Стратегия предупредительного техобслуживания для вычислительного оборудования ЦПС

В настоящее время, в соответствии с протоколом МЭК 61850, вычислительное оборудование широко применяется на уровне присоединения и подстанционном уровне.  В число его основных задач входят контроль и управление интеллектуальными электронным устройствами, такими как реле защиты, PMU (блоки векторных измерений), устройствами сопряжения, цифровыми осциллографами (регистраторами) и устройствами анализа GOOSE/SMV. Кроме того, компьютеры на ЦПС используются для мониторинга окружающей среды и в системах наблюдения.

Любые проблемы в работе вычислительного оборудования, не говоря уже о его отказе, способны напрямую повлиять на работу отдельно взятой подстанции и энергосистемы в целом. Следовательно, надежность и работоспособность подстанционных компьютеров является ключевым фактором эффективной работы подстанции, а управление всей совокупностью вычислительной техники приобретает особую важность наравне с другим ответственным оборудованием подстанции.

Для чего необходимо предупредительное техническое обслуживание вычислительного оборудования ЦПС?

На электрических подстанциях реализуются три типовых подхода к эксплуатации и обслуживанию оборудования (в том числе и компьютеров):

1. Послеаварийное техническое обслуживание (в случае поломки оборудования или его наработки на отказ)

При таком подходе оборудование остается в работе до тех пор, пока не произойдет его поломка. Ремонт или замена поврежденного оборудования происходит только после того, как проблема уже возникла. Хотя данный подход и используется на некоторых подстанциях, он не рекомендуется для применения к ответственному подстанционному оборудованию, включая вычислительное.

2. Плановое техническое обслуживание 

Мероприятия по техническому обслуживанию выполняются через заранее определенные интервалы времени. Для вычислительного оборудования гораздо предпочтительнее проводить плановое обслуживание, нежели послеаварийное. По результатам ряда исследований, переход с послеаварийного на плановое техническое обслуживание позволяет пользователям сэкономить от 12% до 18% выделенных средств.

Тем не менее, плановое обслуживание имеет свои недостатки:

• Если неисправности оборудования возникают до планируемого времени технического обслуживания, то такая ситуация сводится к проведению послеаварийного ТО.
• Иногда при плановом обслуживании выполняется избыточный (сверх требуемого) объём мероприятий.
• Плановое техобслуживание может оказаться весьма трудозатратным.

3. Предупредительное техническое обслуживание (ТО по текущему состоянию)

Подобное техническое обслуживание производится в тех случаях, когда в ходе периодического мониторинга оборудования обнаруживается явная тенденция к ухудшению его состояния.  В результате замена неисправного оборудования происходит до того момента, как возникают очевидные проблемы. Предупредительное ТО позволяет достичь экономии средств в пределах 8-12% по сравнению с затратами на плановое обслуживание.

Для вас наверняка не станет новостью тот факт, что сегодня техническое обслуживание вычислительного оборудования ЦПС всё чаще строится именно на последнем из вышеперечисленных подходов. В настоящее время подстанционные компьютеры относят к категории критически важного оборудования и включают их в программу предупредительного технического обслуживания .

Многие операторы подстанций и системные интеграторы также включают технические требования к вычислительному оборудованию в свои тендерные спецификации. Например, важной частью конкурсных требований являются поддержка необходимых значений загрузки ЦП и использования памяти компьютерами, задействованными в процессах обработки данных и коммуникации на подстанциях. Некоторые типовые требования, указываемые в тендерах, представлены в следующей таблице:

Стратегия предупредительного технического обслуживания эффективно и в полном объёме внедряется в том случае, если персонал обладает знаниями, навыками и временем, необходимыми для выполнения соответствующих мероприятий. Стратегия предупредительного ТО позволяет систематически выполнять ремонт и восстановление оборудования в запланированном порядке и иметь при этом запас времени на поставку требуемых для ремонта материалов, таким образом снижая потребность в наличии определенного набора ключевых запасных компонентов. Поскольку работы по техническому обслуживанию выполняются только тогда, когда это необходимо, то также имеет место увеличение производственной мощности объекта. Хотя для перехода на предупредительное ТО и необходимы начальные инвестиции в диагностическое оборудование, программное обеспечение и обучение персонала, выгода от использования этого вида техобслуживания быстро перевешивает указанные расходы. Такой подход к техническому обслуживанию общепризнанно является наилучшим вариантом для критически важного подстанционного оборудования.

Каким образом реализуется предупредительное ТО на подстанциях

В настоящее время большинство компьютеров поставляется со встроенными средствами мониторинга аппаратной части. Эта функция реализована на уровне BIOS или как часть операционной системы.

Мониторинг аппаратной части на уровне BIOS

Большинство компонентов современного компьютера содержит датчики, контролирующие такие параметры, как температура, потребляемая мощность и скорость вращения вентиляторов. Одним из вариантов считывания значений этих параметров является мониторинг аппаратной части на уровне BIOS. Однако доступ к BIOS вы можете получить только на этапе загрузки компьютера.

Мониторинг производительности

Ограниченная функциональность средств мониторинга производительности системы, которую предлагают операционные системы Windows и Linux, обычно распространяется только на температуру системы и некоторые другие параметры, чего может быть недостаточно для реализации стратегии предупредительного технического обслуживания.

Windows

Выберите вкладку Performance (Быстродействие) в Диспетчере задач (Task Manager) Windows для просмотра динамики производительности вашего компьютера.

Linux

Ниже представлены некоторые инструменты операционной системы Linux, которые можно запускать с помощью командной строки и использовать для мониторинга показателей вашего компьютера. 

• VmStat – Статистика виртуальной памяти.
• Iotop – Мониторинг ввода/вывода диска Linux.
• Monitorix – Мониторинг системы и сети.
• Collectl – Высокопроизводительный инструмент мониторинга формата все в одном.

Ключом к организации корректного предупредительного техобслуживания компьютеров является применение функции мониторинга аппаратной части в BIOS и средств мониторинга производительности, входящих в состав операционной системы, чтобы определять статус ключевых компонентов и использовать инструмент для непрерывного контроля этих значений. Пользователи должны уметь определять пороговые значения для ключевых компонентов компьютера и контролировать состояние этих компонентов с учетом заданных пороговых значений. Если параметры ключевых компонентов превышают пороговые значения, то система должна быть запрограммирована автоматически выдавать сигнал тревоги.

Тем не менее, большая часть решений, доступных сегодня на рынке, может контролировать только системную температуру и некоторые другие параметры, которых явно недостаточно для воплощения полноценной стратегии предупредительного технического обслуживания для компьютеров ЦПС. Более того, многие системы не предоставляют пользователям возможность определять пороговые значения для ключевых компонентов компьютера, а также могут не располагать функцией аварийной сигнализации. Если на вашей подстанции используется предупредительное техническое обслуживание, то самым простым подходом будет использовать существующие средства мониторинга для считывания параметров ключевых компонентов компьютеров и для последующего ввода этих данных в имеющуюся систему предупредительного ТО. Таким образом, система сможет выдавать аварийные сигналы, отталкиваясь от заданных пороговых значений для этих ответственных компонентов.

Решение компании Моха

Решение по предупредительному техобслуживанию от компании Моха (т.н. Proactive Self-Maintenance – проактивное самостоятельное ТО) включает следующие компоненты:

• • служебное ПО (утилита) проактивного мониторинга,
  • централизованное решение по проактивной дистанционной аварийной сигнализации.

Утилита проактивного мониторинга

Служебное программное обеспечение компании Moxa – Proactive Monitoring – это занимающая мало места, использующая небольшой объем вычислительных ресурсов и легкая в использовании утилита, которая позволяет вам отслеживать целый ряд системных параметров.

В Proactive Monitoring для контроля ключевых компонентов вашего компьютера используются датчики аппаратных средств, расположенные на материнской плате производства Моха. Вы можете просматривать текущие значения параметров для интересующих компонентов компьютера, просто нажимая соответствующие кнопки в интерфейсе пользователя. Для контроля важных компонентов применяются определяемые пользователем индикаторы соответствующего оборудования (KPI). Визуальная и/или звуковая сигнализация запускается автоматически при срабатывании реле или фиксации внутренних системных прерываний SNMP, когда значения индикаторов KPI превышают свои пороговые величины. Для операторов это очень удобно, поскольку позволяет заранее распланировать мероприятия по техническому обслуживанию и не отключать систему непосредственно до начала ТО.

Централизованное проактивное решение по дистанционной аварийной сигнализации на базе Ethernet от компании Моха 

Готовое к применению проактивное решение по аварийной сигнализации от компании Моха имеет следующие преимущества:

• • Централизованная визуальная/звуковая аварийная сигнализация на щите управления (ОПУ) через Ethernet.
  • Для нужд сигнализации на компьютере не требуется установка выходных реле.
  • Нет ограничений по использованию кабеля.
  • Комбинированные внутрисистемные прерывания SNMP (ловушки) позволяют фиксировать системные ошибки более быстро и точно.

Централизованное проактивное решение по дистанционной аварийной сигнализации для подстанции

Централизованное проактивное решение по дистанционной аварийной сигнализации для групп подстанций

Выводы

В настоящее время подстанционные системы активно задействованы во внедрении цифровой автоматики на объектах. Эта тенденция поддерживается прогрессом информационных технологий, которые предоставляют операторам подстанций возможности по оцифровке работы подстанции, расширению коммуникационных интерфейсов вплоть до первичного оборудования подстанции, а также возможности более эффективного мониторинга и управления. Вычислительному оборудованию отведена важнейшая роль в деле создания цифровых подстанций, а адекватные стратегии технического обслуживания помогают увеличить срок службы этого оборудования. Подход к техническому обслуживанию компьютеров на подстанциях все больше смещается в сторону предупредительного ТО (также известного как техническое обслуживание по текущему состоянию). Хорошо организованный график предупредительного техобслуживания позволяет заранее предусмотреть необходимость проведения соответствующих мероприятий, что в итоге приводит к оптимизации затрат времени, повышению надежности оборудования и сокращению затрат на техническое обслуживание.

По всем вопросам относительно устройств, производимых компанией Moxa, обращайтесь Ivan.Lopukhov@moxa.com.