Новая концепция АСУТП в электросетях. Что предлагает компания ДЭП.
Казалось бы, системы автоматизации управления, телемеханики и диспетчеризации в электроснабжении существуют настолько давно, что придумать в этой области нечто новое уже и невозможно. Шкафы телемеханики, шкафы релейной защиты, ЦППС, диспетчерские щиты – все эти вещи уже стали неотъемлемой частью любого района электрических сетей. С внедрением компьютерных технологий районные диспетчерские пункты стали активно комплектоваться и специализированным программным обеспечением, приспособленным для работы с тем или иным оборудованием.
И тем не менее, как известно, предела совершенству не существует. А потому даже в этой давно освоенной сфере существуют возможности для определенных инноваций, об одной из которых и пойдет речь в данной статье.
Отечественный разработчик систем АСУТП, диспетчеризации, учета энергоресурсов и прочих систем подобного рода, московская компания ДЭП, создатель хорошо зарекомендовавшего себя информационного, измерительного и управляющего комплекса «Деконт», предлагает новый подход к построению АСУТП объектами электроснабжения. Как и все системы на базе «Деконт», это многоуровневая система, на каждом из уровней которой решается своя часть задач, требуемых от данной АСУТП.
Но прежде, чем перейти к детальному рассмотрению уровней системы, хотелось бы отметить, какие именно преимущества и инновации представляет новый подход. Здесь можно выделить два основных момента:
- Унификация оборудования и протоколов. Это давно известное достоинство едва ли не всех автоматизированных систем на базе комплекса «Деконт». Применительно к данной ситуации, стоит отметить, что до сих пор телемеханика на ТП, РП 10 кВ выполнялась на оборудовании производства одной фирмы, релейная защита – на другой, а учет электроэнергии – на третьей. После чего неизбежно возникали проблемы согласования, стыковки, совместимости как на аппаратном, так и на программном уровне. Решение вышеуказанных задач телемеханики, релейной защиты и учета электроэнергии на обооудовании одной фирмы (компании ДЭП), которое составляет единый программно-технический комплекс АСУТП подстанции, значительно упрощает как разработку, монтаж и наладку, так и последующее обслуживание системы. 2.
- Применение микропроцессорных защит РЗА-33 в автоматизированной системе диспетчеризации управления. Если в подсистеме телемеханики задача удаленного, то есть с диспетчерского пункта, управления решена давно, то в релейной защите до сих пор была возможность удаленно проводить только мониторинг параметров. Все изменения в параметрах устройств релейной защиты возможно было проводить только по месту. В системе нового типа этой проблемы нет. Применение контроллеров релейной защиты, входящих в состав комплекса «Деконт», позволяет при необходимости задать любой параметр и подать любую команду через специализированное диспетчерское ПО, установленное на компьютерах районного диспетчерского пункта.
На этом вводную часть можно закончить, и перейти к рассмотрению вопроса, из чего же состоит АСУТП нового типа, на какие уровни подразделяется, какие задачи решаются на каждом из этих уровней, поговорить об аппаратном исполнении и о вышеупомянутом специализированном диспетчерском ПО.
Состав АСУТП. Уровни, структурные элементы, используемое оборудование.
Рассматривая структуру автоматизированной системы управления объектами электроснабжения, нетрудно выделить несколько основных логических уровней.
На самом нижнем уровне осуществляется управление ячейкой. Управление ячейкой подразумевает три основных функции: телемеханику, релейную защиту и учет электроэнергии (технический и/или коммерческий).
Для реализации функций телемеханики и релейной защиты в состав АСУТП входит блок микропроцессорной защиты РЗА-33 ( который мы назовем также контроллером ячейки) с помощью которого обеспечивается телемеханика ячейки, а также реализуются любые необходимые алгоритмы релейной защиты, такие, как максимально-токовая защита (МТЗ), защита от замыкания на землю, защита по повышению и понижению напряжения, УРОВ, ЛЗШ и пр.
РЗА-33 осуществляет измерение токов и напряжений по всем фазам, передает сигналы срабатывания релейной защиты, осуществляет управление выключателем ячейки. Кроме того, устройство имеет по 8 каналов дискретного ввода и дискретного вывода, что позволяет подключить при необходимости дополнительные сигналы телемеханики. Встроенный интерфейс RS-485 дает возможность интегрировать РЗА-33 в технологическую сеть и установить информационный обмен с более высокими уровнями управления.
Рис.1. Схема управления ячейкой.
Энергоучет в такой системе реализуется с применением отдельных модулей, точность измерений которых несколько выше, чем у контроллеров ячеек. Это либо модули учета электроэнергии ЕМ3 и построенные на их базе многоканальные электросчетчики ДЕКОНТ-ЕМ, либо же сертифицированные устройства учета, драйверы которых поддерживаются контроллерами «Деконт» (СЭТ, ПСЧ, Меркурий и т.п.).
На втором уровне осуществляется управление РП как единым целым. Для этой цели на каждом объекте устанавливается контроллер РП. Его функции – объединение в единую сеть всех РЗА-33 (контроллеров ячеек) и модулей электроучета, сбор и передача в общую технологическую сеть системы сигналов телемеханики, работы релейной защиты, выполнение команд ТУ диспетчера, реализации алгоритмов АВР, УРОВ, ЛЗШ.
В рассматриваемом примере в качестве контроллера РП используется базовый программируемый контроллер из состава комплекса «Деконт» – «Деконт-А9». Возможности его хорошо известны, поэтому напомним вкратце лишь самое основное. «Деконт-А(« – свободно программируемый многофункциональный промышленный контроллер, имеющий широкие коммуникационные возможности. В числе встроенных интерфейсов контроллера входят Rs-485 и Ethernet, а наличие двух разъемов под сменные интерфейсные платы позволяет контроллеру работать с самыми разнообразными каналами связи.
Благодаря тому, что «Деконт-А9» является свободно программируемым устройством, стандартный набор функций АСУТП объектов электросетей при необходимости могут быть легко дополнены.
При этом зачастую введение таких дополнительных возможностей (например, обработки каких-то дополнительных сигналов телемеханики) не потребует написания ни единой строки программного кода – все действия по расширению возможностей выполняются путем простого конфигурирования контроллера. Правда, здесь следует отметить, что по требованию нормативной документации на системы управления объектами электросетей, контроллер РП программируется только на выполнение своих функций – взаимодействия с устройствами РЗА и АВР объекта. Все остальные задачи – УСПД для устройств энергоучета, взаимодействие с дополнительными модулями ввода-вывода, связь с верхними уровнями АСУТП – решаются путем установки дополнительного контроллера «Деконт-А9». Контроллер РП подключается к этому контроллеру – назовем его контроллером УСПД – по отдельному интерфейсу Rs-485.
В качестве такого расширения возможностей можно привести пример задачи, которую заказчик часто ставит при разработке системы – контроль доступа в РП с помощью датчика открытия дверей. В этом случае в состав системы вводится стандартный дискретного модуль ввода «Деконт», а в контроллере прописывается обработка соответствующего телесигнала.
Другой пример введения дополнительных сигналов и даже алгоритмов – когда РП совмещен также и с ТП. В этом случае все задачи, связанные с контролем и управлением трансформаторами, также реализуются на вышеупомянутом дополнительном контроллере.
Рис 2. Структурная схема системы управления РП.
Третьим уровнем АСТУП является система связи между отдельными РП (вернее, их контроллерами) и диспетчерским пунктом.
Благодаря уникальным широким коммуникационным возможностям базового контроллера «Декнот-А9», на этом уровне возможно применение самых разнообразных способов передачи данных. Самым простым является использование линий связи Ethernet – встроенный Ethernet-интерфейс имеется на контроллере «Деконт-А9», да и любой современный компьютер им оборудован. В этом случае обычно на диспетчерском пункте устанавливается сетевой Ethernet-концентратор (hub-device или аналогичное устройство), объединяющий линии связи от всех РП в составе системы и выводящий их на сервер диспетчерского пункта (см. ниже). Однако, подобное решение, безусловно, не является единственным. Возможно применение GSM/GPRS каналов, физических линий, радиоканалов и прочих видов линий связи.
Например, при внедрении АСУТП на РП Одинцовских электросетей Московской области, подсистема линий связи была реализована с применением модемов для передачи по GSM-каналам. Впоследствии, когда заказчик смог предоставить для линий связи оптоволоконную сеть, GSM-модемы были заменены этими оптоволоконными линиями с интерфейсом Ethernet, а на диспетчерском пункте был установлен соответствующий коммутатор. Другой пример – ряд РП и ТП в Восточных Электросетях Московской области, где контроллеры на объектах связывались с диспетчерским пунктом с использованием радиостанций и радиомодемов.
Наконец, четвертый, самый верхний уровень АСУТП – это диспетчерский пункт и компьютер (в общем случае – компьютеры) со специализированным ПО АРМ диспетчера. Этот уровень мы рассмотрим ниже, в отдельном разделе.
На рисунке 3 изображена общая схема АСУТП со всеми входящими в нее уровнями управления.
Рис. 3. Структурная схема АСУТП.
Аппаратное исполнение и физическая реализация.
Теперь стоит сказать несколько слов о физической реализации всех устройств, входящих в состав описываемой АСУТП. Известно, что контроллеры «Деконт» и модули на своих объектах устанавливаются в составе комплектных шкафов автоматики, и АСУТП в электроснабжении не является исключением.
Контроллер РП и контроллер УСПД устанавливаются в одном шкафу (рис.4), в котором также размещаются, при необходимости, дополнительные модули ввода-вывода «Деконт». Относительно модулей учета электроэнергии возможны разные варианты – ЕМ3 выпускаются в двух конструктивных видах. При шкафном исполнении, модули также монтируются в шкафу автоматики, при выносном – каждый модуль устанавливается на «свою» ячейку. Кроме того, по требованиям нормативной документации шкаф автоматики обязательно содержит два блока питания – с целью резервирования.
Рис. 4. Шкаф автоматики с контроллерами «Деконт» для РП.
Устройства РЗА-33 совместно с блоками питания токовыми поставляются в отдельном релейном шкафу РЗА-33 (рис. 5) или на релейной панели РЗА-33, по требованию заказчика и в зависимости от типа высоковольтной ячейки. Этот способ поставки удобен тем, что упрощается монтаж подключений устройства в ячейке.
Рис. 5. Шкаф автоматики РЗА.
Существуют также разные варианты поставки и подключения релейных шкафов (панелей) РЗА-33, зависящие от типа самой ячейки и исполнения выключателя (масляный или вакуумный).
Верхний уровень системы. ПО АРМ диспетчера.
Вернемся теперь к описанию уровней системы и рассмотрим подробно, как организуется в рассматриваемой АСУТП верхний уровень, физически обычно представляющий собой районный диспетчерский пункт (РДП).
При описании систем на базе комплекса «Деконт» обычно отмечается, что верхним уровнем в системе является автоматизированное рабочее место диспетчера (АРМ), представляющее собой компьютер, на котором выполняется специализированная программа АРМ. Однако в общем случае это не совсем верно, в частности для РДП электросетей. Дело в том, что район электросети включает в себя много разных служб – диспетчерскую, службу телемеханики, службу релейной защиты и прочее. И каждая из этих служб должна иметь разный доступ к той или иной информации. Программное обеспечение АРМ компании ДЭП позволяет разграничить этот доступ.
Вместо одного компьютера, на РДП организуется локальная сеть. В нашей статье мы, разумеется, не касаемся вопросов, связанных с устройством компьютерных сетей, поэтому отметим лишь основные моменты. Информация, собранная на нижних уровнях контроллерами РП, через систему связи поступает на сервер диспетчерского пункта. Сервер предоставляет доступ к этой информации рабочим станциям отдельных служб – и именно на этих рабочих станциях выполняется специализированная программа АРМ. Таким образом, вместо одного рабочего места диспетчера, мы имеем АРМ службы телемеханики, АРМ службы релейной защиты, АРМ диспетчера, АРМ службы АСКУЭ и т.п. Структурную схему верхнего уровня можно видеть на рисунке 3.
Программа АРМ диспетчера, выполняющаяся на рабочих станциях – одна и та же, и она содержит несколько технологических экранов, отвечающих потребностям различных служб – основной экран с перечнем входящих в систему РП, схему подстанции с показаниями устройств РЗА и приборов энергоучета, экран сигналов телемеханики и прочее. Экраны АРМ представлены на рис.6.
Рис. 6. Экраны программы АРМ.
Доступ сотрудников разных служб к данным разграничивается путем введения системы регистрации пользователей с назначением паролей и привилегий доступа по категориям, таким, как «Диспетчер», «Релейщик», «Наладчик» и пр. Например, диспетчер имеет доступ ко всем экранам в режиме просмотра, сотрудник службы телемеханики – к экрану телесигналов с правом ручного удаленного управления, сотрудники службы релейной защиты – единственные, кто могут получить доступ к панели управления устройством РЗА-33 (вызывается со схемы подстанции, представлена на рис. 7) и изменять уставки алгоритмов защиты.
Рис.7. Панель управления РЗА-33.
Наконец, в составе АСУТП на верхнем уровне обязательно база данных системы, так как одна из его функций – ведение архивов, предоставление отчетов, графиков и сводок. Архивы могут сохраняться как на сервере, так и на специально выделенной рабочей станции.
Оцените статью!