Технический прогресс не стоит на месте и все большее, и большее применение находят системы мониторинга и диспетчеризации в частности системы диспетчеризации энергоснабжения. На любом промышленном предприятии системы энергоснабжения, как правило, имеют в своём составе несколько подстанций и множество ГРЩ. Эти объекты, как правило, не сконцентрированы в одном месте, а разнесены по цехам предприятия, что представляет определённые трудности при их эксплуатации:

о произошедшей аварийной ситуации обслуживающий персонал узнаёт только после отключения технологического оборудования которое питает система электроснабжения или по сигналу обобщенной аварии;
затруднен мониторинг оборудования для передачи и распределения электроэнергии;
все оперативные переключения необходимо производить по месту;
затруднено долговременное хранение информации о всех переключенияхв системе, а также о коммерческом учете энергии.

Рассмотрим более подробно все эти проблемы.
Большое время реакции обслуживающего персонала на аварийную ситуацию обусловлено длительностью прохождения аварийного сигнала. На объектах, не оборудованных системой диспетчеризацией энергоснабжения сигналом об аварии, как правило, служит либо обобщённый сигнал аварии, либо остановка технологического оборудования.
Как правило, в такой ситуации дежурному электрику необходимо пойти на место аварии для выяснения характера аварии, далее электрик идёт за необходимым инструментом, возвращается к месту аварии и только тогда приступает к её устранению. После выполнения ремонтных работ, производится пробное включение и вод в эксплуатацию аварийного участка системы. В течение всего этого периода времени технологическое оборудование простаивает, а предприятие несёт убытки. На промышленных предприятиях, не оборудованных системой диспетчеризации энергоснабжения мониторинг работы оборудования для передачи и распределения электроэнергии осуществляется силами обслуживающего персонала.
Процесс мониторинга заключается в плановом обходе сооружений, в которых установлены устройства для передачи и распределения электроэнергии и запись их текущего состояния с фиксацией времени осмотра.
Основным недостатком такого способа мониторинга системы энергоснабжения является:

Малое число регистрируемых параметров это связанно с тем, что у персонала нет возможности переписать все параметры устройства защиты, поскольку это не всегда возможно сделать, также это займёт слишком много времени;
Период одного обхода может занимать значительное время, что в случае аварии не позволяет точно восстанавливать хронологию событий, которые предшествовали аварии и как следствие выяснить первопричину аварии;
Нет чёткой синхронизации по времени, поскольку часы у людей, осуществляющих обход почти наверняка ходят по разному, а синхронизация по времени устройств защиты не осуществляется;
Не исключен человеческий фактор не туда посмотрел не то записал.

При реализации алгоритмов оперативных переключений необходимо четко контролировать последовательность и хронологию переключений. На промышленных предприятиях, не оборудованных системой диспетчеризации, задача осуществления оперативных переключений решается силами обслуживающего персонала, что в свою очередь сопряжено с рядом трудностей:
1. Процесс оперативных переключений требует предельной концентрации от персонала
2. Возможны ошибки с порядком переключений связанные с тем, что переключения и контроль состояния оборудования осуществляется людьми и как следствие не исключен человеческий фактор. 3. Нет чёткой фиксации хронологии, что когда было включено, что в свою очередь при возникновении нештатной ситуации при переключениях не позволяет определить что, и кем было сделано не так.
На промышленных предприятиях, не оборудованных системой диспетчеризации реализация долговременного хранения информации о событиях в системе энергоснабжения представляет собой бумажную рутину. Это связано в первую очередь со способом первичной обработки информации, которая как уже было сказано ранее осуществляется путём записи в журналы. При таком способе записи поиск требуемой информации архиве представляет определённые трудности. Человеку необходимо найти журнал с описывающий заданный временной промежуток системы энергоснабжения и найти в нем интересующие данные, что может занять довольно много времени.

Также при попытках перенести информации из оперативных журналов на электронный носитель существует ряд проблем:

Процесс занимает значительный промежуток времени;
При переносе данных не исключены так называемые ошибки ввода.

Даже если устройство распределения электроэнергии имеет возможность фиксировать свои аварийные события в своей внутренней памяти, то получение этой информации связано с тем, что необходимо подойти к устройству с ноутбуком и считать необходимую информацию.
В большинстве случаев в системах энергоснабжения используется оборудование разных производителей и разных марок это связано с тем, что проектирование распределительных сооружений осуществляется различными организациями и как правило каждая такая организация придерживается своих внутренних правил исполнения. Или если идёт реконструкция объекта, то, как правило, планово реконструируют не все сразу, а частями и как следствие различными организациями в разные промежутки времени, что опять приводит к тому, что в системе энергоснабжения используется оборудование разных марок и производителей. Это не позволяет объединять устройства распределения электроэнергии, в единую систему диспетчеризации энергоснабжения, используя стандартные решения от большинства системных интеграторов представленных на рынке, потому, что в большинстве случаев для объединения в сеть оборудования ставят условия использования только их оборудования во всей системе энергоснабжения, что, как правило, невозможно.
Из вышеперечисленного очевидно, что на объектах, не оборудованных системой диспетчеризацией энергоснабжения характерна крайне низкая информативность о состоянии энергохозяйства предприятия. Что не позволяет проводить анализ работы системы энергоснабжения, а также объективно анализировать последствия аварийных отключений.

Системы диспетчеризации энергоснабжения предоставляют возможность централизованного мониторинга и управления оборудованием для передачи и распределения электроэнергии на предприятии, а также значительно снижают время, связанное с плановыми обходами и регламентным обслуживанием.

В состав системы диспетчеризации энергоснабжения входят следующие основные элементы:

устройства защиты и управления - осуществляют первичное преобразование сигналов и реализуют функции защиты и управления. Каждое устройство имеет свой уникальный адрес в сети сбора и передачи данных;
сеть сбора и передачи данных - Реализует транспортную функцию передачи данных и при необходимости осуществляет преобразование протоколов;
сервер данных - Хранение информации и опрос устройств;
Рабочая станция АРМ- Реализация функции человеко-машинного интерфейса.

Рассмотрим основные компоненты системы диспетчеризации энергоснабжения.
Первым рассматриваемым компонентом является сеть сбора и передачи данных
Основной функцией сети сбора и передачи данных является транспортировка данных от устройств защиты и управления к серверу, также сеть осуществляет преобразование протоколов связи устройств, если устройства распределения энергии обладают разными протоколами. При необходимости сеть осуществляет функцию резервирования каналов связи.
Рассмотрим возможные варианты топологии сетей сбора и передачи данных.

Сеть топологии шина представляет собой линейный участок шины данных, к которому подключаются опрашиваемые устройства, при такой топологии сети запросы распространяются ко всем устройствам без исключения, но отвечает на запрос только то устройство, которому был адресован запрос.

Плюсы и минусы.
Основное достоинство такой топологии сети заключается в малом расходе кабеля, а также в случае выхода из строя любого из опрашиваемых устройств сеть продолжает функционировать к недостаткам сети можно отнести то, что чем больше устройств подключено к шине, тем меньше скорость опроса устройств, также при обрыве шинного провода сеть становится неработоспособной.
Сеть топологии кольцо во многом похожа на сеть топологии шина, основным недостатком является то, что при выходе из строя одного из опрашиваемых устройств, кольцо разрывается, и сеть сбора и передачи данных становится неработоспособной.
Сеть топологии звезда. В такой сети к каждому опрашиваемому устройству прокладывается отдельный кабель. Это приводит к значительному расходу кабеля, но при этом при выходе из строя любого из опрашиваемых устройств или обрыве любого кабеля ведущего к опрашиваемому устройству не нарушается работоспособность сети в целом, а также при увеличении числа устройств не снижается пропускная способность канала связи, поскольку для каждого устройства он отдельный. Также сеть топологии «звезда» может обеспечивать мультипротокольный обмен с устройствами защиты.
Сеть смешанной топологии представляет собой объединение сегментов разных топологий в одну единую сеть.
Вторым компонентом системы диспетчеризации являются устройства защиты и управления. Они принципиально делятся на два вида.
Микропроцессорные и релейные.
Микропроцессорные устройства являются современными электронными устройствами защиты. Такие устройства имеют широкий спектр возможностей, начиная от сложных схем защиты и заканчивая удалённым мониторингом и управлением. В большинстве случаев микропроцессорные устройства защиты имеют возможности организации удалённой связи, что позволяет объединять такие устройства в единую сеть для создания системы диспетчеризации.
Релейные устройства защиты являются устаревшими и в настоящее время почти на всех объектах, где такие устройства были установлены они заменяются на микропроцессорные устройства. Основными недостатками таких устройств является невозможность их перенастройки или изменения конфигурации, они имеют значительные габариты, и не реализуют функции удалённого мониторинга и управления. Но в случае если на объекте, на котором внедряется система диспетчеризации энергоснабжения, используются устройства релейной защиты, то возможность его интеграции в систему диспетчеризации реализуется посредством специального устройства сбора данных. Как правило, такое устройство реализуется на базе ПЛК, с необходимым набором модулей ввода вывода. Преимуществом такого подхода является возможность интеграции в единую систему диспетчеризации нескольких устройств защиты, а также возможность выполнить на базе устройства сбора данных схему АВР, а также переложить на это устройство часть алгоритмов работы системы энергоснабжения.

Третьим компонентом системы диспетчеризации энергоснабжения является сервер данных. Сервер данных является центральной частью системы, поскольку на него замыкается вся сеть сбора и передачи данных, а также все рабочие станции. Основные функции сервера – опрос всех устройств, отправка удалённых команд, долговременное хранение информации, реализация резервирования данных путём организации RAID массивов, синхронизация по времени всех устройств распределения электроэнергии, разграничение уровней доступа обслуживающего персонала, поддержка нескольких АРМ, и удалённый мониторинг через интернет. На сервере устанавливается специальное программное обеспечение серверная часть SCADA системы
Четвертым компонентом системы диспетчеризации является рабочая станция оператора.
Рабочая станция АРМ представляет собой обычный персональный компьютер, соединенный с сервером. На рабочей станции АРМ также устанавливается специальное ПО - клиентская часть SCADA системы.
Основной функцией рабочей станции АРМ является реализация функций человеко-машинного интерфейса, воспроизведение звуковой и цветовой сигнализации состояния системы, печать текущих отчетов.

Как видно из рисунка человеко-машинный интерфейс представляет собой однолинейную схему, что делает его максимально понятным для обслуживающего персонала. Также соблюдается вся цветовая гамма, принятая для индикации состояния электрооборудования, все это делает систему диспетчеризации максимально доступной и для понимания и ускоряет процесс обучения персонала работе с такой системой.

Появлению системы диспетчеризации предшествует ряд шагов.

Наиболее значимой стадией является предварительный этап. Его суть состоит в сборе и обработке исходной информации об объекте, на котором будет внедряться система диспетчеризации энергоснабжения.
Вторым этапом является выработка и согласование проектных решений. На данном этапе определяется структурная схема будущей системы диспетчеризации, энергоснабжения и закладываются её основные функциональные возможности.
И собственно реализация системы диспетчеризации, на данном этапе предваряются в жизнь все идеи заложенные на второй стадии.

Рассмотрим этапы создания более подробно.
На предварительном этапе осуществляется предварительное обследование объекта, если планируется реконструкция уже существующего или ознакомление с документацией, если система диспетчеризации планируется на строящемся объекте.
Основная информация получаемая на данном этапе это информация о системе энергоснабжения в целом (принципиальные, однолинейные схемы и т.п.) об устройствах передачи и распределения электроэнергии а также технические возможности по установке коммуникационного и прочего оборудования
На основании информации полученной на предыдущем этапе и основываясь на требованиях технического задания, осуществляется выбор проектных решений, которые определяют структуру и функциональность системы диспетчеризации.
На данном этапе определяются все параметры системы диспетчеризации, задачи которые будет решать система, и функции, с помощью которых эти задачи будут решаться.

физическая среда распространения сигналов (оптический или медный кабель, радиоканал);
определение топологии сети;
выбор физического интерфейса связи с устройствами нижнего уровня (com-порт, Ethernet, итд);
выбор протокола обмена данными в сети сбора и передачи данных;
выбор необходимого коммуникационного оборудования для обеспечения единства протокола обмена данными внутри сети;
выбор программного обеспечения SCADA наиболее подходящего для решения поставленной задачи;
определение функциональности человеко-машинного интерфейса системы диспетчеризации.

Из временной диаграммы хорошо видно, что многие этапы создания системы диспетчеризации протекают параллельно, что позволяет наиболее оптимально использовать время, отводимое на внедрение системы диспетчеризации на объекте.

Экономический эффект от внедрения систем диспетчеризации энергоснабжения достигается как за счет снижения затрат на обслуживание (сокращение обслуживающего персонала, сокращение транспортных расходов), так и за счет снижения косвенных потерь от сокращения времени реагирования и, соответственно, ликвидации аварийных ситуаций или же их полного предотвращения. Также дополнительный экономический эффект может достигаться за счет оперативного управления распределением электрической энергии в системе, где возможен дефицит имеющихся мощностей. Как правило экономический эффект тем больше, чем больше сама система энергоснабжения и чем больше возможные убытки от простоя оборудования, которое запитывается этой системой.