В настоящей статье рассматривается вопрос применения основных требований, предъявляемых к автоматизированным системам управления технологическим процессом в рамках ведения нагрузочного режима оперативным персоналом на подстанциях переменного тока, напряжением 110 кВ и выше. Аспекты формирования системы.
Ключевые слова: электроэнергетика, автоматизированная система управления, переключения.
Исходя из [1] промышленно технологический комплекс, включающий в себя автоматизированную систему управления технологическим процессом подстанции переменного тока (далее — ПТК АСУТП ПС) должен содержать в себе функционал, позволяющий решать следующие задачи:
– визуализация главной однолинейной схемы с нормальным и текущим положением коммутационного оборудования для оперативного или релейного персонала;
– формирование окна замеров протекающих величин через измеряемые точки (приборы учета и измерительные трансформаторы тока). Формирование отчетных таблиц, дорасчетов и графиков (трендов) по выбранному значению;
– аварийная сигнализация, срабатывающая по определенным данным режимом процессам, при условии выхода контролируемого значения в точке замера на допустимые для него пределы;
– мониторинг состояния оборудования по средствам опроса основных узлов контроля, а также учет качества поставляемой или преобразуемой электроэнергии;
– дистанционное управление и изменение текущего положения для силовых выключателей, разъединителей и заземляющих ножей, по средствам воздействия на соответствующее оборудование (устройства сетевой автоматики и прочее);
– формирование журнала событий, полученного при опросе оборудования, как в режиме нормальной эксплуатации, так и в режиме технологического нарушения;
– передача аварийных осциллограмм и журналов событий с устройств релейной защиты и автоматики;
– отображение и сигнализация изменений электрических схем, происходящих в процессе ведения технологического режима.
Принимая во внимания требования к ПТК АСУТП ПС в части регистрирования параметров, файлов конфигурации, документов или иных других вещах, которые необходимы для оформления справки по результатам расследования работы устройств и оборудования, как режиме нормальной эксплуатации, так и в режиме технологического нарушения [2], можно заключить, что АСУТП ПС должна контролировать:
– терминалы, панели, шкафы релейной защиты и сетевой автоматики;
– устройства локальной и системной противоаварийной автоматик;
– терминалы, ведущие непрерывную регистрацию, заведенных в них, параметров режима;
– состояние периферийных систем первичного оборудования, в том числе основных технических узлов (как в первичной сети, так и в цепях управления);
– отчетную базу данных о предыдущей эксплуатации оборудования, в том числе и бланки переключений, бланки ввода/вывода оборудования, журнал релейных событий, оперативный журнал, журнал переговоров и д.
На основании вышеизложенного, с учетом ряда преимуществ, указанных в [1], можно сделать вывод, что АСУ ТП в будущем станет главным инструментом для проведения оперативных переключений без привлечения большого количества персонала, который бы подвергался воздействию поражающих вредных факторов переменного тока.
Структурно, АСУ ТП можно подразделить на два уровня:
– верхний;
– нижний.
Сведем структурные данные в таблицу 1.
Таблица 1
Классическая архитектура АСУТП
|
Иерархия уровня |
Описание функций |
|
Нижний уровень |
На этом уровне периферийные устройства (так называемые контроллеры) АСУТП в режиме реального времени и беспрерывно производят формирование таблиц с замерами контролируемых параметров режима, а также производят управляющие воздействия по ведению режима (технологического процесса). После чего, по средства коммутаторов передают измеренную информацию на верхний уровень. |
|
Верхний уровень |
На этом уровне физически и технологически расположены: — серверы системы, которые выступают в качестве некоторого архива для хранения базы данных не только от фиксирующих контроллеров, но для алгоритмов управляющих воздействий; — станции оператора, которые используются для отрисовки схемы главных электрических соединений с уже заложенными в него изображениями положений коммутационных аппаратов, таблиц замеров, журналов событий и т. д., таким образом, выступая в качестве некоторого «мини-изображения» всей ПС. |
В качестве аппаратных средств в ПТК АСУТП принято использовать:
– контроллеры;
– соединительные провода, шлюзы, кабели;
– модули цифрового интерфейса;
– операторские станции и серверы системы;
– сети.
В качестве программных средств в ПТК АСУТП принято использовать:
– общедоступные или узконаправленные операционные системы;
– САПР по направлению;
– протоколы формирования баз данных по сбору информации.
АСУ ТП ПС должна строиться с учетом следующих требований и технических решений:
– интегрирование различных иных систем контроля с учетом используемых протоколов для связи в единую систему без выявления конфликтных ситуации (системы ПА, СА и РЗА);
– адаптация функционального набора, который объединен единой логикой или задачами в отдельный модуль;
– использование единого подхода к отображению технологической информации на мнемосхеме АРМ;
– выдача типовых последовательностей действий и алгоритмов для дальнейшей работы оперативного персонала по ликвидации технологического нарушения, а также разработка самостоятельных бланков переключению по возвращению аварийной схемы в нормальную;
– оптимизация вывода аварийной и предупредительной сигнализации;
– контроль за состоянием температуры окружающей среды, а также других технологических систем в рамках ПС, например, давление в системе пожарного водоснабжения, фиксирование состояние работы вентиляционных систем притяжного оборудования и других систем;
– следование прописанным в программной части последовательностям действий, которые включают в себя информацию из типовых бланков по переключения оперативного персонала, для уменьшения человеческого участия в управлении технологическим процессом, с последующей передачей данной функции на уровень диспетчера;
– управление и изменение текущего положения, с учетом особенностей эксплуатации, любых приводных систем, в том числе задвижек насосов систем пожаротушения и других, описанных выше;
– формирование единой для всех систем базы данных;
– контроль за состоянием систем включения резервного питания, как для устройств РЗА, так и для самой АСУТП (при потере основного питания в работы должны включаться инверторы);
– расчет режимов аварийной нагрузки, на случай пропажи собственных нужд переменного напряжения до прибытия ремонтной бригады или до окончания восстановительных работ;
– формирование отчетных таблиц, содержащих информацию в рамках компетенций того или иного персонала на своих рабочих местах;
– обеспечение системного контроля за состоянием оборудования условиях функционального отказа с целью проведения анализа и предложения по решению данного нарушения.
Таким образом, считаю, что основными целями применения ПТК АСУТП на ПС является с одной стороны повышение надежности при переключениях или ликвидации технологических нарушений, путем уменьшения рисков, связанных с ошибкой оперативного персонала ПС, с другой стороны реализация процесса повышения наблюдаемости за системами объекта, что непременно в дальнейшем ведет к улучшению качества электроэнергии.
Литература:
- Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления; Машиностроение — М., 2020. — 448 c.
- Солодов А. В. Линейные системы автоматического управления с переменными параметрами; Государственное издательство физико-математической литературы — М., 2019. — 324 c.
