Архитектура информационно-коммуникационной системы

Архитектура информационной системы обеспечивает доступ, хранение, защиту и обмены информацией, структурированной в виде информационно-технологического пространства ИЭС ААС. На рис. 6.5 приведена укрупненная схема информационных обменов. На этой схеме желтыми стрелками показаны потоки информации внутри определенной структурной единицы с замыканием этих потоков на сервер распределенной базы данных, красными стрелками показаны информационные потоки, обеспечивающие передачу управляющей информации, а зелеными — информационные потоки технологического и коммерческого характера. В этот же (зеленый) контур включены информационные ресурсы системы информационной безопасности.

Взаимодействие агентов МАСУ с этим пространством обеспечивается посредством системы коммуникаций.

Архитектура системы коммуникаций обеспечивает возможность обмена информацией между всеми структурными элементами ИЭС ААС, с целью выполнения основных задач энергосистемы - обеспечение надежного и качественного электроснабжения потребителей электрической энергией и сопутствующими услугами. Для ИЭС ААС система коммуникаций является ключевым элементом, так как от надежности ее функционирования зависит работоспособность системы управления в целом.

При взаимодействии информационной системы и системы коммуникаций необходимо учитывать ценность информации, обеспечивая специальными мерами защиты в зависимости от ценности.

Ценность информации можно представить четырьмя уровнями:

- высший уровень ценности - управляющие команды и сигналы, потеря или искажение которых может привести к предаварийным или аварийным ситуациям;

- первый уровень ценности - информация, которая определяет условия формирования управляющих команд и сигналов, и может быть проверена (достоверизирована) специальными программными и техническими средствами;

- второй уровень ценности - информация, обеспечивающая взаимодействие агентов, включенных в сферу управления, не связанная непосредственно с выдачей управляющих воздействий и команд, и может быть восстановлена в рамках системы взаимодействия указанных агентов;

- третий уровень ценности - информация, которая обеспечивает обмен и накопление архивов данных, используемых при расчетах технического и экономического характера, учете, статистической обработке, аналитике и прогнозировании. При сбоях и отказах в системах обработки информации она может быть восстановлена специальными мерами.

Архитектура системы коммуникаций предполагает наличие четырех компонент:

- сеть объекта - сеть, связывающая оптические/электрические датчики тока и напряжения с микропроцессорными устройствами - агентами ПТК (шина процесса);

- сеть доступа - сеть между агентами ПТК и аппаратурой передачи информации за пределы объекта (шина станции);

- базовая сеть (транзитная/транспортная сеть);

- средства поддержки услуг.

К системе коммуникаций должны предъявляться достаточно жесткие требования по надежности и отказоустойчивости, обеспечивающие:

- резервирование каналов и трактов между объектами и центрами управления ИЭС ААС;

- резервирования маршрутизаторов (для наиболее критичных объектов управления);

- резервирование подключений между коммутаторами общей шины процессов и маршутизаторами;

- резервирование коммутаторов общей шины процессов;

- резервирование подключений устройств к общей шине процессов;

- использование процедур защиты от перегрузок;

- построение сети на основе отказоустойчивых архитектурных решений;

- выполнение процедур восстановления сети или ее частей или узлов агрегации после сбоев, отказов и аварии с автоматическим восстановлением работоспособного состояния в пределах 50 мсек.

Отдельным уровнем системы коммуникаций является уровень безопасности. Безопасность системы коммуникаций должна обеспечиваться ее соответствием следующим требованиям:

- обеспечение защиты сетей связи от преднамеренных и непреднамеренных дестабилизирующих воздействий, способных нарушить предоставление абонентам услуг связи;

- обеспечение аудита и мониторинга событий, связанных с нарушениями безопасности системы коммуникаций;

- обеспечение аутентификации и авторизации персонала, имеющего доступ к программным и аппаратным средствам управления системы коммуникаций;

- обеспечение защиты передаваемой информации управления системой коммуникаций.

 

 

Рис. 6.5. Укрупненная архитектура информационных обменов в ИЭС ААС

 

Рис. 6.6. Укрупненная архитектура коммуникаций в ИЭС ААС

В рамках ИЭС ААС система коммуникаций обеспечивает взаимодействие следующих областей и уровней ИЭС ААС, рис. 6.6.:

- генерация;

- электрические сети;

- потребители;

- рынки электроэнергии (экономический уровень ИЭС ААС);

- контроль и управление технологическими процессами;

- внешние сети и сервисы.

Каждая из областей имеет свою сеть, представленную объединением различных локальных и транспортных сетей, а так же оборудованием доступа к общей коммуникационной среде ИЭС ААС, рис. 6.7.

 

 

Рис. 6.7. Структура использования коммуникационных сетей в ИЭС ААС.

 

Общая коммуникационная среда ИЭС ААС, преимущественно, использует транспортные сети крупных провайдеров и операторов связи. К таким сетям относятся:

- региональные объединяющие сети;

- глобальная сеть обмена данными:

- транзитная сеть обмена данными;

- сети общего пользования;

- мобильные корпоративные сети.

Региональные сети представляют собой синхронизированные оптические сети/синхронизированную цифровую иерархию (SDH) и/или волновое разделение с мультиплексированием (DWDM) и оптические кольцевые топологии с использованием протоколов интернета. В сетях обмена данными по технологии IP/MPLS, принадлежащих компаниям, предпочтение отдается оптической среде передачи данных.

Глобальная сеть географически охватывает большую область присоединяемых сетей обмена данными и может использовать беспроводные (радиорелейные линии - РРЛ, спутниковые каналы связи - СКС) или оптоволоконные (ВОЛС) технологии связи.

Рис.3.1. Информационно-технологическое пространство с единой моделью обмена информацией 1 – го уровня

Рис.3.1. Информационно-технологическое пространство с единой моделью обмена информацией 2 – го уровня

При создании ИЭС ААС, необходимо преимущественное использование собственной сети связи ОАО «ФСК ЕЭС» (ЕТССЭ), построенной на основе ВОЛС. Сети операторов связи рассматривать только в случае отсутствия возможности использования ЕТССЭ или в качестве возможного резерва.

Транзитные сети могут являться собственностью компаний и/или общественными поставщиками услуг. Физически представляют собой проводные (Т1, «витая пара», оптоволокно и т.д.) или беспроводные сети (3G, WiMAX, «точка-точка», радиосвязь). Типичные сети NAN/FAN имеют более чем одну точку доступа/транзита в глобальную сеть. В некоторых случаях транзитные сети не используются при централизованном управлении сетями из основного офиса.

Сети общего пользования. Сервисы управления энергосистемой могут предоставляться третьими лицами, энергетическими компаниями или поставщиками услуг Интернета через Интернет. На всех уровнях управления энергосистемой через Интернет должен обеспечиваться определенный уровень безопасности (согласно протоколам безопасности).

Мобильные корпоративные сети. К этим сетям относятся сети NAN/FAN предприятий AMI или общественные сети 3G/WJMAX, предоставляемые провайдерами беспроводных сетей (WPS - wireless service providers).

В качестве примера использования сетей на рис. 6.8 показано информационно-технологическое пространство 1 - го уровня, критичного ко времени приема/передачи сигналов, команд РЗ и ПА. Время передачи сигналов и команд РЗ и ПА по ВОЛС, КЛС для информационно-технологическое пространство 1 - го уровня не должно превышать 10 мс.

На рис. 6.9 показано информационно-технологическое пространство 2 - го уровня — диспетчерские каналы и передача телеметрической информации. Суммарное время измерения и передачи телеметрической информации в этом случае не должно превышать 1 сек., без учета времени обработки данных в ПТК диспетчерского центра. С учетом обработки данных в ПТК ДУ, ЦУС не должно превышать 5 сек.