сетей xPON (Passive Optical Network) (ITU-T G.983.X (APON), ITU-TG.984 (GPON), ITU-T G.987.X (XGPON), IEEE 802.3ah (EPON/ GEPON), IEEE 802.3av (10GEPON)) (далее - сеть xPON).

Особенность сетей связи, построенных по технологии сетей xPON - это использование одного приемопередающего терминала OLT (Optical Line Terminal - оптический линейный терминал) для передачи информации множеству абонентских устройств, т.н. ONT/ ONU (Optical Network Terminal/ Optical Network Unit - оптический абонентский терминал/ оптический сетевой модуль), и приема информации от них: число абонентских устройств (ONT/ ONU), подключенных к одному приемопередающему терминалу OLT, может достигать несколько десятков: насколько позволяет бюджет мощности и максимальная скорость приемопередающей аппаратуры.

Аналогом предлагаемого решения является автоматизированная система мониторинга, защиты и управления оборудованием электрической подстанции (см. патент RU 2468407 С1, МПК G05B 19/00, H02J 13/00, опубликован 27.11.2012 г.), включающая датчики технических параметров оборудования электрической подстанции, соединенные с преобразователем электрического сигнала в оптический, оптическую шину передачи данных, преобразователи оптического сигнала в электрический сигнал, устройство для мониторинга, защиты, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции, выполненного в виде кластера серверов, состоящего из нескольких компьютеров, соединенных в единую систему. Кластер серверов соединен с устройством управления оборудования электрической подстанции, расположенного на рабочем месте оператора. Также он соединен отдельной шиной с устройствами, исполняющими команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, и с терминалом удаленного доступа.

Оптическая шина передачи данных может быть выполнена в виде сети Ethernet отказоустойчивой топологии с применением специальных протоколов резервирования с нулевым временем реконфигурирования сети. Данная сеть реализуется на основе оптической среды передачи данных для исключения проблем электромагнитной совместимости. Интерфейсы шины процесса и формат обмена данными стандартизован и изложен в1ЕС61850.

Недостатком данной системы является сложность и высокая стоимость построения оптической шины с применением дорогостоящих оптических коммутаторов, каждый из которых должен отвечать требованиям стандарта IEC 61850 в части резервирования и скорости прохождения (задержки) данных, а также высокие финансовые и трудозатраты на настройку и наладку всех применяемых коммутаторов и другого коммутационного оборудования и компонентов при вводе оптической шины в эксплуатацию на объектах электроэнергетики.

Также недостатком аналога является низкая надежность управления и контроля электрической подстанции из-за разнесения в пространстве устройства мониторинга, регистрации и управления оборудованием электрической подстанции от устройств, исполняющим команды управления, расположенными на оборудовании электрической подстанции, соответственно между которыми проложены дополнительные каналы и оборудование связи.

Прототипом является многопроцессорная информационно-управляющая система релейной защиты и автоматики (см. патент RU 2657180, МПК G06E 1/04, H01H 83/00, Н02Н7/00, опубликован 08.06.2018 г.), содержащая микропроцессорный преобразователь, N оптических сплиттеров, последовательно соединенных между собой волоконно-оптической линией связи посредством соединения первой группы входов-выходов 6-го оптического сплиттера (где b=1…N-l) со второй группой входов-выходов (b+1) оптического сплиттера, а также N узлов связи и N устройств обработки, при этом информационный вход и выход микропроцессорного преобразователя соединены с третьей группой соответствующего оптического сплиттера, а информационные входы-выходы N узла связи соединены с третьей группой входов-выходов N оптического сплиттера, причем каждое устройство обработки содержит блок обработки и два узла сопряжения с магистралью, информационные входы-выходы первой группы каждого N-го устройства обработки соединены с информационными входами-выходами соответствующего N-го узла связи, информационные входы-выходы второй группы каждого N-го устройства обработки являются первой группой входов-выходов системы, вторая группа входов-выходов которой является группами входов-выходов N-х блоков обработки, первая и вторая группы входов которых являются группой входов системы, группа входов-выходов микропроцессорного преобразователя является третьей группой входов-выходов системы, при этом микропроцессорный преобразователь состоит из двух усилителей, микропроцессора, элемента И, преобразователя электрических сигналов в оптические и преобразователя оптических сигналов в электрические, причем группа входов-выходов микропроцессорного преобразователя является входом первого усилителя и выходом второго усилителя, вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, вход которого соединен с выходом первого усилителя, второй выход микропроцессора соединен со входом преобразователя электрических сигналов в оптические, второй вход элемента И соединен с выходом преобразователя оптических сигналов в электрические, вход которого является входом микропроцессорного преобразователя, выход которого является выходом преобразователя электрических сигналов в оптические.

Основным недостатком прототипа являются ограниченные эксплуатационные характеристики из-за необходимости подключения каждого N-го узла связи только к одному соответствующему N-му устройству обработки (тип соединения «точка-точка»), что не позволяет подключать к N-му узлу связи больше, чем одно устройство обработки.

Также недостатками прототипа являются низкая надежность и слабая масштабируемость многопроцессорных информационно-управляющих систем релейной защиты и автоматики в электроэнергетических установках различных классов напряжения из-за того, что использованы частные (уникальные по конструкции) микропроцессорный преобразователь и узлы связи, программно и аппаратно не поддерживающие широко распространенные и общеизвестные технологии сетей xPON.

Кроме того, недостатком прототипа являются высокие трудозатраты при разворачивании информационно-управляющей системы релейной защиты и автоматики в электроэнергетических установках, прежде всего среднего и низкого классов напряжения.

Задачей настоящего изобретения является создание надежной, масштабируемой и экономичной, многопроцессорной информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети, в которой применяются такие стандартные узлы сетей xPON, как оптический линейный терминал (OLT) с несколькими группами информационных входов-выходов, представляющих собой, как минимум, один оптический интерфейс связи сети xPON (например, GPON (ITU-TG.984)) и дополнительно, как минимум, еще один электрический интерфейс связи (например, Ethernet (IEEE 802.3)) вместо микропроцессорного преобразователя, и множество узлов связи, представляющие собой, оптические абонентские устройства сети xPON (например, ONT/ ONU, или контроллеры присоединений в распределительных устройствах электроэнергетических установок (Bay-контроллеры) со встроенными оптическими SFP (Small Form-factor Pluggable - промышленный стандарт модульных компактных приемопередатчиков (трансиверов), используемых для передачи и приема данных в телекоммуникациях) xPON модулями связи), а также реализуется возможность подключения к одному узлу связи более чем одного устройства обработки благодаря применению узлов связи с несколькими группами информационных входов-выходов, представляющих собой, как минимум, один оптический интерфейс связи сети xPON (например, GPON (ITU-TG.984)), и, как минимум, еще один электрический или беспроводной интерфейс связи (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.).

Основным техническим результатом является расширение эксплуатационных характеристик многопроцессорной информационно-управляющей системы за счет обеспечения возможности подключения к N-му узлу связи больше, чем одно устройство обработки.

Кроме того, техническим результатом является повышение надежности и масштабируемости многопроцессорных информационно-управляющих систем релейной защиты и автоматики в электроэнергетических установках различных классов напряжения, и, вследствие чего, большей применимости (технической целесообразности применения) информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети в электроэнергетических установках, прежде всего среднего и низкого классов напряжения.

Технический результат достигается тем, что, информационно-управляющая система автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети содержит многопроцессорную систему, связанную с персональным компьютером, и, через внешний коммутатор, с удаленной компьютерной сетью, при этом многопроцессорная система содержит оптический линейный терминал, N оптических сплиттеров, N узлов связи, соединенных с соответствующим оптическим сплиттером, причем N оптических сплиттеров последовательно соединены между собой волоконно-оптической линией связи посредством соединения первой группы входов-выходов b-го оптического сплиттера (где b=1…N-l) со второй группой входов-выходов (b+1) оптического сплиттера, и K устройств обработки, при этом каждое устройство обработки содержит блок обработки и два узла сопряжения с магистралью, причем информационные входы-выходы второй группы K-го устройства обработки являются первой группой входов-выходов многопроцессорной системы, вторая группа входов-выходов которой является группами входов-выходов K-тых блоков обработки, первая и вторая группы входов которых являются группой входов многопроцессорной системы, оптический линейный терминал соответствует стандарту пассивной оптической коммуникационной сети (xPON), при этом вторая группа из i-тых информационных входов-выходов оптического линейного терминала соединена с первой группой информационных входов-выходов внешнего коммутатора, представляет собой uplink-порт проводной сети и является третьей группой входов-выходов многопроцессорной системы, а первая группа из i-тых информационных входов-выходов оптического линейного терминала соединена со второй группой входов-выходов первого оптического сплиттера, причем N узлов связи представляют собой абонентские устройства пассивной оптической коммуникационной сети (xPON) с несколькими группами информационных входов-выходов, при этом первая группа информационных входов-выходов N-ного узла связи представляет собой оптический интерфейс связи xPON и соединена с третьей группой входов-выходов N-го оптического сплиттера, причем первая группа информационных входов-выходов каждого K-го устройства обработки соединена с соответствующей m-ной группой информационных входов-выходов (где m=2…K+1) соответствующего N-ного узла связи, к которым подключены l устройств обработки (где l=l…(m-1)), при этом оптический линейный терминал имеет i групп информационных входов-выходов, представляющие собой стандартные оптические и электрические интерфейсы связи, причем, как минимум, один из которых является портом оптической сети xPON, а вторая группа из i групп информационных входов-выходов оптического линейного терминала является uplink-портом проводной сети, посредством которого осуществляется связь через внешний коммутатор с удаленной компьютерной сетью, при этом удаленная компьютерная сеть представляет собой автоматизированную систему управления и контроля электроэнергетической установки и/или электрической сети предприятия, а персональный компьютер представляет собой автоматизированное рабочее место диспетчера электроэнергетической установки и/или электрической сети предприятия.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1).

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемой информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети.

На фиг. 1 обозначены:

1 - внешний коммутатор;

2 - оптический линейный терминал (OLT) сети xPON;

3₁…3_N - узлы связи сети xPON (абонентские устройства сети xPON, например, ONT/ONU, или Bay-контроллеры со встроенными оптическими SFP xPON модулями связи, имеющие m групп входов-выходов (где m=2…K+1) - интерфейсов связи для подключения, как минимум, к одному оптическому сплиттеру 10 по стандартному оптическому интерфейсу связи сети xPON, а также к l устройствам обработки 7 (где l=1…(m-1)) по проводным и/или беспроводным интерфейсам (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.));

4₁₁…4_Iy - узлы сопряжения с магистралью соответствующих 7₁₁…7_ly устройств обработки;

4_n1…4_nj - узлы сопряжения с магистралью соответствующих 7_n1…7_nj устройств обработки (где n=2…N-1);

4_N1…4_Nx - узлы сопряжения с магистралью соответствующих 7_N1…7_Nx устройств обработки;

5₁₁…5_ly - блоки обработки соответствующих 7₁₁…7_1у устройств обработки;

5_n1…5_nj - блоки обработки соответствующих 7_n1…7_nj устройств обработки (где n=2…N-1);

5_N1…5_Nx - блоки обработки соответствующих 7_N1…7_Nx устройств обработки;

6₁₁…6_1y - узлы сопряжения с магистралью соответствующих 7₁₁…7_1y устройств обработки;

6_n1…6_nj - узлы сопряжения с магистралью соответствующих 7_nl…7_nj устройств обработки (где n=2…N-1);

6_N1…6_Nx - узлы сопряжения с магистралью соответствующих 7_N1…7_Nx устройств обработки;

7₁₁…7_1y - устройства обработки, подключенные к первому узлу связи 3₁;

7_n1…7_nj - устройства обработки, подключенные к n-му узлу связи 3_n (где n=2..N-l);

7_N1…7_Nx - устройства обработки, подключенные к N-му узлу связи 3#;

8 - компьютер, например, персональный компьютер автоматизированного рабочего места диспетчера электроустановки и/или электрической сети в целом и т.п.;

9 - многопроцессорная система;

10₁…10_N - оптические сплиттеры сети xPON;

11 - первая группа входов-выходов b-го оптического сплиттера 10 (где b=1…N-1) для связи со второй группой входов-выходов (b+1)-го оптического сплиттера 10;

12 - вторая группа входов-выходов (b+1)-го оптического сплиттера 10 (где b=1…N-1) для связи с первой группой входов-выходов 6-го оптического сплиттера 10, а также для связи с первой группой из i-тых групп информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2 для первого оптического сплиттера 10₁;

13 - третья группа входов-выходов оптического сплиттера 10 для связи с первой группой информационных входов-выходов узла 3 связи.

14 - первая группа информационных входов-выходов узла 3 связи для связи с третьей группой входов-выходов оптического сплиттера 10;

15 - m группы входов-выходов (где m=2…K+1) узла 3 связи для связи с первыми группами входов-выходов устройств обработки 7, представляющая собой электрические или беспроводные интерфейсы связи (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.));

16 - первая группа информационных входов-выходов l устройств обработки 7 (где l=1…(m-1)) для связи с соответствующей m-й группой информационных входов-выходов узла 3 связи (где m=2…K+1), представляющая собой электрические или беспроводные интерфейсы связи (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.));

17 - i группы информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2;

18 - удаленная компьютерная сеть.

19 - информационно-управляющая система автоматизированного управления и контроля.

20 - вторая из i-х групп 17 информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2 для связи с внешним коммутатором 1;

21 - первая группа информационных входов-выходов внешнего коммутатора 1.

По сравнению с прототипом, на фиг. 1 новыми блоками являются 1, 2, 18, новое выполнение узлов 3 связи, а также новые группы входов-выходов 15, 17, 20 и 21.

Устройства обработки 7 и оптические сплиттеры 10 могут быть реализованы в соответствии с описанием изобретения к прототипу (патент RU 2657180, МПК G06E 1/04, H01H 83/00, Н02Н7/00, опубликован 08.06.2018 г.).

Таким образом, согласно настоящему изобретению, отличием предлагаемой информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети является то, что она дополнительно содержит внешний коммутатор 1, связанный с удаленной компьютерной сетью 18, подключенный к внешнему коммутатору 1 посредством первой группы 21 информационных входов-выходов внешнего коммутатора 1 и второй группы 20 из i групп 17 информационных входов-выходов оптического линейного терминала (OLT) 2, оптический линейный терминал (OLT) 2 с i группами 17 информационных входов-выходов, представляющие собой стандартные оптические и электрические интерфейсы связи, как минимум, один из которых является портом сети xPON, а вторая группа 20 информационных входов-выходов оптического линейного терминала является uplink-портом проводной сети, построенной, например, с использование интерфейса связи (по технологии) Ethernet (IEEE 802.3), узлы 3 связи, представляющие собой абонентские устройства сети xPON, причем N узлов 3 связи для связи с информационными входами-выходами 16 K устройств 7 обработки имеют m групп 15 входов-выходов (тип соединения «звезда»), представляющие собой электрические или беспроводные интерфейсы связи (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.)).

Также, согласно настоящему изобретению, отличием предлагаемой информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети является то, что она не содержит дорогостоящие и ненадежные микропроцессорный преобразователь и частные (уникальные по конструкции) узлы связи, программно и аппаратно не поддерживающие широко распространенные и общеизвестные технологии пассивных оптических сетей - xPON.

Отличием предлагаемой информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети, по сравнению с прототипом, является то, что в ней:

- в качестве узлов 3 связи применены общеизвестные и распространенные абонентские устройства сети xPON (например, общедоступные для заказа:

- абонентские терминалы ONT Eltex GPON NTU-MD500P, режим доступа - https://eltex-co.ru/catalog/ont-gPON/abonentskie terminaly ont gPON ntu-md500p/;

- абонентские терминалы ONT Huawei HG8120H (HW 867.A), режим доступа - https://support.huawei.com/enterprise/en/optical-access/echolife-hg8120h-pid-21565037;

- преобразователи измерительные многофункциональные ЭНИП2-45…A2SFP со встроенным SFP GPON-модулем, режим доступа - https://enip2.ru/production/metering/enip-2A, одна из групп входов-выходов которых представляет собой стандартный оптический интерфейс xPON, а другие входы-выходы представляют собой набор стандартных электрических и/или беспроводных интерфейсов связи, с которыми могут связываться (подключаться) множество устройств обработки;

- в качестве микропроцессорного преобразователя применен оптический линейный терминал OLT сети xPON (например, общедоступный для заказа:

- станционный терминал GPON Eltex OLT LTP-4X, режим доступа - https://eltex-co.ru/catalog/olt-gPON/olt_ltp_4х/;

- станционный терминал OLT Huawei OptiXaccess ЕА5801Е-GP16, режим доступа - https://e.huawei.com/en/products/optical-access/optixaccess-ea5801e) с несколькими группами информационных входов-выходов, представляющих собой, как минимум, один стандартный оптический интерфейс связи xPON (например, GPON (ITU-TG.984)) и дополнительно, как минимум, еще один стандартный электрический интерфейс связи (например, Ethernet (IEEE 802.3)).

Информационно-управляющая система 19 автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети работает следующим образом.

Удаленная компьютерная сеть 18, представляющая собой, например, автоматизированные системы управления и контроля электроэнергетической установки и/или электроэнергетической сети предприятия (например, (автоматизированную систему управления технологическим процессом - АСУТП, автоматизированную систему диспетчерского управления - АСДУ), посредством внешнего коммутатора 1 осуществляет опрос или управление всеми устройствами 7 обработки (7₁₁…7_1y; 7_n1…7_nj; 7_N1…7_Nx) с использованием известных протоколов, методов и способов опроса и обмена данными в многопроцессорных вычислительных комплексах, применяемых в промышленных коммуникационных сетях, в частности в системах сбора и передачи телеинформации в электроэнергетических установках (ГОСТ Р МЭК 60870-5-104, Modbus TCP, МЭК 61850-8-1 и т.п.).

Поступающая от всех устройств 7 обработки информация передается в удаленную компьютерную сеть 18, представляющую собой, например, устройства и комплексы противоаварийной автоматики, диагностического мониторинга, а также автоматизированные системы управления технологическим процессом/ автоматизированные системы диспетчерского управления (АСУТП/ АСДУ), включая базы ретроспективных данных АСУТП/АСДУ.

Внешний коммутатор 1 подключен посредством первой группы 21 информационных входов-выходов к оптическому линейному терминалу 2 многопроцессорной системы 9 через вторую группу 20 из i групп 17 информационных входов-выходов, в основном представляющей собой стандартный электрический интерфейс связи (например, Ethernet (IEEE 802.3)).

Оптический линейный терминал 2, оптические сплиттеры 10 (10₁…10_N), узлы 3 (3₁…3_N) связи и, соответственно проложенные в электроэнергетической установке между ними, волоконно-оптические кабели волоконно-оптической линии связи (BOJIC) представляют собой сеть xPON, соответствующую одному из известных стандартов сетей xPON (ITU-T G.983.X (APON), ITU-TG.984 (GPON), ITU-T G.987.X (XGPON), IEEE 802.3ah (EPON/ GEPON), IEEE 802.3av (10GEPON)).

Отличительная черта xPON сетей заключается в организации множественного доступа приема-передачи данных от абонентских устройств сети xPON через одно оптоволокно посредством временного мультиплексирования данных (Time Division Multiplexing Access - TDMA) и частотного разделения трактов приема и передачи данных (Wavelength-Division Multiplexing - WDM), при которых достигаются высокие скорости передачи данных в прямом потоке до 2,5 ГБод, а в обратном - до 1,25 ГБод, а также высокий уровень электромагнитной совместимости, позволяющий надежно работать сети xPON в сложной электромагнитной обстановке электроэнергетической установки.

В сети xPON многопроцессорной системы 9 оптические импульсы от i группы 17 информационных входов-выходов, представляющей собой стандартный оптический интерфейс связи xPON, оптического линейного терминала 2 передаются на первые группы 14 информационных входов-выходов всех узлов 3 (3₁…3_N) связи через третьи группы 13 входов-выходов соответствующих оптических сплиттеров 10 (10₁…10_N), причем передаваемые оптические импульсы в каждом b-ом оптическом сплиттере 10 (где b=1…N-1) транслируются в третью группу 13 входов-выходов, и через соответствующую первую группу 11 входов-выходов и ВОЛС - на соответствующую вторую группу 12 входов-выходов (b+1)-го оптического сплиттера 10 (где b=1…N-1).

При этом третьи группы 13 входов-выходов всех оптических сплиттеров 10 (10₁…10_N) соединены через ВОЛС с соответствующими первыми группами 14 информационных входов-выходов узлов 3 (3₁…3_N) связи.

Аналогично оптические импульсы от первых групп 14 информационных входов-выходов любого узла 3 (3₁…3_N) связи передаются на i группу 17 информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2 через третьи группы 13 входов-выходов соответствующих оптических сплиттеров 10 (10₁…10_N), причем передаваемые оптические импульсы транслируются через ВОЛС и соответствующие вторые группы 12 входов-выходов b-го оптического сплиттера 10 (где b=2…N-1) на соответствующие первые группы 11 входов-выходов (b-1)-го оптического сплиттера 10 (где b=2…N-1). При этом вторая группа входов-выходов первого оптического сплиттера 10₁ соединена через ВОЛС с i группой 17 информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2.

Такая топология сети xPON обеспечивает передачу и прием сигналов (информации) из/ в оптический линейный терминал 2 в/ от всех узлов 3 (3₁…3_N) связи посредством последовательно соединенных через ВОЛС оптических сплиттеров 10 (10₁…10_N).

При работе многопроцессорной системы 9, при получении запроса из удаленной компьютерной сети 18 через внешний коммутатор 1, посредством первой группы 21 информационных входов-выходов внешнего коммутатора 1 и второй группы 20 из i групп 17 информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2, от оптического линейного терминала 2 посредством первой из i групп 17 информационных входов-выходов и оптических сплиттеров 10 к каждому узлу 3 связи поступают все пакеты данных запроса посредством их первой группы 14 информационных входов-выходов, из которых конкретный узел 3_n связи (где n=1…N) выбирает только те кадры, которые адресованы конкретно ему, и далее транслирует их в соответствующую m-ную группу 15 входов-выходов (где m=2…K+1) узла 3 связи, представляющая собой электрические или беспроводные интерфейсы связи (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.), и обеспечивающую связь с соответствующим m-м устройством 7 обработки, адрес которого был указан (инкапсулирован) в начальном запросе от удаленной компьютерной сети 18.

По результатам обработки полученного сообщения (запросного пакета данных) от удаленной компьютерной сети 18 конкретное устройство 7_nl обработки, который подключен к узлу 3_n связи и адрес которого был указан в запросном пакете данных, формирует ответное сообщение (например, данные телеизмерения или телесигнализации), и передает через свою первую группу 16 информационных входов-выходов на соответствующую m-ную группу 15 входов-выходов узла 3 связи, который включает сформированное ответное сообщение устройства 7_nl обработки в ответное сообщение всего узла 3_n связи при сеансе передачи данных к оптическому линейному терминалу 2 используя временное мультиплексирование кадров (TDMA).

Далее, от оптического линейного терминала 2 многопроцессорной системы 9 ответное сообщение устройства 7_nl обработки передается в удаленную компьютерную сеть 18 посредством внешнего коммутатора 1.

При получении широковещательного сообщения из удаленной компьютерной сети 18 через внешний коммутатор 1, посредством первой группы 21 информационных входов-выходов внешнего коммутатора 1 и второй группы 20 из i групп 17 информационных входов-выходов оптического линейного терминала 2, от оптического линейного терминала 2 посредством первой из i групп информационных входов-выходов 17, и оптических сплиттеров 10 к каждому узлу 3 связи поступает весь пакет широковещательного запроса посредством их первой группы 14 информационных входов-выходов, в результате чего каждый узел 3 связи транслирует их в дальнейшем во все m групп 15 входов-выходов, к которым подключены по l устройств 7 обработки (где l=1…(m-1)) у каждого соответствующего узла 3 связи.

По результатам обработки полученного широковещательного сообщения от удаленной компьютерной сети 18, в случае когда требуется получить ответные сообщения (подтверждения) от всех устройств 7 обработки в многопроцессорной системе 9 (например, для подтверждения смены сезонного времени), все устройства 7 обработки формируют ответные сообщения и передают их через свои первые группы 16 информационных входов-выходов на соответствующие m-е группы 15 входов-выходов узлов 3 связи, которые включают сформированные ответные сообщения всех устройств 7 обработки в общие ответные сообщения узлов 3 связи при сеансе передачи данных к оптическому линейному терминалу 2, используя временное мультиплексирование кадров (TDMA).

Далее, от оптического линейного терминала 2 многопроцессорной системы 9 ответные сообщения всех устройств 7 обработки передаются в удаленную компьютерную сеть 18 посредством внешнего коммутатора 1.

Поскольку, например, в GPON (ITU-TG.984) сетях для разведения восходящего и нисходящих информационных потоков применяется технология частотного разделения трактов приема и передачи данных (WDM) запросные (от оптического линейного терминала 2 к узлам 3 связи) и ответные (от узлов 3 связи к терминалу 2) пакеты данных (оптические импульсы) в многопроцессорной системе 9 формируются и передаются одновременно (параллельно) в одном (одномодовом) ВОЛС, не влияя друг на друга и ни каким образом не увеличивая задержки в тракте передачи (ВОЛС), что увеличивает надежность и скорость информационного обмена в многопроцессорной системе 9.

Персональный компьютер 8 многопроцессорной системы 9 представляет собой автоматизированное рабочее место диспетчера местного пульта (щита) управления электроэнергетической установки и/или электрической сети системы электроснабжения предприятия, осуществляющего местный опрос и управление одним или несколькими устройствами 7 обработки при необходимости.

Персональный компьютер 8 может использоваться в многопроцессорной системе 9 для настройки и параметризации одного или нескольких устройств 7 обработки.

Использование настоящего изобретения позволит расширить эксплуатационные характеристики многопроцессорной информационно-управляющей системы за счет обеспечения возможности подключения к одному узлу 3 связи более чем одного устройства 7 обработки, представляющих собой, например, микропроцессорные терминалы релейной защиты и автоматики, микропроцессорные счетчики электроэнергии, цифровые щитовые приборы и т.п., благодаря применению узлов 3 связи с несколькими группами информационных входов-выходов, представляющих собой, как минимум, один оптический интерфейс связи сети xPON, и, как минимум, еще один электрический или беспроводной интерфейс связи (например, Ethernet (IEEE 802.3), RS-232 (EIA-232), RS-485 (EIA-485), Wi-Fi (IEEE 802.11) и т.п.).

Кроме того, использование настоящего изобретения позволит повысить надежность и масштабируемость многопроцессорной информационно-управляющей системы автоматизированного управления и контроля в различных объектах электроэнергетики на основе пассивной оптической сети, соответствующей одному из известных стандартов сетей xPON (ITU-T G.983.X (APON), ITU-TG.984 (GPON), ITU-T G.987.X (XGPON), IEEE 802.3ah (EPON/ GEPON), IEEE 802.3av (10GEPON)), а также снизить трудозатраты при разворачивании информационно-управляющей системы релейной защиты и автоматики в электроэнергетических установках, прежде всего среднего и низкого классов напряжения.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для удаленного и автоматизированного управления в электроэнергетических системах и сетях, а также для автоматизации процесса сбора и регистрации информации о состоянии устройств релейной защиты и автоматики. Техническим результатом является расширение эксплуатационных характеристик системы за счет подключения к одному узлу связи более одного устройства обработки, повышение ее надежности и масштабируемости. Система содержит многопроцессорную систему, персональный компьютер, внешний коммутатор, удаленную компьютерную сеть, при этом многопроцессорная система содержит оптический линейный терминал, N оптических сплиттеров, N узлов связи, K устройств обработки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Информационно-управляющая система автоматизированного управления и контроля в электроэнергетике на основе пассивной оптической сети, характеризующаяся тем, что содержит многопроцессорную систему, связанную с персональным компьютером и, через внешний коммутатор, с удаленной компьютерной сетью, при этом многопроцессорная система содержит оптический линейный терминал, N оптических сплиттеров, N узлов связи, соединенных с соответствующим оптическим сплиттером, причем N оптических сплиттеров последовательно соединены между собой волоконно-оптической линией связи посредством соединения первой группы входов-выходов b-го оптического сплиттера (где b=1…N-1) со второй группой входов-выходов (b+1) оптического сплиттера, и K устройств обработки, при этом каждое устройство обработки содержит блок обработки и два узла сопряжения с магистралью, причем информационные входы-выходы второй группы K-го устройства обработки являются первой группой входов-выходов многопроцессорной системы, вторая группа входов-выходов которой является группами входов-выходов K-х блоков обработки, первая и вторая группы входов которых являются группой входов многопроцессорной системы, оптический линейный терминал соответствует стандарту пассивной оптической коммуникационной сети (xPON), при этом вторая группа из i-х информационных входов-выходов оптического линейного терминала соединена с первой группой информационных входов-выходов внешнего коммутатора, представляет собой uplink-порт проводной сети и является третьей группой входов-выходов многопроцессорной системы, а первая группа из i-х информационных входов-выходов оптического линейного терминала соединена со второй группой входов-выходов первого оптического сплиттера, причем N узлов связи представляют собой абонентские устройства пассивной оптической коммуникационной сети (xPON) с несколькими группами информационных входов-выходов, при этом первая группа информационных входов-выходов N-го узла связи представляет собой оптический интерфейс связи xPON и соединена с третьей группой входов-выходов N-го оптического сплиттера, причем первая группа информационных входов-выходов каждого K-го устройства обработки соединена с соответствующей m-й группой информационных входов-выходов (где m=2…K+1) соответствующего N-го узла связи, к которым подключены l устройств обработки (где l=1…(m-1), при этом оптический линейный терминал имеет i групп информационных входов-выходов, представляющих собой стандартные оптические и электрические интерфейсы связи, причем как минимум один из которых является портом оптической сети xPON, а вторая группа из i групп информационных входов-выходов оптического линейного терминала является uplink-портом проводной сети, посредством которого осуществляется связь через внешний коммутатор с удаленной компьютерной сетью.

2. Информационно-управляющая система по п. 1, отличающаяся тем, что удаленная компьютерная сеть представляет собой автоматизированную систему управления и контроля электроэнергетической установки и/или электрической сети предприятия.

3. Информационно-управляющая система по п. 1, отличающаяся тем, что персональный компьютер представляет собой автоматизированное рабочее место диспетчера электроэнергетической установки и/или электрической сети предприятия.