Обеспечение катодной защиты: ВЧ-связь на основе PLC-технологии

Дистанционная передача данных особенно востребована в отраслях промышленности, связанных с добычей нефти и полезных ископаемых в труднодоступных местах. Так, нефтегазовая отрасль России включает 2352 разрабатываемых месторождения нефти. Транспортировка нефти осуществляется по магистральным нефтепроводам, и обычно эти объекты характеризуются большой протяженностью и труднодоступностью. Суровые климатические условия еще больше усложняют доступ к оборудованию, при этом сведения об объектах необходимо получать в кратчайшие сроки. Предприятиям требуется дистанционно вести мониторинг и наблюдение за параметрами работы станций катодной защиты, управлять режимами их работы, поддерживать защитный потенциал трубопровода в автоматическом режиме, производить контроль параметров и необходимые измерения в процессе эксплуатации (текущие параметры, время), а также получать уведомления об отклонении параметров от заданной нормы.

Эти задачи можно решить с помощью PLC-модемов. Данные устройства предоставляют такие возможности, как:

• дистанционная передача данных с объекта на диспетчерский пульт без обхода человеком (PLC-модемы образуют каналы связи для трубопроводов, а для обмена данными используется PLC-канал — RS485 и/или Ethernet);
• автоматизированный информационный учет систем электрохимической защиты (ЭХЗ);
• оптимизация работы станций ЭХЗ;
• своевременное обнаружение неисправностей в работе системы ЭХЗ (получение сообщений о выходе из строя оборудования).

Рассмотрим особенности построения ВЧ-связи на основе PLC-модемов на примере одного проекта. В рамках программы технического перевооружения и реконструкции нефтепровода, целями которой были повышение надежности и обеспечение экологической безопасности, а также защита трубы от коррозии, разработаны и установлены PLC-модемы ВЧ-связи производства «ТелЛинк», соответствующие требованиям промышленной безопасности.

PLC-модемы TL330.ЭХЗ.1 (ЭХЗ.4) содержат управляющий микроконтроллер, отвечающий за инициализацию, настройку и установление канала связи, индикацию и правильную работу всех внешних интерфейсов.

Модификации модемов TL330.ЭХЗ.1 (УХЛ1) и ЭХЗ.4 (УХЛ4) используются в комплексе средств ЭХЗ трубопроводов дальностью до 30 км.

Микропрограммные средства с последовательным потоком данных обеспечивают подключение «точка-точка» и «точка-многоточка» между модемами. Модемы, в зависимости от модификации, поддерживают различные протоколы передачи: МЭК 60870-5-101/104, Modbus RTU или любые другие. Модемы могут работать и без поддержки определенного протокола в режиме General, при котором данные, отправленные модемом, передаются хосту на другом конце подключения без расшифровки адреса.

Рис. 1. PLC-модем TL330.ЭХЗ.4

Конструктивно PLC-модемы TL330.ЭХЗ.4 (рис. 1) выполнены в металлическом корпусе с возможностью монтажа на DIN-рейку. На едином шасси установлена печатная плата PLC-модема. Вариант исполнения модема TL330.ЭХЗ.1 (УХЛ.1) представлен на рис. 2.

Рис. 2. Вариант исполнения модема TL330.ЭХЗ.1 (УХЛ.1)

ВЧ-модемы работают в трех частотных диапазонах — CenelecА, CenelecB и FCC. Диапазон выбирается исходя из требований к скорости передачи данных, а также в зависимости от качества и длины линии электросети.

Рис. 3. Схема подключения модема

Схема подключения, использованная в проекте, представлена на рис. 3. В комплектность входит емкостное устройство присоединения УП10.ЭХЗ1, которое предназначено для передачи сигналов несущей частоты по технологии PLC через линии электропередачи среднего напряжения. Оно разработано для установки как внутри, так и вне помещения, может использоваться на кабельных и воздушных электрических сетях. Данное устройство является неотъемлемым звеном при построении PLC-сетей и выполняет двухстороннюю передачу высокочастотных сигналов PLC-модема в канал связи с номинальным напряжением 10 кВ (рис. 4). УП выполнено таким образом, что не требует дополнительного электропитания и не нуждается в каких-либо настройках (рис. 5).

Рис. 4. Емкостное устройство присоединения УП10.ЭХЗ1

К особенностям УП10.ЭХЗ1 можно отнести:

• двунаправленную передачу ВЧ-сигналов между аппаратурой передачи данных по линии электропередачи;
• гальваническую развязку между цепями высоковольтной линии и входными цепями аппаратуры передачи;
• согласование импеданса канала связи и аппаратуры передачи;
• обеспечение высокой степени защиты аппаратуры передачи;
• встроенный разрядник для защиты от перенапряжений с высоковольтной стороны;
• встроенный разрядник для защиты аппаратуры передачи от перенапряжений с низковольтной стороны;
• совместимость с большинством систем линейной защиты;
• отсутствие дополнительного электропитания;
• отсутствие необходимости в настройке;
• малую степень зависимости от состояния линии электропередачи;
• низкий коэффициент интермодуляционных искажений;
• подавление сигнала промышленной частоты;
• полную заливку внутренних компонентов герметиком;
• степень защиты IP66.

Рис. 5. Подключение модема к питанию

Применение PLC-модемов TL330.ЭХЗ и устройства УП10.ЭХЗ обеспечивает значительную экономию технологических и человеческих ресурсов и способствует сокращению затрат на пусконаладочные работы и эксплуатацию объекта.