Полевой опыт широкого развертывания G3-PLC Hybrid в жесткой сетке России.

Опубликовано 15 Июль 2020

Эволюция от автономного PLC к гибридной PLC и RF был вдохновлен запросами и требованиями нескольких российских энергетических дистрибьюторов , стремящихся к прочной и надежной коммуникационной инфраструктуре. Запатентованные реализации различных конкурентов, где RF был просто резервным каналом, а подключение происходило вручную лишь в определенных областях, не могло быть правильным подходом. Кроме того, заказчик должен основывать реализацию на отраслевом стандарте.

Matritca Ltd , ведущий производитель умного счетчика в России и ADD GRUP в сотрудничестве с STMicroelectronics разработал гибридное решение PLC и RF основанное на G3 -PLC стеке протоколов , позволяя оба канала PLC и RF динамически изменяться в зависимости от скорости связи и успеха.

Приведенная ниже информация содержит обзор полевого опыта работы с Гибридным решение G3-PLC, а также другие технологии и предоставляет сравнительный анализ.

Описание сети:
Большая часть сети состоит из частных секторов и характеризуется как:
- Длинные расстояния
- различная плотность потребителей (колеблется от 5-6 потребителей на одном участке до 300-600 метров расстояния между потребителями)
- качество сети варьируется от самонесущих изолированных проводников до неизолированных тонких однофазных проводников ;
 - большое количество шумообразующего оборудования как и на линии электропередач, так и в Радио сети (радио, сигнализация, любительские радиостанции, специфический ландшафт с большим количеством холмов, густых деревьев и т. д.);
 - Сельский район с наличием недоброжелательных потребителей и другими коммерческими потерями - факторы, создающие необходимость использования сплит-систем (решения монтируемые на столбах).

В заключение, сеть представляет собой довольно жесткую среду, и если решение работает в таких условиях, тогда наверняка оно будет работать и в остальных.

Предыдущий опыт работы в сети
Интеллектуальные счетчики , основанные на G3-PLC Hybrid были развернуты в крупнейшей распределительной компании , в южном регионе Российской Федерации. Сети в этом регионе приспособлены практически ко всем поколениям технологий ПЛК, используемых системой ADDAX для целей интеллектуального учета :

  • Запатентованная технология ADDAX FSK - 80-90% сбора данных. Общей численностью 50 000 смарт-счетчиков.
  • S-FSK (IEC 61334-5-1) – 95-99% сбор данных. Приблизительно 50 000 счетчиков;
  • PRIME 1.3.6. - 95-97% сбора данных. Около 1 500 счетчиков.

Наш опыт работы с сетями в этом регионе очень велик, что дает возможность планировать, создавать конкретные ожидания и решения и объективно сравнивать технологии.

Этапы проекта

  1. Пилотная зона на 40 метров была развернута в в Московской области, чтобы получить базовое понимание коммуникационного решения.
  2. Следующий этап - 300 метров , установленных в южной России, на территории заказчика в реальной сети с условиями описанными выше. И PLC и RF были проверены. Гибридные преимущества решения были показаны в сегменте сети с междугородними линиями с голым тонким кабелем, где счетчики были успешно зарегистрированном в DCU из другого распределительного трансформатора по РФ .
  3. Полномасштабный запуск проекта с 40 000 Гибридных интеллектуальных счетчиков G3-PLC. На первом этапе было развернуто 5 000 метров с 96-99,1 % ежедневных показаний и 98-99,7% еженедельных показаний . Выявленные проблемы были связаны с неоптимизированным алгоритмом регистраций и запросов счетчиков, медленной реакцией счетчиков после перезапуска фидера из- за большого количества запросов регистраций, т.е. большого перекрестного разговора. Решение было оптимизировано и мы изменили алгоритм регистрации .

Из-за карантина в связи с COVID-19, развертывание смарт-счетчиков было приостановлено, и недавно было возобновлено. Ежедневная сбор данных с помощью гибридных счетчиков остается на прежнем высоком уровне 98-99, 7%. Технология уже освоена и оптимизирована, что позволяет быстрое развертывание в реальной сети с любым типом кабелей и формы.

Сравнительный анализ

FSK. В проектах больше чем 5 000 счетчиков появляется необходимость очистки сети. Например , существует потребность в фильтрах, и из-за фиксированных частот в FSK иногда невозможно найти правильное решение, особенно когда много шумного оборудования. Таким образом, показатель успешности чтения уменьшается.

S-FSK. Как и в случае с FSK, существует необходимость в сетевом анализе и очистке. Однако благодаря механизму повторения и возможности сдвинуть частоты, фильтры не используются и показания сбора данных намного лучше, но все же не идеальны.

PRIME и G3-PLC. Обе технологии показывают хорошую регистрацию счетчиков и результаты сбора данных. Тем не менее, они оптимизированы для высокой плотность и не могут достигнуть полной производительности, когда охват на распределительный трансформатор составляет менее 95%. Есть области, где некоторые источники шума не могут быть удалены и должны быть отфильтрованы. Иногда большие расстояния требовали ретрансляторов.

С гибридным решением G3-PLC, мы также должны были посетить место установки для проверки распределительных трансформаторов с низкой скоростью считывания. Некоторые шумы был обнаружены, но фактическая причина проблемы была в неправильном подключение постоянного тока (отсутствовала нейтраль), что привело практически к отсутствию PLC коммуникации. После исправления соединения DCU, скорость чтения увеличилась до необходимого уровня. Благодаря сочетанию PLC и RF чрезмерного шума даже не влияет на производительность в любой из тех распределительных трансформаторов. В сельской местности, где есть много соединений на длинных линиях без пунктов связи. Зоны свободные от зданий хорошо подходят для распространения сигнала по радиочастотному каналу, а не по линиям электропередач. Динамическая адаптация гибридного решения для различных сред находится на отличном уровне, хотя окончательные выводы должны быть сделаны, когда все 40.000 счетчиков в проекте будут развернуты.

Опыт в других сетях

Сибирь: Успешный пилотный проект около 100 счетчиков. Регистрация и ежедневная скорость чтения - 100%

Индия: в течение нескольких лет мы проводили испытания в разных сетях с решениями PLC разных поколений. Полевые условия были очень жесткими , сети был в очень плохом состоянии, высокой температуре, и высокого шумового уровня. Поиск источников шума является основной и наиболее важной задачей.
Мы изучили опыт РФ - только на основе решений. Анализ показывает , что даже при более или менее адекватных статистических данных скорости считывания для запросов по требованию (реле подключения / отключения, конфигурации и т.д.) ниже 90%. Некоторые технологии устроены только на AMR, не давая на возможность реального управления в инфраструктуре измерений.
Использование G3-PLC Гибрид при тех же условиях, показали отличные результаты по 98-99% не только в день сбора данных, но также для запросов по требованию.
Сейчас мы ведем переговоры с несколькими крупными электроэнергетическими компаниями Индии о возможности полномасштабного развертывания гибридного решения G3-PLC и RF.

Будущие планы

  • Оптимизация регистрации счетчика в назначенном DCU и исключение перекрестных разговоров.
  • Визуализация производительности гибридной сети в режиме реального времени
  • Тесты в диапазоне FCC
  • Масштабирование использования гибридного решения G3-PLC в самых сложных условиях по всему миру.

Заключение
Гибридная технология G3- PLC работает и готова к масштабным развертываниям. Конечно, мы никогда не прекращаем учиться и продолжаем стремиться к постоянным совершенствованию!