Andre Marais, Symmetricom
זוהי הערכת נפח הנתונים חתומי-הזמן אשר יופקו מידי יום על-ידי הסריג החכם בצפון אמריקה. כדי לתפעל זאת, נחוצים שני דברים: רשת טלקומוניקציה המסוגלת להעביר את נפחי הנתונים הללו, ותשתית תזמון רחבת-סריג.
אף אחד ממושגים אלה איננו חדש עבור חברות לאספקת חשמל. רק קנה-המידה והשיטות יהיו שונים.
חברות השירות הציבורי הן בעלות רשתות ה-SDH/SONET ומפעילות אותן לצורכי שירותי דיבור, SCADA והגנה מרחוק, אמינים ומאובטחים. ה-”S” ב-SDH/SONET משמע – סינכרוני, ולכן יש לספק ולהפיץ ברשת התקשורת יחוס תדר כדי שהוא יתפקד.
ספקיות השירות הן בד”כ גם בעלות תשתית רחבת-סריג של הזמן-היומי ומפעילות אותו כדי להחתים בזמן אירועים ועקבות אנלוגיות בתת-תחנות הכוח, בעיקר לצורכי ניתוח לאחר-כשלים. דבר זה מבוצע או על-ידי שידור ייחוס שעון אמין (IRIG-B) אל תת-תחנות, או על-ידי התקנת מקלט(י) GPS עצמאי(ם) בתת-תחנות. אם כי זמן ותדר הם מונחים קשורים מתמטית, החברות נאלצו לרכוש ולתפעל שתי מערכות נפרדות.
רשתות ה-SDH/SONET דורשות סינכרון תדר, מערכות לרישום אירועים דורשות את מקור השעה ביום.
שלא כמו רוב רשתות ה-SDH/SONET, רשתות ממותגות-מנות יכולות להוביל בכדאיות את הנפחים הגבוהים של נתונים המופקים על-ידי הסריג החכם. הם מתחלקים ברוחב-הפס למען תפוקה גדולה יותר, ועדיין תומכים בשירותים סינכרוניים (כגון דיבור) תוך שימוש בהדמיית-רשת מיתוג מעגלים (circuit emulation).
היתרונות הכלכליים של רשתות-מיתוג מנות הם ברורים, אך לרוע המזל הן לא יכולות לחלק תדרים בצורה טבעית. למעשה, זהו מחיר נמוך שיש לשלם עבור יתרונות רשת ההובלה. כדי לפתור את בעיית חלוקת התדרים, תעשיית התקשורת בחרה בפרוטוקול IEEE 1588, כאחת משתי השיטות המבוססות בתקנים כדי להעביר יחוס תדר דרך רשת תקשורת.
IEEE 1588 מבוסס על שרת המעביר במדויק מנות עם חתימת-זמן ללקוחות (slaves), אשר הם בתורם משחזרים זמן ותדר הניתנים לעקיבה באתרים מרוחקים. המנות מחולקות לתת-תחנות ומשרדים ראשיים כתעבורה רגילה: שעת היום מפוענחת ומומרת לאחר מכן לאותות ה-DS1/E1 הרלוונטיים.
שיטות הדמיית רשת מיתוג המעגלים פועלות היטב עבור שירותי קול, אולם ריצוד המנות אינו מאפשר לייחוס ה-IRIG-B להיות מחולק לרשתות מנות. מאידך, ה-IEEE 1588 הוא פרוטוקול העברת זמן מדויק, ופורמט קוד הזמן של IRIG-B ניתן לשחזור בתת-התחנות.
יותר חשוב, IEEE 1588 אומץ על-ידי ה-Power System Relaying Committee כתקן לתזמון מכשור אלקטרוני בתת-תחנות. בהיותו פרוטוקול רשת, IEEE 1588 יתפתח יחד עם ארכיטקטורות IEC 61850 LAN, תוך תמיכה במערכות הישנות של היום ותת-התחנות החכמות של מחר.
ה-IEEE 1588 מאפשר למשתמשים לספק הן את הזמן והן את התדר הדרושים עבור הדמיית המעגלים ועבור רישום האירועים של התת-תחנות במערכת אחת. ניתן למלא את צורכי שני התזמונים תוך שימוש בפלטפורמה אחת המנוהלת היטב ובעלת איכות גבוהה, תוך חיסכון של עד 2.0$ מיליונים בהוצאות הון. ומאחר שה-IEEE 1588 מתאים עצמו לאחר השהיות-נתיב, ניתן למנוע את ההליכה לכל תת-תחנה עבור הכיול השנתי של מערכת התזמון. יותר חשוב, ניתן למנוע את ריבוי מקלטי ה-GPS הבלתי-מנוהלים, ברמת התא המאולתר, תוך שיפור נוסף של החסכונות.
גילוי כשל-קו יותר מדויק
תזמון אירועים, תכנון תזרימי הספק וניטור תדרי הקו – כל אלה הם יישומים הדורשים זמן מסונכרן. יישום נוסף הוא גילוי כשלי-קו הספק. בדומה מאוד למכ”ם, דבר זה נעשה על-ידי שיגור אותות במורד קו התמסורת והמתנה להד אשר יוחזר על-ידי הכשל.
צריך למדוד במדויק את הזמן האורך לקליטת ההד, כדי לקבוע במדויק היכן נמצא הכשל. שוב, דרושה כאן שמירה מדויקת של הזמן.
החיפוש אחר פלטפורמת SCADA רגילה יכול גם לומר דבר אחר – שכל הפתרונות בהם ניתן להשתמש כיום לפתרון בעיות התזמון צריכים להתאים לבליל הממשקים והפרוטוקולים השוררים כיום. ללא תלות איזה “שעון” אתה מכוון להתניע מחולל הספק, ברגע מדויק, ולהסתובב במהירות מדויקת, רצוי שיהיה לו אות מוצא שהמחולל מבין.
מפסק אוטומטי המתוכנת לבודד קטע מהסריג תוך שתי מילי-שניות של נחשול כוח ראוי כי יקבל אות תזמון לא רק מדויק אלא גם שאינו משתמע לשתי פנים. אך מלבד היותו תואם לאחור עם תקני קישוריות ומדידה הקיימים, פיתרון התזמון חייב להיות גם תואם קדימה עם התקן החדש –כלומר ה-DNP 3.0 או חלופה שלו.
דוגמה של פיתרון תזמון
בהדרגה חברות החשמל ומפעילי המערכות עונים לדרישות שמירת הזמן הללו. הם מתקינים מערכות זמן ותדר דרך התשתיות שלהם העונות לשש קריטריונים: מערכת הזמן היא מדויקת עד כדי מילישנייה אחת. מילישנייה נבחרה מאחר שזוהי הרזולוציה של רשמי האירועים (Sequence of Events) החדשים.
מערכת התזמון היא מוחלטת ולא יחסית. כלומר סטנדרט הזמן מתייחס למקור Universal Coordinated Time (UTC)
כגון זה המופעל על-ידי ה-National Institute of Standards and Technology (NIST) וה-U.S.Naval Observatory (USNO).
ניתן להפעיל את המערכת ללא התערבות אדם.
לאחר ההתקנה, העובדים אינם נדרשים לכייל מחדש את השעון (למעשה, הם לא צריכים לכייל את השעון כלל).
המערכת היא אמינה. המערכת המדויקת ביותר אינה ממלאת את תפקידה אם היא לא פועלת, במיוחד במהלך הפרעה.
המערכת משתמשת בחומרה תקנית לשם מימוש וניהול קלים וזולים יותר. העלות ליחידת התקנה היא סבירה.
דוגמה אחת היא ה-XLi Time and Frequency System של Symmetricom. היחידה מפיקה אותות תזמון המסוגלים להוביל למעשה כל רכיב בכל סריג הספק תוך 30 ננו-שניות של UTC. עבור יישומי תדר ההספק, היחידה מציעה דיוק של 1X10-12 שניות – יותר ממספיק כדי לקיים את סנכרון המופע של 50/60-cycle/second. זמן ה-UTC מתקבל מלווייני GPS – כך שכל התקן המחובר ל-XLi, ללא תלות במיקום, מורץ על אותו שעון ראשי. זה אומר שאכן קיימת הגדרה אמיתית של “זמן אמת” בתוך הסריג.
ה-XLi תומך בשני סוגי הדרישות של תזמון היישומים – כלומר לסנכרן אירועים כך שהם יתרחשו בזמן או לרשום מתי הם באמת קורים (כדי לתמוך בניתוח קו הזמן וקו המגמות).
מגוון רחב של כרטיסי אופציות מבטיח תאימות עם כמעט כל דרישת מבוא/מוצא אפשרית עבור יישומי זמן ותדר – רק על-ידי צירוף של עד עשר אופציות, שדרוגי מתנד ושני ספקי כוח ליחידה. תוכנת זיהוי תצורה מגלה אוטומטית את התקנת היחידה, ללא כל שינוי במערכת ההפעלה, ומספקת יכולת תצורה “הכנס והפעל” (plug-and-play) עבור צורכי יישומים שוטפים ועתידיים.
*הכתבה נמסרה באדיבות פוקוס טלקום.
