Главная >  Потенциал энергии 

 

Комплексная автоматизация департамента энергоснабжения. Промышленная энергетика №2 2001 г.

 

Булаев Ю.В., Табаков В.А., Еськин В.В.

 

Целесообразность комплексной автоматизации обусловлена тесной информационной связью указанных задач.

 

Комплексная автоматизация департамента энергоснабжения промышленного предприятия подразумевает связанное, исполненное в едином информационном поле, решение ряда задач которое должно в конечном итоге привести к повышению эффективности работы служб эксплуатации, ремонта, РЗА, учета. Задачи, решаемые при автоматизации департамента, определяются функциональными обязанностями персонала:
диспетчерское управление электроснабжением,
учет и контроль качества электроэнергии,
ведение базы данных оборудования,
расчеты электрических величин и параметров релейной защиты,
планирование и выполнение технического обслуживания и ремонта оборудования.

 

Автоматизированные системы и оборудование автоматизации энергоснабжения отечественного производства, как правило, предназначены для решения задач отдельных служб департамента энергоснабжения, но не департамента в целом.

 

В настоящей статье делается попытка обозначить тенденции развития средств автоматизации систем энергоснабжения промышленных предприятий, а также возможности создания на основе современных аппаратных и программных средств комплексной АСУЭ.

 

В течение последних лет было разработано и появилось на рынке средств автоматизации большое количество отечественных АСКУЭ нового поколения, оттеснив традиционные системы на индукционных счетчиках с оптоэлектроннным датчиком и контроллером-сумматором. Основным достоинством последних является их невысокая стоимость, что не может перевесить таких недостатков, как информационный аскетизм, нестабильная работа оптоэлектронных датчиков на малых нагрузках.

 

Среди систем зарубежного производства необходимо отметить комплексную АСУЭ MicroSCADA, (“ABB Substation Automation Oy”). В ней реализованы функции учета электроэнергии, диспетчерского управления, а также ряд прикладных задач – ведение базы данных по оборудованию, расчет токов КЗ, моделирование переключений, управление работой оперативно-выездных бригад. Система ориентирована на применение средств автоматизации, выпускаемых подразделениями ABB - электронных счетчиков, устройств защиты и автоматики, контроллеров, коммуникационного оборудования. Следует заметить, что высокая стоимость как оборудования, так и программного обеспечения системы ограничивают круг ее потенциальных пользователей крупными корпорациями.

 

В первом случае программное обеспечение АСКУЭ осуществляет сбор данных со счетчиков и формирует таблицы результатов в фиксированных форматах. АСКУЭ управляет работой счетчиков и контролирует их функционирование. На клиента системы возлагается задача просмотра, обработки и распечатки результатов широко распространенными программными средствами (например, Microsoft Office). Одним из клиентов системы является энергосбытовая организация, осуществляющая дистанционный контроль потребления энергии.

 

АСКУЭ нового поколения построены на электронных счетчиках электрической энергии и объединенных в вычислительную сеть компьютерах со специализированным программным обеспечением. Среди существующих систем можно выделить два подхода к представлению данных для конечных пользователей.

 

Похожее решение предлагается Инженерным центром комплексной автоматизации (ИЦКА), разработавшим DDE-сервер для счетчиков серии Альфа. DDE-сервер реализован в виде службы MS Windows NT 4.0 и может работать с группами счетчиков, подключенных к разным портам компьютера. Кроме считывания результатов, драйвер позволяет проводить диагностику и программирование счетчиков. Как вариант, авторы предлагают интеграцию счетчиков в SCADA систему Trace Mode (операционная система QNX).

 

К системам с такой структурой можно отнести КТС УИС (НПФ «НЕОН»). Опрос групп счетчиков Альфа (АББ ВЭИ Метроника) выполняется заранее запрограммированными контроллерами, данные из контроллеров сохраняются в базе данных АСКУЭ. Программное обеспечение для удаленного программирования контроллеров также входит в систему.

 

К таким АСКУЭ относится система “АльфаСмарт” (АББ ВЭИ Метроника), которая включает в себя электронные счетчики (ЕвроАльфа, АльфаПлюс, Дельта), специализированные контроллеры для обмена информацией с группами счетчиков и компьютеры с АРМ, объединенные в вычислительную сеть.

 

Другой подход к построению АСКУЭ предусматривает наличие готового автоматизированного рабочего места (АРМ). Как правило, функциональность АРМ не ограничена функцией учета. АСКУЭ выполняет также функции оперативного контроля потребления и качества электроэнергии, краткосрочного прогноза превышения заявленного максимума, расчет энергетического баланса.

 

В сторону расширения функциональности активно развивается известная система Ток-С (СКБ Амрита). Этот комплекс также поддерживает теперь опрос электронных счетчиков (АББ ВЭИ Метроника, Нижегородский завод им. Фрунзе) по цифровому каналу связи. Применена СУБД MS Access97.

 

Другой пример АСКУЭ с широкой функциональностью - система учета и оперативного контроля потребления электроэнергии “Е1-Энергоучет” (Фирма ИКТ). Структура системы двухуровневая (электронные счетчики ЕвроАльфа, АльфаПлюс с цифровыми каналами связии компьютеры с АРМ). Система реализована в архитектуре клиент-сервер и поддерживает произвольное количество клиентских компьютеров с АРМ, в том числе подключенных к сети с помощью средств удаленного доступа. Для хранения данных в зависимости от масштаба задачи могут быть выбраны СУБД MS Access97, MS SQL Server, Sybase. В системе реализована диагностика счетчиков.

 

В соответствии с ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” должно производиться одновременно и непрерывно во всех фазах измерения следующих нормируемых параметров качества электроэнергии:
установившееся отклонение частоты;
установившееся отклонение напряжения;
коэффициент искажения синусоидальности напряжения;
коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;
коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности;
коэффициентов несимметрии напряжения по нулевой последовательности;
длительности провала напряжения.

 

В настоящее время обязательным компонентом АСКУЭ становятсяприборы измерения качества электроэнергии, устанавливаемые на вводах ГПП предприятия.

 

В качестве прибора с элементами контроля качества энергии может быть использован счетчик ЕвроАльфа серии 1.1 или АльфаПлюс. Счетчик ЕвроАльфа позволяет осуществлять контроль следующих параметров:
Потребляемый ток фаз A,B,C,
Напряжения фазные A,B,C,
Частота сети,
Углы векторов напряжений и токов.

 

Приборы должны работать в трехфазных электрических сетях частоты 50 Гц, с номинальными межфазными напряжениями 380В непосредственно, а также 6 кВ и выше при использовании трансформаторов напряжения.

 

На все указанные параметры могут быть заданы предельные значения, выход за которые фиксируется в журнале событий. Время передачи полного перечня параметров качества электроэнергии в АСКУЭ для одного счетчика составляет десятки секунд для однократного измерения.

 

Дополнительные контролируемые параметры счетчика АльфаПлюс:
Гармонический состав (15 гармоник),
Коэффициент искажения синусоидальности.

 

Современныеавтоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ), как правило, строятся на базе SCADA систем, и включают дополнительный набор инструментов, достаточный для быстрого внедрения системы. Такие системы можно считать открытыми, хорошо подходящими для интеграции в комплексную АСУЭ, поскольку современные SCADA снабжены стандартными интерфейсами обмена данными (OPC, ODBC, VBA) и инструментами API.

 

Ряд отечественных производителей в соответствии с ГОСТ 13109-97 выпускают специализированные приборы измерения и регистрации показателей качества и вспомогательных параметров электрической энергии. Среди них можно выделить ЭРИС-КЭ.01 (ООО Энергоконтроль , ООО ЛАРС , Московский Энергетический институт), Ресурс-UF (НПФ «Энерготехника»), Парма РК 6.05 (ООО Парма ). Измерители показателей качества электроэнергии оснащены последовательными интерфейсами связи с компьютером.

 

Современныеаварийные регистраторы представляют собой компьютеры в промышленном исполнении с необходимым набором интерфейсов ввода-вывода. В них, как правило, реализованы следующие функции:
цифровое осциллографирование аварийных переходных процессов,
регистрация дискретных сигналов,
определение вида и расстояния до К.З.,
спонтанная или по запросу передача информации в центральные службы по последовательному интерфейсу или Ethernet.

 

По такому принципу построены АСДУ «Диск-110» (Sterling ® Group S.A.), “Е1-Энергоучет” (Фирма ИКТ).

 

Перспективным, с точки зрения реализуемой функциональности при автоматизации подстанций, является применение устройств микропроцессорной защиты. С одной стороны, они в той или иной степени реализуют функции аварийного регистратора, с другой – предоставляют широкие возможности для оперативной дистанционной настройки параметров защиты и могут быть использованы в системе диспетчерского управления. Отечественная промышленность выпускает комплектные устройства защиты, управления и автоматики присоединений серии SPAC800 (АББ Реле Чебоксары), БМРЗ(НТЦ «Механотроника»).

 

Среди регистраторов, обладающих такими характеристиками, система «Нева» (НПФ Энергосоюз), «Черный ящик» (НПЦ Госан), ПАРМА РП 4.07 (ООО «Парма»), РЭС-3 (Прософт-Е), АУРА-М (ООО «Свей»).

 

Авторам не удалось найти информационную систему отечественного производства, обладающую такой функциональностью. Имеется большое число программ, реализующих одну из функций, например, расчет токов короткого замыкания и параметров релейной защиты – ТКЗ-3000, РТКЗ-2.0 (НИИ Энергетики, г. Новочеркасск) и др.

 

Информационная система АСУЭ выполняет функции:
ведение базы данных оборудования системы энергоснабжения,
ведение архивов по ремонту оборудования,
подготовка, распечатка нарядов на выполнение работ,
расчет электрических величин и параметров релейной защиты,
моделирование работы электрической сети (совместно с АСДУ).

 

Интегрирующим звеном системы, обеспечивающим целостность, непротиворечивость данных и эффективное информационное взаимодействие подсистем является центральная конфигурационная реляционная база данных КБД. В ней содержатся сведения об иерархии объектов системы энергоснабжения предприятия и данные о каждом из этих объектов в ракурсе каждой подсистемы. Заметим, что для управления всеми упомянутыми ниже базами данных используется одна СУБД. В зависимости от масштаба решаемых задач могут быть применены, например, Microsoft SQL Server, Sybase или Oracle.

 

В настоящее время благодаря унификации оборудования автоматизации и интерфейсов обмена данными имеется реальная возможность объединения отдельных систем автоматизации департамента энергоснабжения предприятия в комплексную АСУЭ. Структурная схема такой АСУЭ и принципы информационного взаимодействия ее компонентов приведены на рис. АСУЭ включает подсистемы учета электроэнергии, оперативного диспетчерского управления, информационную.

 

Диспетчерская подсистема реализована на базе высокопроизводительного современного программного обеспечения SCADA общего назначения, при этом для реализации специфики задачи применены специально разработанные надстройки:
комплект моделей для всех типов основного оборудования (трансформаторы, линии, шины и т.п) , включающий ветви базы данных реального времени и соответствующие им анимированные графические элементы,
настройки для подсистем тревог и архивации,
шаблоны отчетов,
примеры экранных форм и пр.

 

Подсистема учета, выполняющая коммерческий и технический учет, контроль качества поступающей электроэнергии, имеет двухуровневую структуру. Нижний уровень системы составляют электронные счетчики и микропроцессорные приборы измерения качества электроэнергии, объединенные в многоадресные коммуникационные сети и при помощи каналообразующей аппаратуры (модемы, радиомодемы, ретрансляторы) подключены к серверу АСУЭ. Задача сканирования подсистемы учета в соответствии с описанием объекта и расписанием в КБД осуществляет периодическую доставку данных и их сохранение в реляционной базе данных учета БДУ. АРМ учета установлены на компьютерах, подключенных к серверу АСУЭ по вычислительной сети предприятия либо при помощи каналообразующего оборудования (например, АРМ, установленный в энергосбытовой организации). АРМ учета предполагают авторизованный доступ к данным с несколькими уровнями авторизации.

 

Ядром системы является база данных реального времени. Задача сканирования обеспечивает двунаправленный обмен данными между базой данных и устройствами ввода-вывода (PLC, RTU). Время обновления данных для быстро изменяющихся параметров составляет доли секунды. Системы SCADA имеют задачи сканирования как для стандартных протоколов (OPC, DDE), так и специализированные – для обширной номенклатуры контроллеров ведущих производителей. Исторические данные, предназначенные для долговременного хранения, пересылаются в архивную реляционную базу данных диспетчерской системы БДД. Компьютеры с АРМ диспетчера соединяются с сервером АСДУ по локальной вычислительной сети.

 

Рис.1 Структура комплексной АСУЭ.

 

Наличие специальной надстройки для SCADA позволяет оптимизировать процесс внедрения и сопровождения системы. Настройка всех специфичных параметров элементов схемы электроснабжения осуществляется вне системы SCADA с рабочего места администратора и сохраняется в КБД. Так, например, для ввода понизительной подстанции заполняются поля параметров:
наличие разъединителей и заземляющих ножей,
коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока,
пороговое (максимальное) значение тока для системы тревог,
привязка параметров базы данных ко входным/выходным сигналам контроллеров, установленных на объекте.

 

Аварийные регистраторы также включаются в диспетчерскую систему, однако осциллограммы развития аварийных ситуаций хранятся не в БДРВ, а в архивной базе данных БДД.

 

На основании настроек КБД программное обеспечение производит автоматическую генерацию файла для загрузки БДРВ в формате системы SCADA. При его загрузке из набора шаблонов создается реальная БДРВ с привязками задачи сканирования к указанным контроллерам. Автоматически выполняется генерация рабочих экранов диспетчера с внесением на них и соответствующих графических элементов.

 

Заметим, что последняя, наиболее трудоемкая операция по распределению контролируемых сигналов на модулях УСО контроллера может быть выполнена автоматически. Тем самым с минимальными трудозатратами создается значительная часть Технического проекта диспетчерской системы – руководство для монтажа оборудования на объектах.

 

Различие логических (и часто – физических) протоколов счетчиков, измерителей качества, регистраторов и контроллеров не позволяет использовать единую сеть сбора данных на объекте автоматизации, и требует организацию нескольких параллельных каналов связи с объектом. Это обстоятельство существенно удорожает проект, а при необходимости применения радиоканала связи ставит под вопрос саму возможность такого технического решения.

 

Пакеты SCADA позволяют как загружать БДРВ полностью, так и подгружать отдельные ее ветви. Последнее наиболее удобно при развитии системы для добавления новых объектов.

 

В рамках описанной концепции комплексной АСУЭ Фирма ИКТ проводит развитие предлагаемых ей продуктов для автоматизации департамента энергоснабжения. Каждый проект, проводимый фирмой, выполняется таким образом, чтобы при последующем развитии система коммерческого учета или оперативного диспетчерского управления была органично расширена до комплексной АСУЭ.

 

При комплексной автоматизации подстанций целесообразно применять мультиплексоры каналов данных, например, выпускаемые RAD Communications, Patton и другими ведущими производителями. Несколько линий связи с различными физическими и логическими протоколами объединяются в единый канал связи, на ответной стороне производится обратная операция – разделение. Общий канал связи при этом может иметь протокол RS232, Ethernet, E1, T Для передачи данных по общему каналу от объекта к диспетчерскому пункту применяется каналообразующее оборудование – Ethernet радиомост, модем выделенной линии или другое, что определяется при проектировании системы.

 



 

Нужна программа масштаба ГОЭЛРО. Обращение к президенту и правительству Российской Федерации. Новая страница 1. 3. Стандартизация и нетрадиционная. Новый супер яркий светодиодный и.

 

Главная >  Потенциал энергии 

0.0176