ООО «НК «РОСНЕФТЬ»-НТЦ» - 70 лет!
УДК 622.276.012:654
© В.В. Четвериков, В.Б. Самарский, 2013
Принципы и основные технические решения при проектировании систем связи на нефтегазовых месторождениях Северо-Восточной Сибири
В.В. Четвериков, В.Б. Самарский, к.т.н. (ООО «НК «Роснефть»-НТЦ»)
Адрес для связи: vbsamarskiy@rn-ntc.ru
Ключевые слова: цифровая радиорелейная линия (ЦРРЛ), транкинговая связь, система широкополосного беспроводного радиодоступа (СШРД), система спутниковой связи (СС), автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП), распределенная система управления технологическим процессом (РСУ).
Principles and main design solutions in the course of engineering for oil and gas fields in North-Western Siberia
V.V. Chetverikov, V.B. Samarskiy (Rosneft-NTC LLC, RF, Krasnodar) E-mail: vbsamarskiy@rn-ntc.ru
Key words: digital relay line, trunked communication system, broadband wireless access system, satellite communication system, integrated control and safety system, distributed control system.
The article is devoted to problematic aspects of communication system selection for oil and gas fields in North-Western Siberia and technical solutions' feasibility in the course of design. The issues discussed herein are: designing radio relay system, satellite communication system, C/Ku band, TETRA Terrestrial Trunked Radio, broadband wireless access system and trunked mobile VHF communication system. Qualitative indicator values are given in the article for communication systems under design. The article contains oilfield transportation network selection issues based on digital relay line and engineering implementation thereof based on SDH and PDH hierarchy, when various communication systems are integrated by STM-1 technology.
Стратегическая значимость добычи углеводородного сырья для динамичного развития экономики народного хозяйства РФ, а также территориальная разобщенность объектов добычи, подготовки и транспорта нефти, особенно в условиях Северо-Восточной Сибири, обусловливают достаточно жесткие требования к таким характеристикам системы связи нефтяных и газовых месторождений, как надежность, пропускная способность и скорость передачи данных, мультисервисность. В значительной степени эти характеристики также связаны с уровнями автоматизации производственных процессов и промышленной безопасности объектов ТЭК. Одной из основных тенденций проектирования объектов обустройства нефтегазовых месторождений является соблюдение принципа «безлюдной технологии» с высоким уровнем безопасности.
Для обеспечения соответствия проектируемых месторождений указанным требованиям система связи должна быть реализована на базе цифровых каналов, способных передавать значительное число сигналов контроля и управления (до 60 000), контуров управления (DCS) и безопасности (ESD) технологических процессов, а также одновременно принимать и передавать до 30 000 сигналов в контурах систем технического обслуживания (СТОиР) и управления производственными процессами (MES).
Широкий круг задач, решаемых техническим персоналом в процессе эксплуатации объектов нефтяных месторождений, а также нормативные требования МЧС РФ, пожарной службы РФ и отраслевые нормы обусловливают необходимость дополнительной организации телефонных каналов и каналов тональной частоты для передачи голосовых сообщений и др. Корпоративные требования обусловливает необходимость создания радиорелейных каналов для обеспечения внутренней связи, а
также спутниковых каналов связи для реализации приложений ERP и MES. Решение задачи мультисервисности системы связи в условиях проектирования нефтяных или газовых месторождений возможно только на основе проектирования комплексных систем связи, обеспечивающих передачу данных, голоса, видеоизображений, почтовых сообщений, бухгалтерских приложений, приложений уровня MES, ERP и др.
В статье рассмотрены вопросы реализации принципа комплексности системы связи нефтегазового месторождения, ее технической применимости, приведена оценка эффективности системы на основе численных значений качественных показателей. Структурная схема организации связи нефтегазового месторождения приведена на рис. 1
Рассматриваемая комплексная система связи нефтегазового месторождения состоит из следующих подсистем:
- цифровой радиорелейной связи (ЦРРС);
- спутниковой связи ( С и Ku - диапазонов);
- системы широкополосного радиодоступа (СШРД)
- системы транкинговой связи стандарта TETRA;
- подвижной УКВ радиосвязи.
Цифровая радиорелейная связь
Проектируемая система радиорелейной связи нефтегазового месторождения предназначена для реализации высокоскоростных цифровых каналов связи и создания транспортной сети проектируемого месторождения. Она является составной частью единой сети связи и построена на основе магистральной ЦРРЛ протяженностью более 500 км. Радиорелейная связь включает 23 промежуточных радиорелейных станций (ПРС), одну узловую радиорелейную (УРС) и одну оконечную радиорелейную (ОРС) станции, которые работают в частотном диапазоне 7250-7550 МГц. УРС и ОРС размещены в начале и
Рис. 1. Структурная схема организации связи на нефтегазовом месторождении
конце магистрального нефтепровода (МН), ПРС - вдоль трассы МН на площадках линейных задвижек и площадках системы обнаружения дефектов (СОД), а также на площадках узлов связи нефтеперекачивающих станций (НПС).
На участке УРС-1 - ОРС-1 проектом предусмотрена реализация ЦРРЛ по схеме резервирования - 2+0 с пропускной способностью 155 Мбит/с на оборудовании SDH (InterLink 7GHz) производства компании Nera, обеспечивающем цифровой поток 2 Мбит/с. На данном участке ЦРРЛ обеспечивает транспорт потоков для системы телемеханики МН. Протяженность максимального пролета составляет 31,2 км, минимального - 11,97 км, средняя протяженность пролета - 23,4 км. Для обеспечения возможности передачи технологической информации распределительной системы управления (РСУ) технологическим процессом между площадками подготовки нефти проектом предусмотрена ЦРРЛ на участке УРС-1 - Площадка Ю - Площадка С - УРС-1, реализованная в виде «кольца» по схеме резервирования 1+0. Проектом для этого «кольца» предусмотрено радиорелейное оборудование PDH (Evalution 7GHz) производства компании Nera, обеспечивающее пропускную способность каналов 12x2 Мбит/с с интерфейсом Ethernet. Скорость передачи в канале по интерфейсу Ethernet составляет 8 Мбит/с. В настоящее время общая пропускная способность «кольца» составляет 40 Мбит/c, планируется ее доведение до 140 Мбит/с.
Особые климатические, инженерно-геологические и гидрологические условия прохождения трассы ЦРРЛ, а также высокие требования к ее техническим характеристикам обусловили необходимость детального расчета качественных показателей ЦРРЛ и обоснованный выбор необходимого оборудования и способа организации транспортного модуля.
Основные характеристики используемого оборудования приведены в табл. 1.
Таблица 1
Оборудование
Параметры SDH PDH
(InterLink 7GHz) (Evalution 7GHz)
Диапазон частот, ГГц 7,2-7,6 7,2-7,6
Скорость передачи, Мбит/с 155 40
Мощность передатчика, дБм 28 26
Чувствительность, дБм 72 79,5
Коэффициент усиления антенны, дБи 37 30,7
Качественные характеристики коэффициента искаженных секунд SESR на всех пролетах участка УРС-1 - ОРС-1 проектируемой ЦРРЛ приведены на рис. 2.
7
¡р 6 о 5 It 4
ЕС г.
1Л 1
Ш ,
to
1 о
1
sJ\
5 10 15 20
Порядковый номер интервала между ПРС
25
Рис. 2. Нормированный (1) и расчетный (2) коэффициенты секунд со значительным числом ошибок SESR на интервалах ЦРРЛ
Качественные характеристики коэффициента неготовности Анг на всех пролетах участка УРС-1 - ОРС-1 проектируемой ЦРРЛ приведены на рис. 3.
1,0 1,6 1.4 f 1.2 о 1 "l 0,8 0,6 0.4
о,г о
1
.——
1 г 3 4 5 6 7 в э Порядковый номер интервала между ПРС
Рис. 3. Нормированный (1) и расчетный (2) коэффициенты неготовности на интервалах ЦРРЛ
Расчет приведенных качественных показателей выполнен в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53363-2009. Анализ численных значений качественных показателей ЦРРЛ позволяет сделать вывод о том, что они соответствуют требуемым нормам и позволяют обеспечить на основе выбранной технологии STM-1 с заданным качеством связи прием и передачу данных:
- АСУ Б площадочных объектов нефтегазового месторождения;
- телемеханики узлов линейных задвижек МН;
- системы обнаружения утечек (СОУ) между основным и резервным диспетчерскими пунктами системы управления месторождения;
- тональных сообщений системы оперативного диспетчерского управления и оповещения;
- тональных сообщений системы автоматической телефонной связи.
Обоснование выбора типа технологии транспортной сети системы связи нефтегазового месторождения обусловлено в первую очередь требованиями программно-технического комплекса (ПТК) к скорости передачи данных каналов связи АСУ ТП. Для обеспечения работоспособности АСУ ТП проектируемого месторождения одним из требований корректной работы ПТК является предоставление каналов связи 100 Мбит/с как внутри зоны (для объектов подготовки и транспорта нефти), так и для реализации межзонного обмена (между технологическими площадками) в рамках АСУ ТП месторождения в целом.
Система спутниковой связи С- и ^-диапазонов
С-диапазон. Для резервирования радиорелейных каналов связи между площадками НПС и диспетчерскими пунктами управления нефтегазового месторождения и передачи технологической информации между объектами управления (площадки линейных задвижек, узлы приема-запуска СОД, НПС) проектом предусмотрена система спутниковой связи с установкой С-диапазона. Терминальные земные станции спутниковой связи (ЗССС) «Стандарт Б-1» установлены на площадке УРС-1 и площадках НПС 2-4. Центральная ЗССС «Стандарт Б-3» установлена в центральном офисе компании. Применение спутниковой связи С-диапазона позволит реализовать сеть передачи данных по топологии «звезда» с возможностью обмена технологической
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.