Рост систем, в частности энергетических, с которыми имеет дело человек, привел к трудностям в переработке человеком информации. Поэтому возникла необходимость повышения эффективности процесса обработки информации при управлении техническими и экономическими процессами.
Потребность совершенствования и оптимизации процессов технологии в технике и экономике необходима для уменьшения затрат человеческого труда на управление. Именно совокупность технических средств вместе с ЭВМ может повысить эффективность управления. Электронная вычислительная машина выступает в качестве средства накопления, запоминания и быстрой переработки информации. Все функции ЭВМ могут выполнять только при помощи математических программ, заданных человеком.
Автоматизированная система управления (АСУ) — это система, в которой для получения и обработки информации, а также для управления, используются различные автоматические устройства, но главные функции управления выполняются человеком. Термин «автоматизированная» подразумевает обязательное и основное участие людей. Такую систему часто называют человеко-машинной или эргатической. Эти системы значительно повышают эффективность управления, от которого напрямую зависит экономическая эффективность, поскольку управление содержит в себе техническую и экономическую части.
АСУ в энергетике — электрическая часть электростанций
Создание мощных гидравлических и тепловых электростанций, развитие атомной энергетики, сооружение дальних электропередач сверхвысокого напряжения очень сильно усложняет задачи оперативно-диспетчерского управления как отдельными энергоблоками, так и всей энергосистемой страны (ЕЭС).
Основные направления совершенствования технологического и экономического управления — это развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) энергоблоков, автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), широкое использование вычислительной техники, создание систем автоматического управления нормальными и аварийными режимами на базе микро-ЭВМ.
Информация о работе энергоблоков выдается при расчете технико-экономических показателей (ТЭП). Но ТЭП рассчитываются исходя из показателей прошлого времени и становятся бесполезными в наиболее сложных ситуациях — при быстро меняющихся параметрах процесса.
Для обеспечения стабильной работы объектов следует выбрать оптимальные условия управления устройствами противоаварийной автоматики (УПА) и системами автоматического регулирования (САР). Аварийная ситуация чаще всего приводит к резкому дисбалансу мощности в энергосистеме. На первом этапе возникают сильные колебания режимных параметров, вследствие чего может произойти нарушение динамической устойчивости. Этот процесс длится 5–10 секунд.
На втором этапе происходит неспешное изменение частоты, которое приводит к перераспределению потоков мощности, в результате, через 30–300 секунд может произойти нарушение статической устойчивости послеаварийных режимов.
Для решения задачи управления с надежным сохранением устойчивости послеаварийных режимов рассматривается ряд вопросов: моделирование аварийных ситуаций, моделирование переходных процессов, выбор эффективного критерия для анализа постоянной устойчивости, разработка методов управления послеаварийными режимами.
Для правильного выбора управляющих воздействий, обеспечивающих работоспособность энергосистемы, необходим анализ установившихся послеаварийных режимов.
Применение микро-ЭВМ и микропроцессоров является одним лучших условий в автоматизации оперативно-диспетчерского управления.
Основными достоинствами микро-ЭВМ являются высокая надежность, относительно небольшая стоимость, простота обслуживания, достаточно большая производительность и объем оперативной памяти.
С помощью микропроцессоров можно полностью обеспечить межуровневый обмен всей оперативной информацией, заменить установленные на объединенном диспетчерском управлении (ОДУ) и на центральном диспетчерском управлении (ЦДУ) полукомплекты устройств телемеханики, разгрузить мини-ЭВМ от процедур работы с устройствами телемеханики и сэкономить оперативную память ЭВМ путем исключения программ-драйверов различных устройств телемеханики.
В настоящий момент на многих энергетических объектах, таких как ГЭС и ТЭС, установлены управляющие вычислительные комплексы (УВК) для автоматического управления технологическими процессами (ТП): производства и распределения электроэнергии.
Основные задачи управления: автоматизация оперативных диспетчерских решений в аварийных режимах и регулирование электрических параметров режима. На энергетических объектах УВК строятся на базе современных мини- ЭВМ АСВТ М-6000 и СМЭВМ.
Проводимые мероприятия включают в себя построение комплекса технических средств (КТС) и разработку специального математического обеспечения, которое осуществляет стабилизацию системы управления при выходе из строя отдельных элементов КТС.
Общая структура КТС АСУ ТП, выполненной на базе АСВТ М-6000, представлена на рис.1
Рис. 1. Структура комплекса технических средств АСУ ТП ГЭС
НСС — начальник смены станции; РМД — рабочее место диспетчера; ЦГД — цветной графический дисплей; ФК — функциональная клавиатура; ПкК — полноклавишная клавиатура; РС — разветвитель сопряжения; МКУВ — модуль кодового управления бесконтактный; ДР — дуплексный регистр; КПДП — канал прямого доступа в память; МВвИС — модуль ввода инициативных сигналов; МБПД — модуль быстрой передачи данных; УСО — устройство сопряжения с объектом; АРС — адаптер разветвителя сопряжения.
Принцип работы двухмашинного УВК. Одна ЭВМ назначается основной и решает задачи оперативного управления режимами ТП в темпе производства. Вторая ЭВМ решает информационные задачи и обеспечивает связь начальника смены станции с системой. При выходе из строя любой ЭВМ, оставшаяся в работе машина выполняет обе функции. Любая ЭВМ может быть ведомой или ведущей, переключение осуществляется оператором или автоматически.
Представленный двухмашинный КТС внедрен на АСУ ТП Боткинской ГЭС. Он решает информационные задачи и задачи прямого цифрового управления ТП. Комплекс технических средств проводит оптимизацию режимов, регулирование активной и реактивной мощности, выполняет функции противоаварийного управления.
Отраслевые автоматизированные системы управления
Отраслевая автоматизированная система управления(ОАСУ)- это ряд административных и экономико-математических методов, средств вычислительной техники и связи, которые позволяют органам управления министерств и ведомств вести оптимальное руководство отраслью.
ОАСУ характеризуют большое число источников информации, а также их географическое распределение.
Задачи ОАСУ: оптимизация текущих и предстоящих планов развития предприятий промышленности, повышение темпов развития отдельных отраслей этой промышленности, совершенствование состава промышленных комплексов и др. Решение задач осуществляется благодаря традиционным процедурам обработки данных и выводе их в виде машинных программ. В ОАСУ основная часть информации остается в памяти ЭВМ и участвует в процессе планово-экономических расчетов.
Рис. 2. Составляющие части ОАСУ
Отраслевая автоматизированная система управления состоит из функциональной и обеспечивающей частей. Функциональная часть вбирает комплекс экономических и организационных методов, которые обеспечивают решение задач оперативного и перспективного планирования, учета и анализа технико-экономических показателей. Обеспечивающая часть включает информационное, техническое, программное и другие виды обеспечения, которые характерны для любой автоматизированной информационной системы организационного типа.
Литература:
- http://forca.ru, URL: http://forca.ru/knigi/arhivy/elektricheskaya-chast-elektrostanciy-102.html
- «Гидроэлектростанции» — В. И. Брызгалов, Л. А. Гордон, Красноярск, 2002г.
- http://foraenergy.ru, URL: http://foraenergy.ru/1–8-1-avtomatizirovannye-sistemy-upravleniya-asu-dolzhny-obespechivat-reshenie-zadach/
- http://engineeringsystems.ru, URL: http://engineeringsystems.ru/gidroelektrostancii/asu-v-energetike.php
- http://ngpedia.ru, URL: http://www.ngpedia.ru/id428291p1.html
- «Электрическая часть электростанций и подстанций» (Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования). — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978.
