Электросети железнодорожного транспорта

Швейцарские железные дороги вводят в эксплуатацию системы управления PSI

Сеть железных дорог швейцарского оператора "SBB" является самой загруженной в мире. Ежедневно услугами компании пользуются до миллиона пассажиров, поэтому надежное электроснабжение и высокий коэффициент готовности систем диспетчерско-технологического управления очень важны.  Завершающим этапом ввода в эксплуатацию программных решений стала приемка-сдача последних компонентов на базе PSIcontrol в начале 2014 года.

Летом 2010 года PSI получила заказ SBB на модернизацию систем управления электросетями всех уровней напряжения, транспортной сетью и сетью воздушных линий.  PSI выиграла тендер, оставив за собой несколько крупных международных конкурентов, т.к. при оценке коммерческих предложений заказчик использовал обширный каталог критериев.  В настоящее время системы диспетчерско-технологического управления PSI уже внедрили железнодорожные операторы четырех европейских стран: Германии, Швеции, Швейцарии и Нидерландов.

«Умное» управление сбоями

Причиной модернизации ПО в концерне SBB стали истекающий технический и экономический срок службы прежних программных решений, а также произошедший еще в 2005 году крупный сбой в электроснабжении и ‒ как следствие ‒ отключение потребителей на большой территории.  Так возникли требования «умного» управления чрезвычайными ситуациями, например, сокращение потока аварийных сигналов и моделирование сбоев с применением расчетов потокораспределения, а также мощный резервный функционал систем диспетчерско-технологического управления.

Базовые требования SBB к новым системным решениям

В рамках замены программных продуктов стандартизированными системными решениями заявленными целями заказчика были оптимизация функций управления сбоями и поиска и локализации повреждений, повышение уровня надежности системы управления тяговым током, а также унификация и оптимизация процессов в сфере управления тяговым током и энергоснабжением. . Помимо замены прежнего функционала оперативного управления и регулирования напряжения сети базовые требования также включали в себя высочайший коэффициент готовности систем на рабочих местах и в центрах обработки данных, архивирование и защиту информации, а также использование имеющейся коммуникационной инфраструктуры оператора SBB-Telecom и интеграцию новых программных решений в действующие процессы компании, такие как офисные приложения, аварийное оповещение, система технической поддержки и т.д. 

Особенно сложным было требование заказчика снизить до минимума риск отказа электроснабжения при вводе в эксплуатацию систем управления в текущем режиме работы железных дорог.

PSIcontrol: Расширенные функции регулирования напряжения: гибкое распознавание автономных сетей и оптимальная организация перетока.
PSIcontrol: Расширенные функции регулирования напряжения: гибкое распознавание автономных сетей и оптимальная организация перетока.

Наращивание и совершенствование функционала систем

В целях наращивания и совершенствования систем были реализованы такие требования, как многоязычность пользовательского интерфейса, расширенные функции регулирования напряжения для гибкого распознавания автономных сетей и оптимальной организации перетока мощности, а также расчеты безопасности сети, включая прогнозные данные.  Кроме этого заказ включал в себя тренажерную систему для обучения и повышения квалификации диспетчерского персонала, функционал послеаварийного анализа и планирования отключений, единую базу данных системы управления энергоснабжением (системы EMS) и системы управления тяговым током (системы FSL), а также стандартизированную интеграцию ПО партнеров.

Иными словами, по заказу SBB была создана сложная система управления, в полном объеме соответствующая клиентским требованиям и включающая в себя множество новаторских решений, несвойственных конкурентным продуктам. 

SBB использует диспетчерско-технологическое ПО в двух сферах. Система управления энергоснабжением EMS отвечает за транспортную сеть, включая регулирование напряжения, а задача системы управления тяговым током FSL ‒ мониторинг сети воздушных линий и оперативное управление ею. Обе системы располагают общими компонентами, в частности, единой исходной базой данных, содержащей информацию по сети.  Языковые версии многоязычных решений ‒ немецкая, французская и итальянская, а язык отображения и пользовательского интерфейса переключается в режиме онлайн.

Задачи системы управления энергоснабжением EMS и системы управления тяговым током FSL в концерне SBB.
Задачи системы управления энергоснабжением EMS и системы управления тяговым током FSL в концерне SBB.
Амштег ‒ электростанция SBB в кантоне Ури
Амштег ‒ электростанция SBB в кантоне Ури (©SBB)

Cистема управления энергоснабжением

Система управления энергоснабжением EMS соответствует высоким оперативным требованиям SBB, в особенности в сфере чрезвычайно динамичного режима нагрузки.  Контроль автономных электросетей, возникающих в ситуациях сбоев, ‒ нечто само собой разумеющееся.  К другим задачам системы относятся определение объемов обмена мощностью с уровнем тягового тока и партнерами, а также оптимизация энерговыработки (минимизация потерь).  Обширный функционал сетевых расчетов, включая прогнозные данные, способствует распознаванию и устранению сетевых дефицитов и задействован в подготовке отключений.

Система управления тяговым током

Главная задача системы управления FSL ‒ обслуживание большого числа коммутационных операций на уровне тягового тока,  включая типичные на железной дороге программы переключений для воздушных линий, маршрутов и раздельных пунктов. Реализована функция отображения запланированных коммутационных операций и их прогнозируемых последствий.

Единая учебно-тренажерная система

Единая учебно-тренажерная система служит обучению и повышению квалификации диспетчерского персонала в реальных условиях.  Система моделирует не только обычные сетевые параметры, но и работу защитных механизмов, а также сбои первичного и вторичного оборудования с целью выработать у участников тренингов умения и навыки, необходимые в повседневной работе.

Полный функционал управления заявками на переключение

Система оснащена полным функционалом управления заявками на переключение, интегрированным в программный ландшафт заказчика. Всеохватывающий учет процессов осуществляется по технологии телеуправления с использованием межсетевых шлюзов разработки PSI.

Обе системы ‒ управление энергоснабжением EMS и управление тяговым током FSL ‒ установлены на двух центральных площадках. Также реализованы автономные рабочие места различной модификации, например, диспетчерские или офисные. Распределение конфигурации по различным и отделенным друг от друга зонам в сочетании с дополнительными мероприятиями обеспечивает высокий уровень надежности программного решения.

Сеть железных дорог очень динамична и регулирование её процессов имеет высокий уровень сложности.
Сеть железных дорог очень динамична и регулирование её процессов имеет высокий уровень сложности.

Подготовка и реализация проекта


Высокий уровень сложности внедряемых решений нашел отражение и в организации проекта.  В целом со стороны клиента в работе участвовали различные группы специалистов, например, из области системной техники, ведения режима сети, а также смежные департаменты и координаторы.

Все они были постоянно вовлечены в процессы подготовки и реализации проекта, что с учетом высоких стандартов качества и сжатых сроков нередко означало дополнительное приложение усилий. Главным требованием заказчика на всех этапах проекта было "недопущение существенных сбоев и остановки работы железной дороги".

Контроль качества

Высокие требования клиента к качеству программных продуктов отразились на реализации проекта в целом, в частности, на трудоемкости тестовых и проверочных мероприятий.  Пользователи ‒ диспетчеры по ведению сети ‒ стали постоянными участниками процесса проверки качества, принимая решения, в т.ч., в сфере запуска ПО и анализа рисков на основе подробных контрольных таблиц.

Параллельно с вводом в эксплуатацию новых систем управления в концерне SBB шли существенные организационные изменения. В целом устранение сбоев по всем техническим средствам превратилось из персонализированного в процессноориентированное. Это затронуло и процессы диспетчерско-технологического управления,  в рамках которых осуществлен переход на новое управление релизами и развертыванием, внедренное вместе с вводом в эксплуатацию системных решений.

Выводы заказчика

Требования SBB к новым системам диспетчерского управления были очень высоки. Благодаря совместным координационным усилиям заказчика, поставщика, пользователей и других участников проекта ввод в эксплуатацию ПО не повлиял на оперативную ситуацию на железной дороге. Важным результатом проекта стало и осознание того факта, что реализация программных изменений и расширений, которые могут отразиться на режиме работы клиента, требует готовности организационных структур и процессов. Для PSI данный проект стал важной вехой дальнейшего развития не только систем управления электроснабжением железных дорог и функционала EMS.  Сотрудники PSI приобрели обширный опыт работы в очень сложном и подчас трудном проекте; этот опыт будет использован в рамках последующих крупных проектов и станет залогом необходимого уровня качества при оправданных затратах.

Для PSI данный проект стал важной вехой дальнейшего развития не только систем управления электроснабжением железных дорог и функционала EMS.