Автоматизированная система управления технологическим процессом

метки: Управление, Автоматизированный, Технологический, Процесс, Контроль, Система, Оборудование, Уровень

Автоматизированная система управления технологическим процессом

АСУ ТП

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — это комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях.

Под АСУ ТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт. Здесь важно сделать акцент на слове «автоматизированная». Под этим подразумевается, что система управления отнюдь не полностью автономна (самостоятельна), и требуется участие человека (оператора) для реализации определенных задач. Напротив, системы автоматического управления (САУ) предназначены для работы без какого-либо контроля со стороны человека и полностью автономны. Очень важно понимать эту принципиальную разницу между АСУ и САУ.

Составными частями АСУТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства, связанные в единый комплекс. Как правило АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.

Функции, выполняемые АСУ ТП.

АСУ ТП предназначается для:

• повышение оперативности управления, эффективности и надежности работы автоматизированной системы;
• снижение косвенных затрат на эксплуатацию удаленных объектов;
• своевременное координирование действий подразделений предприятия;
• обеспечение руководителей и ИТР персонала информацией, необходимой для принятия эффективных решений управления и планирования;
• обеспечение оптимальных решений работы технологического оборудования;
• полное протоколирование всех штатных и нештатных ситуаций, а также действий операторов АРМ.

АСУ ТП обеспечивает выполнение всех функций современных автоматизированных систем: информационно-измерительные функции; информационно-расчетные функции; функции технологических защит и блокировок; функции автоматического регулирования; функции дистанционного управления; функции программно-логического управления; функции проверок и диагностики оборудования АСУ ТП.

Разработка и создание подсистемы защиты для автоматизированной ...

... системы. 2. Назначение и цели создания системы Данный курсовой проект направлен на разработку подсистемы защиты информации для автоматизированной системы ... В автоматизированной системе используются следующие виды выходной информации: 1) Экранные формы - для управления системой, отображения ... действий пользователя в период его работы с системой Функция «Контроль целостности» подразделяется на задачи ...

АСУ ТП строится по иерархическому принципу, в котором, как правило, выделяют три вида иерархии:

• концептуальную иерархию целей;
• функциональную иерархию решений (алгоритмов);
• организационную иерархию управляющих звеньев.

Иерархия целей образует три уровня. Первый уровень содержит цели, реализуемые в локальных системах управления, цели второго уровня реализуются в групповых системах управления, цели третьего верхнего уровня в центральном посту управления энергетической установки.

Организационная иерархия строится с соблюдением принципа единства управления, с четким разграничением прав на принятие решений между автоматическим управляющим устройством (АУУ) и человеком-оператором. Со стороны вышележащих уровней управления необходим контроль и коррекция ошибок оператора и АУУ. Управляющие звенья должны обладать самостоятельностью в пределах предоставленных им функций. Этот принцип позволяет сократить обмен информацией между уровнями и использовать наиболее экономичные способы координации в АСУ ТП.

Самостоятельность локальных систем управления (ЛСУ) обеспечивается выбором оптимальных алгоритмов управления резервом, наличием устройств защиты и блокировки, применением самонастройки (адаптации), а также использованием взаимных компенсирующих связей между ЛСУ одной функциональной группы технических средств.

Концептуальная иерархия целей электростанции и функциональная иерархия решений совместно с изложенными принципами организационной иерархии позволяют получить функциональную и конструктивную структуру АСУ ТП электростанции. Функциональная структура АСУ ТП должна обеспечивать высокую надежность процессов управления.

Этому требованию в наибольшей мере отвечает принцип постепенного наращивания функциональных возможностей и качеств системы управления. Конструктивная структура АСУ ТП и ее подсистем строится из условий обеспечения максимальной надежности и экономичности. В процессе проектирования обосновываются также с технико-экономической стороны возможности использования модулей и базовых структур цифрового и аналогового управления, элементная база, необходимый уровень стандартизации и унификации элементов, узлов и блоков и многие другие вопросы конструкции и эксплуатации систем.

АСУ ТП имеет деление, учитывающее специфику технологических процессов объекта управления. Электростанция условно делится на функциональные узлы, которые характеризуются относительной автономией технологических задач, выполняемых ими. Структура алгоритмов управления, а также видеограммы экранных изображений учитывают разграничение функциональных узлов. Это создает модульную структуру системы с хорошей обозримостью технических средств, алгоритмов управления и способов общения персонала с системой. Этим также достигается упрощение наладки, освоения ее персоналом и последующей эксплуатации.

Правила безопасности при эксплуатации систем теплоснабжения

... и самого потребителя (системы отопления, горячего и системы вентиляции ). Назначение и область применения Правил Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов ... абсолютную безопасность деятельности не возможно предпринять. Правила безопасности при эксплуатации систем теплоснабжения Системы теплоснабжения включают источники тепла ( теплогенерирующие установки - паровые ...

Сформулированные в настоящей статье принципы построения и функции соответствует структура, которую будем называть типовой.

автоматизация технологический вычислительный комплекс

Типовая схема АСУ ТП

Верхний уровень системы обеспечивает взаимодействие оператора с управляемым технологическим оборудованием электростанции, организует работу системы и подготовку массивов информации для использования ее неоперативным административно-техническим персоналом станции. Верхний уровень представлен компьютером АРМ оператора и сервером.

АРМ оператора размещается в оперативном контуре электростанции. АРМ предназначено для: визуализации параметров ТП, дистанционного управления исполнительными устройствами, ввода заданий регуляторам, просмотра отдельных протоколов, отчетов и сводок, включения или отключения управляющих подсистем (авторегулирования, автоматического включения резерва, функционально-группового управления и др.).

В качестве графического интерфейса использован программный пакет MS Internet Explorer, Netscape Navigator. На нем выполняются такие задачи, как проведение диагностики технических средств ПЛК, архивирование данных на долговременных носителях, формирование и просмотр отчетов и сводок, модификация параметров алгоритмов в контроллерах и другие.

Нижний уровень выполняет сбор, ввод и обработку аналоговой и дискретной информации в ПЛК, формирует и отрабатывает дискретные управляющие воздействия на агрегаты, а также осуществляет регулирование по различным законам и решает задачи защиты. Он включает контроллеры, объединенные дублированной сетью Ethernet, а также вспомогательное оборудование, обеспечивающее промежуточное усиление сигналов и другие вспомогательные функции. Нижний уровень также выполняет отдельные функции защит и автоматического управления при отсутствии связи с верхним уровнем. Компьютеры верхнего уровня и контроллеры объединены дублированной сетью Internet. Помимо основной системы выполнена и не программируемая резервная система, предназначенная для ручного управления электроагрегатов и их остановки при отказе АСУ ТП.

В целом АСУ ТП должна проектироваться с использованием системного подхода, выражающегося в том, что вопросы выбора структуры и принципов построения автоматических систем, вопросы обеспечения надежности и качества, удобства эксплуатации должны решаться в их взаимосвязи и с учетом экономических факторов, массогабаритных характеристик, опыта эксплуатации подобных систем, трудоемкости обслуживания.

АСУ ТП ТЭС

В настоящее время АСУ ТП ТЭС должна быть ориентирована на развитие в качестве неотъемлемой структурной единицы ИОАСУ-Энергия.

Объектом управления АСУ ТП ТЭС должны являться энергоблоки и общестанционное оборудование — электротехническое и собственных нужд (топливоподача, водоподготовка и пр.) — эксплуатируемые в маневренных режимах. Характерной особенностью объекта управления для АСУ ТП ТЭС являются его техническая сложность и многопараметричность.

Система управления объектом представляет собой рассредоточенную территориально и функционально систему автоматов и средств дистанционного управления, позволяющих персоналу ТЭС участвовать в ведении технологического процесса частично или, в случае необходимости, полностью.

Целью создания АСУ ТП ТЭС является повышение надежности и экономичности эксплуатации оборудования ТЭС, обеспечение возможности участия ТЭС в решении задач ИОАСУ-Энергия, облегчение условий работы и сокращение численности эксплуатационного персонала ТЭС.

PDM системы управления информацией об изделиях в процессе производства» ...

... введен уровень доступа для каждого участника на каждом этапе работ над изделием. Таким образом, PDM системы перешли от задачи управления данными о проекте к задаче управления жизненным ... и расширенного архива этих объектов. Модуль Workflow Management («Управление технологиями») позволяет создать базу данных о проведении работ, помогает руководить процессами производства, отслеживая пакет заданий ...

АСУ ТП ТЭС осуществляет обмен информацией с АСОУ ТЭС, образуя вместе с ней интегрированную АСУ ТЭС — единую программно-техническую систему, являющуюся нижним уровнем иерархии ИОАСУ-Энергия.

Структурно-функционально АСУ ТП ТЭС представляет собой многоуровневую систему с двумя уровнями управления: общестанционным и блочным. На каждом из этих уровней АСУ ТП ТЭС объединяет различные функциональные подсистемы, обеспечивая их функциональную, информационную и техническую совместимость, максимальную унификацию принимаемых решений и однородность используемых программных и технических средств. Технические требования к АСУ ТП ТЭС изложены в разработанных в 1987 г. организациями Минэнерго «Общих технических требованиях к АСУ ТП тепловых электростанций», согласованных с Минприбором.

Назначение общестанционного уровня АСУ ТП ТЭС:

• объединение всех подсистем АСУ ТП общестанционного и блочного уровней управления в единую АСУ ТП ТЭС;
• взаимодействие с АСДУ энергосистемы (ОИУК, ЦС АРЧМ, ЦС АРРМ, ЦСПА) через средства телемеханики и передачи данных, установленные на ТЭС, и прием аналоговой и дискретной информации от датчиков, характеризующих режим работы энергосистемы;
• расчет, распределение и выдача энергоблокам заданий по активной и реактивной мощности в нормальных и аварийных режимах;
• управление общестанционным электротехническим оборудованием и общестанционным оборудованием собственных нужд;
• взаимодействие с блочным уровнем АСУ ТП;
• взаимодействие с АСОУ ТЭС;
• руководство и оперативное управление электростанцией с ЦЩУ;

— обеспечение информацией, необходимой для управления электростанцией, административно-управленческого и технического персонала (контроль режима работы ТЭС и основного оборудования, диагностика состояния основного оборудования, регистрация аварийных ситуаций, расчет ТЭП и энергетической характеристики ТЭС, ведение суточной ведомости и отчетной документации, хранение ретроспективной информации, подготовка оперативных переключений, учет выработанной, потребленной на собственные нужды и отпущенной в энергосистему и потребителям электроэнергии и др.).

Назначение блочного уровня АСУ ТП ТЭС:

• прием аналоговой и дискретной информации, характеризующей протекание технологического процесса и состояние оборудования;
• управление энергоблоком при его нормальной работе в регулировочном диапазоне нагрузок, при запланированных остановах и пусках из различных тепловых состояний, в аварийных режимах энергосистемы и на энергоблоке;
• взаимодействие с общестанционным уровнем АСУ ТП ТЭС;
• передача управляющих воздействий исполнительным механизмам, используемым для управления регулирующими органами основного и вспомогательного оборудования энергоблока;
• оперативное управление энергоблоком с БЩУ;

— обеспечение информацией, необходимой для управления энергоблоком, оперативного, технического и административного персонала, обслуживающего энергоблок (контроль режима работы энергоблока, диагностика состояния оборудования, регистрация аварийных ситуаций, расчет ТЭП и энергетической характеристики энергоблока, учет электроэнергии, выработанной энергоблоком, ведение оперативной документации и регистрация параметров и состояния по вызову оператора, хранение ретроспективной информации и др.).

Понятие и измерение информации

... 1.2 Измерение информации Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей - байт, причем 1 байт = 8 битов В международной системе СИ ... Мега» (106), «Гига» (109),… В компьютере информация кодируется с помощью двоичной знаковой системы, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n. 1 килобайт (Кбайт) = ...

Функции АСУ ТП ТЭС делятся на информационные и управляющие.

В соответствии с этим на каждом уровне управления в настоящее время выделяются информационная и управляющая подсистемы, каждая из которых содержит верхний уровень — вычислительный комплекс и нижний, так называемый I уровень, — управляющие автоматы и станции сбора и предварительной обработки информации. Верхний уровень выполняется территориально-централизованным или распределенным, и функционально-распределенным; нижний — распределенным и функционально, и территориально.

Вычислительный комплекс в общем случае содержит:

• станции сбора информации;
• станции обработки информации — ядро вычислительной системы;
• терминальные станции администрации (дисплея с клавиатурой) и оперативного дежурного персонала (дисплеи, клавиатуры, кнопки управления, мнемосхемы, табло аварийной и предупредительной сигнализации);
• устройства, обеспечивающие обмен информацией с другими вычислительными системами;
• инструментальную станцию, обеспечивающую автономную подготовку данных, изменение конфигурации представляемой информации и оснащенную оборудованием для подготовки данных и общения с вычислительной системой (накопителями, видеотерминалами и т.д.);
• сервисный пульт, обеспечивающий контроль работоспособности системы и перезапись в ППЗУ;
• устройство печати.

Нижний уровень информационной и управляющей подсистем содержит станции сбора информации, контроллеры, логические автоматы, традиционные средства дистанционного управления и отображения информации и пр.

АСУ ТП ТЭС связана с АСОУ ТЭС, решающей задачи управления кадрами, финансами, трудом и зарплатой, энергоремонтом, техническим развитием и т.д.

Информационное обеспечение АСУ ТП ТЭС должно отвечать требованиям ГОСТ. Система кодирования информации в АСУ ТП ТЭС должна учитывать необходимость обмена информацией с АСУО ТЭС и высшими уровнями иерархии ИОАСУ-Энергия. При разработке информационного обеспечения необходима высокая степень типизации для различных ТЭС.

Программное обеспечение должно быть разработано поставщиком системы как типовое для объектов с различным оборудованием с представлением возможности заказчику дополнять и изменять специальное программное обеспечение, используя, в частности, «технологический» язык программирования.

Существующее техническое обеспечение: на нижнем уровне — специализированный комплекс АСВТ, на верхнем — серийные ЭВМ М-6000, М-7000, СМ-2 позволило до настоящего времени внедрять только информационные подсистемы на блочном уровне АСУ ТП ТЭС.

Из намечаемых к выпуску технических средств для реализации АСУ ТП ТЭС в требуемом объеме применимы по показателям быстродействия, надежности и т.д. разработанные Минприбором управляющие вычислительные комплексы ПС-1001. При создании на их основе АСУ ТП ТЭС требуется разработка дополнительно:

• устройств гальванической развязки на уровне 1500 В сигналов от группы датчиков аналоговых и дискретных сигналов, обладающих помехоустойчивостью к высокочастотным и импульсным помехам амплитудой 2500 В;
• измерительных комплексов (быстродействующих) для измерения электрических параметров (тока, напряжения, активной и реактивной мощности, частоты, угла и др.) и системы их сопряжения с вычислительным комплексом;
• устройств, обеспечивающих сопряжение с исполнительными механизмами, на которые воздействует АСУ ТП ТЭС, или с устройствами управления, комплектно поставляемыми с основным оборудованием ТЭС;
• локальных сетей для обмена информацией между общестанционным и блочным уровнями АСУ ТП ТЭС;
• системы автоматизированного проектирования (САПР) чертежей вторичной коммутации АСУ ТП ТЭС (монтажных таблиц, кабельных журналов);
• методик и программ метрологической экспертизы АСУ ТП ТЭС.

В Минэнерго головной научно-исследовательской организацией в отрасли по АСУ ТП ТЭС является ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского. Функции заказчика новых объектов с АСУ ТП возлагаются на энергосистемы.

Структурированная кабельная система на оборудовании Nexans

... системы в первую очередь затрагивают изменения в новых технологиях передачи данных, сетевых и коммуникационных стандартах, моделях оборудования ... практически в полном соответствии с уровнями по классификации UL и ... электромагнитной совместимости. В 1988 году к работе по стандартизации подключилась Ассоциация телекоммуникаци­онной ... для построения вновь создаваемых СКС и одновременно было разрешено ...

Поставка основного оборудования, оснащенного однородными подсистемами АСУ ТП, должна вестись министерствами-поставщиками. Для действующих объектов уровень внедрения АСУ ТП для конкретных ТЭС должен быть определен с учетом срока предшествующей эксплуатации ее оборудования, состояния средств эксплуатации и существующих возможностей по изменению сложившейся практики эксплуатации ТЭС.

Разработка АСУ ТП ТЭС как единого программно-технического комплекса должна проводиться централизованно специализированными организациями Минприбора и Минэнерго в целях получения типовых решений. Только в этом случае может быть обеспечено высокое качество разработки и сокращение затрат на ее проведение. Привязка типовых решений к конкретным объектам может вестись децентрализованно.

АСУ ТП ТЭС должна разрабатываться совместно с АСОУ ТЭС в целях образования единой интегрированной АСУ ТЭС. Системный подход и разработка АСУ обоих типов позволит обеспечить экономию потребных суммарных трудовых и материальных затрат.

Для современных электростанций с мощными энергоблоками оснащение электростанций АСУ ТП ТЭС является технической необходимостью.

Для создания типовой распределенной АСУ ТП необходимо следующее:

• создание информационно-измерительных систем, включающих элементы автоматизированного контроля состояния каналов, их калибровки и метрологии;
• компоновка типовой технической структуры распределенной АСУ ТП блочного и станционного уровня на базе параллельных систем ПС-1001 и сети выносных микропроцессорных устройств;
• создание кольцевой локальной волоконно-оптической вычислительной сети с проработкой вопроса ее живучести;
• создание и управление базой данных распределенной АСУ ТП и в том числе оптимизация информационных потоков технологических данных между микропроцессорами и центральной ЭВМ;
• создание субкомплекса рабочего места машиниста энергоблока и компоновка схем индикации и видеотерминального отображения оперативных значений параметров;
• создание системы информационного обеспечения с контролем и анализом параметров котла, турбины, генератора, системы топливо обеспечения, водоподготовки, ОРУ, вспомогательного оборудования с общим объемом измеряемых данных не менее 6 тыс.

аналоговых и 4 — 5 тыс. дискретных сигналов;

Разработка системы автоматического управления трансформаторной подстанцией

... руководителей любого уровня. Структурная схема автоматизированной системы контроля в системе трансформаторных подстанций Трансформаторная подстанция - это электроустановка, предназначенная для преобразования ... управление электростанциями, подстанциями, линиями электропередачи и отдельными крупными установками потребителей. Диспетчерская служба призвана обеспечить бесперебойность и надёжность работы ...

• создание системы диагностики теплотехнического и электротехнического оборудования, в том числе вибродиагностики вращающихся механизмов, технического состояния электротехнического оборудования, состояния поверхностей нагрева котла и т.д.;
• создание системы управления технологическим процессом, реализующей принципы цифрового и супервизорного управления функциональными группами оборудования.

АСУ ТП ГЭС

Объектом управления АСУ ТП ГЭС является гидроэлектростанция со всем основным и вспомогательным оборудованием, гидротехническими сооружениями и электротехническим оборудованием подстанции и распределительных установок. Технологические процессы на ГЭС характеризуются относительной простотой, оборудование обладает высокой маневренностью. Поэтому гидростанции широко используются в энергосистемах как источники пиковой мощности и энергии, отличаются высокой степенью автоматизации основных технологических процессов.

С начала семидесятых годов ведется разработка АСУ ТП ГЭС на базе средств вычислительной техники. Первые системы управления были разработаны и внедрены на действующих Воткинской и Красноярской ГЭС. В дальнейшем велись разработки АСУ ТП для вновь проектируемых ГЭС. В настоящее время находятся в эксплуатации АСУ ТП Воткинской, Красноярской, Чиркейской, Колымской и Саяно-Шушенской ГЭС, ведется разработка систем управления для всех вновь проектируемых крупных станций и каскадов ГЭС.

Основными целями создания АСУ ТП ГЭС являются:

• увеличение выработки электроэнергии за счет оптимизации водно-энергетических и электрических режимов оборудования электростанции путем управления активными и реактивными мощностями и составом гидроагрегатов;
• повышение надежности эксплуатации основного и вспомогательного оборудования, а также гидротехнических сооружений, увеличение межремонтного и общего срока службы оборудования за счет полной автоматизации основных технологических процессов, контроля, диагностирования, обеспечения эксплуатационного персонала достоверной оперативной и статистической информацией;
• повышение надежности и экономичности работы энергосистем путем привлечения ГЭС к автоматическому управлению режимом работы энергосистем по активной и реактивной мощностям в нормальных и аварийных режимах.

АСУ ТП ГЭС строятся как иерархические системы и имеют обще станционный (верхний) уровень и агрегатный (нижний) уровень. В существующих и большинстве проектируемых системах управления агрегатный уровень выполняется на традиционных аналоговых и релейных технических средствах без использования вычислительной техники. Обще станционный уровень систем реализуется на средствах вычислительной техники и выполняет как информационные, так и управляющие функции. При этом все обще станционные функции могут совмещаться в одной ЭВМ или возлагаться на разные технические средства.

На обще станционную часть АСУ ТП, как правило, возлагаются следующие функции:

• информационные (централизованного контроля и вычислительные): сбор, регистрация и отображение аналоговой и дискретной информации о состоянии и параметрах оборудования, а также сигнализация о его неисправностях;
• обмен информацией с вышестоящей системой — АСДУ энергосистемы;
• расчет технико-экономических и водно-энергетических показателей работы станции, формирование и печать отчетной документации;
• плановые расчеты водно-энергетических режимов на предстоящие сутки и перспективу;
• контроль состояния гидротехнических сооружений;

• управляющие: автоматическое управление активной мощностью, автоматическое управление напряжением и реактивной мощностью;
• автоматическое управление количеством и составом гидроагрегатов;
• автоматическое управление оборудованием подстанций;
• автоматическое противоаварийное управление мощностью.

На агрегатном уровне должна осуществляться предварительная обработка аналоговой и дискретной информации о состоянии агрегата и его вспомогательного оборудования, ее достоверизация и передача на верхний уровень, а также прием управляющих команд и воздействий от общестанционного уровня.

Тяговая подстанция

... также, чтобы качество электрической энергии соответствовала установленным нормам. Грамотно эксплуатировать оборудование тяговой подстанции, уметь наблюдать и анализировать происходящие в нем процессы, при ... двумя разъединителями системой шин в двухпроводном исполнении, дополненной запасным выключателем и запасной шиной. 1.3 Описание назначения основных элементов схемы тяговой подстанции РУ - ...

К управляющим функциям агрегатного уровня относятся:

• автоматизация управления вспомогательным оборудованием (МНУ, компрессор, подача масла на смазку, устройство торможения и т.п.);
• автоматизация перевода агрегата из одного режима работы в другой (пуск, остановка, перевод в СК, аварийная остановка, ускоренный пуск);
• защита оборудования, аварийная и предупредительная сигнализация;
• автоматическое регулирование возбуждения;
• автоматическое регулирование частоты вращения и мощности;
• диагностика состояния турбины и генератора; вибрационный и тепловой контроль оборудования.

Программное обеспечение (ПО) АСУ ТП ГЭС состоит из системного и технологического. В качестве системного ПО используются стандартные операционные системы реального времени, поставляемые вместе с ЭВМ. Технологическое ПО строится по модульному принципу. Системное ПО должно позволять осуществлять независимую разработку отдельных программ, допускать расширение их состава, не зависеть от изменения состава технических средств. Все связи между задачами должны осуществляться через супервизор с обменом данными посредством унифицированной информации.

В настоящее время обще станционный уровень АСУ ТП ГЭС реализуется на базе резервированных микро- или мини ЭВМ, имеющих радиальные связи с устройствами автоматики нижнего уровня. Базовым техническим средством при этом является КТС НПО «Импульс» (Северодонецк): линия М-6000, СМ-2, СМ-1210, ТВСО, в перспективе ПС-1001, что обеспечивает преемственность алгоритмических и программных решений. В некоторых случаях применены комплексы ТА-100 (ЦНИИКА) совместно с ЭВМ типа СМ-2.

Наиболее перспективным для дальнейшего развития АСУ ТП ГЭС представляется магистрально-модульный принцип построения АСУ ТП, позволяющий создавать распределенные системы управления. Такие системы состоят из центрального ядра (общестанционного уровня), реализованного на базе мощной микро- или мини ЭВМ, локальной сети передачи данных (резервированная или кольцевая магистраль) и нижнего уровня — микропроцессорных контроллеров или станций управления по числу агрегатов и объектов управления. Для этих целей может служить управляющий комплекс ПС-1001.

Возможны также иерархические системы с радиальными связями на базе управляющего вычислительного комплекса СМ-2М (общестанционный уровень) и терминалов типа ТВСО (нижний уровень).

Автоматизация и диспетчеризация систем электроснабжения

... электростанций и подстанций 4.4 Унификация технических и программных средств АСДУ 5. Современные методы автоматизации диспетчерских пунктов промышленных предприятий 5.1 Инструментальное обеспечение систем диспетчерского управления 5.2.1 Основные виды микропроцессорных средств ...

Такими системами на ближайшую перспективу до освоения ПС-1001 предполагается оснащать вновь проектируемые ГЭС.

Головной организацией по разработке АСУ ГЭС является Ленгидропроект, выполняющий основной объем работ по проектированию, привязке технических средств и разработке системного и прикладного математического обеспечения для подавляющего большинства типов объектов.

АСУ ТП создаются на крупных, как правило, строящихся и реконструированных ГЭС и каскадах, обеспеченных плановым финансированием и материальными ресурсами.

В 1989 — 1992 гг. были включены в промышленную эксплуатацию АСУ ТП Вилюйской, Чиркейской, Криворожской, Зейской, Колымской ГЭС, Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса.

Внедрение АСУ ТП ГЭС обеспечивает повышение экономичности и надежности работы всего основного и вспомогательного оборудования электростанции, а также гидротехнических сооружений, существенно повышает культуру и уровень эксплуатации. Основными источниками экономии являются:

• повышение КПД ГЭС на 0,4 — 1% за счет оптимизации выбора состава агрегатов и экономичного распределения активной мощности между гидроагрегатами;
• повышение выработки ГЭС на 0,05-0,07% за счет оптимизации качества напряжения и распределения реактивной мощности;
• экономия топливных ресурсов энергосистемы за счет привлечения гидростанции к управлению режимом энергосистемы по частоте и мощности.

В рамках АСУ ТП ГЭС целесообразно создание экспертных систем, осуществляющих главным образом функции контроля и диагностики энергетического оборудования. Первые очереди таких систем, предназначенные для вибрационного контроля и диагностики крупных гидроагрегатов, были введены в эксплуатацию в 1992 — 1995 гг. (головные объекты: Саяно-Шушенская и Рогунская ГЭС, Днестровская ГАЭС).

Экспертные системы выполняют на базе персональных ЭВМ, связанных с агрегатными и общестанционными вычислительными комплексами.

АСУ ТП подстанций

Объектом управления автоматизированных систем управления технологическими процессами подстанций (АСУ ТП подстанций) являются распределительные подстанции с высшим напряжением 20 — 154 кВ, сетевые подстанции 220 — 330 — 500 кВ и подстанции сверхвысоких напряжений 750 — 1150 кВ.

Основной целью создания АСУ ТП подстанций является повышение надежности электроснабжения потребителей за счет сокращения числа аварий пути, их предупреждения и локализации, а также полного исключения ошибочных действий дежурного персонала. Решение данной задачи может быть осуществлено путем глубокой автоматизации функций управления подстанциями на базе использования электронно-вычислительных машин и в особенности микропроцессоров в качестве основных технических средств при построении систем управления и релейной защиты. Применение микропроцессорных систем позволяет автоматизировать многие (наиболее сложные) функции управления, контроля и релейной защиты и получить новое качество всей системы управления подстанций в целом.

Функциями управления и задачами АСУ ТП подстанций, которые должны быть автоматизированы, являются:

• аварийное управление — релейная защита и системная автоматика:
• релейная защита линий электропередачи;
• релейная защита автотрансформаторов и трансформаторов;
• релейная защита синхронных компенсаторов;
• релейная защита шин, фидеров питания потребителей;
• автоматическое повторное включение линий и трансформаторов;
• автоматическое восстановление схемы сети;
• автоматическое резервирование при отказе выключателей;
• автоматическая аварийная частотная разгрузка, частотное АПВ;
• автоматическое прекращение асинхронного хода и т.д., аварийное ограничение нагрузки, аварийное включение резервных источников, адаптивное управление коммутацией;
• технологическое управление:
• технологическое управление автотрансформатором (трансформатором), в том числе регулирование напряжения под нагрузкой с помощью РПН, регулирование температуры и нагрузки (ограничение перегрузки, контроль за ресурсом и т.д.);
• технологическое управление синхронными компенсаторами, в том числе пуск, остановка, групповое управление (регулирование) возбуждением, контроль перегрузки;
• технологическое управление установками пожаротушения;
• управление коммутационным оборудованием (выключатели, разъединители мощности, разъединители), в том числе дистанционное и телеуправление с диспетчерских пунктов, управление источниками питания;

• технологическое управление вспомогательными установками, в том числе компрессорного хозяйства, насосных установок, охранная сигнализация;
• управление режимами работы подстанции по методу задания графиков нагрузки, выбор регулирующих средств и управление уставками;
• оперативные переключения по бланкам для вывода оборудования в ремонт или технологические переключения;
• информационное обеспечение:
• измерение режимных параметров элементов подстанции, сигнализация о неисправностях и авариях, о действиях автоматических устройств — регистрация нарушений;
• регистрация событий в хронологическом порядке;
• контроль за электропотреблением (качество и количество);
• контроль и диагностика работы оборудования (определение ресурса выключателей, трансформаторов (автотрансформаторов) РПН;
• документирование — ведение суточной ведомости, ведомости событий, ведомости параметров, вышедших за предельные значения и др.;
• сбор, обработка и формирование необходимой информации диспетчеру верхнего уровня управления и посылка ее по каналам связи и др.

Организация систем управления оборудованием подстанций в соответствии с указанными функциями на базе микропроцессорных систем должна удовлетворять по крайней мере двум главным требованиям:

• надежность функционирования системы управления в целом и отдельных ее частей должна быть не ниже, чем в релейных системах сегодняшнего дня;
• стоимость всей системы в целом должна быть соизмерима с проектируемыми в настоящее время традиционными (релейными) системами.

Развитие электрических сетей в период до 2000 г., усложнение режимов их работы и, как следствие, сложность управления этими режимами предъявляют высокие требования к системе управления энергообъектами и в том числе подстанциями. В условиях, когда в качестве системы оперативного управления действует автоматизированная система диспетчерского управления, внедрение электронных систем управления на подстанциях является необходимым. В первую очередь следует отдать предпочтение микро ЭВМ типа ПС-1001 (специально предназначенных для организации АСУ ТП) для использования в системах управления подстанциями 1500, 1150 и 750 кВ. Для подстанций 220-330-500 кВ в качестве ядра системы управления предполагается использовать программируемые устройства в телеинформационных системах типа Гранит, ТК-113, УВТК-120. Кроме того, перспективным является использование набора микропроцессоров ТВСО для построения АСУ ТП на подстанциях 220 — 500 кВ. Такие системы были разработаны (проект, программное обеспечение) и внедрены в 1991 — 1993 гг. Перспективно также использование волоконно-оптических кабелей для организации системы сбора и передачи информации в АСУ ТП подстанций, что позволит значительно сократить потребность в контрольных кабелях.

В 90-х годах получили распространение интегрированные системы управления (ИСУ) подстанций, создаваемые на базе распределенных микропроцессорных комплексов. Эти ИСУ подстанций реализуют разнообразные функции контроля, оперативного и автоматического управления. Наиболее совершенные ИСУ подстанций выполняют также функции релейной защиты.

Создание микропроцессорных ИСУ подстанций является весьма перспективным направлением, способствующим повышению надежности оперативного и автоматического управления. Благодаря программируемости в этих системах могут быть реализованы более сложные алгоритмы работы, легко пересматриваемые при изменении характеристик или условий работы объекта управления (подстанции).

Надежность микропроцессорных ИСУ повышается благодаря возможности автоматического самоконтроля и диагностирования. Кроме того, из-за высокой степени интеграции микропроцессорные системы имеют меньшие габариты, просты в эксплуатации. Блочная структура ИСУ облегчает их расширение, реконструкцию, проведение ремонтных работ. Стоимость таких систем постоянно снижается.

Применение ИСУ было бы наиболее эффективным для подстанций 110 — 154 кВ, так как среди подстанций данного класса напряжений достаточно большую долю составляют подстанции с типовой структурой.

Целесообразно использование экспертных систем для АСУ ТП подстанций. В первую очередь разработаны экспертные системы, решающие следующие задачи:

• планирование коммутационных операций (генерация бланков переключений);
• тренаж оперативных переключений;
• анализ состояния сети на основании параметров режима и информация о работе релейных защит.

Решение задач методом экспертных систем должно осуществляться в рамках распределенных микропроцессорных комплексов.