Системы сбора и передачи доаварийной информации в энергетике

Баев Игорь, Начальник отдела прикладного ПО филиала "Дон-РТСофт"; Антоненко Виктор, Директор филиала "Дон-РТСофт" ЗАО "РТСофт"; Примеров Михаил, Главный инженер филиала "Дон-РТСофт"

Вопрос безопасного и бесперебойного функционирования объектов энергетики всегда был одним из первоочередных для руководства отрасли. Внедрение на энергетических предприятиях современных программно-технических комплексов и автоматизированных систем управления различного уровня позволило вывести работу по всем направлениям (в том числе по предупреждению сбоев и аварий) на качественно новый уровень. В предлагаемой статье рассматриваются технические характеристики систем сбора и передачи доаварийной информации на базе контроллера телемеханики SMART-КП ПА.

В условиях актуализации внедрения систем противоаварийного управления ЗАО "РТСофт" предлагает свои варианты исполнения оборудования противоаварийной автоматики, призванного предотвращать аварии в энергосистемах.

Система сбора и передачи информации противоаварийной автоматики (ССПИ ПА) на базе специализированных устройств телемеханики охватывает множество энергообъектов, удаленных друг от друга на значительные расстояния, и предъявляет высокие требования как к их надежности, так и к простоте интеграции в единую систему в ходе пусконаладки на объектах.

Назначение и основные принципы построения ССПИ ПА

ССПИ ПА являются одним из основных компонентов систем противоаварийного управления (ПАУ) типа АПНУ (автоматика предотвращения нарушения устойчивости), которые применяются для предотвращения общесистемных аварий в энергосистемах, а также обеспечения устойчивости их работы1.

Работа системы ПАУ осуществляется в несколько этапов:

*ССПИ ПА выполняет сбор, первичную обработку и формирование непрерывно обновляемого массива данных о текущем значении параметров схемы и режима сети заданного района ПАУ на доаварийном этапе;
*текущий массив данных о состоянии схемы и режима сети группируется в информационные сообщения и поступает в аппаратуру дозированного воздействия (АДВ);
*АДВ по командам пусковых органов формирует управляющее воздействие на исполнительные органы энергообъектов (ГРЭС, ТЭЦ, подстанции), которое приводит энергосистему в устойчивое состояние при различных штатных и нештатных (аварийных) ситуациях.
ССПИ ПА представляет собой распределенную информационную систему, состоящую из локальных (объектных) контроллеров, расположенных на энергообъектах и связанных между собой каналами передачи телеинформации (см. рисунок). К основным задачам локального контроллера относятся:
*непрерывный контроль мощности по сложному сечению, содержащему, как правило, несколько параллельно действующих ЛЭП различного напряжения, и трансляция получаемых сведений через другие контроллеры системы в центр сбора доаварийной информации ССПИ ПА;
*прямой вывод телеизмерений и телесигнализации на сигнальные и алфавитно-цифровые индикаторы оперативно-диспетчерского персонала энергообъекта;
*коммутация и маршрутизация доаварийной информации от смежных ССПИ ПА либо отдельных энергообъектов, не входящих в данный район ПАУ, но влияющих на его аварийность;
*формирование и передача информации в ССПИ ПА соседних районов ПАУ.
В качестве центра сбора доаварийной информации может использоваться как один из локальных контроллеров ССПИ ПА, так и локальная АДВ данного района ПАУ, выполняющая функцию сбора доаварийной информации по каналам телемеханики. Локальный контроллер, функционирующий как центр сбора информации в ССПИ ПА, дополняется также и функцией формирования и передачи информации в локальную АДВ данного района ПАУ.
Компания "РТСофт" на базе совместимых аппаратных и программных платформ с единым прикладным и сервисным ПО разработала семейство контроллеров телемеханики SMART-КП ПА, соответствующих задачам ССПИ ПА. Они модифицируются не только по функциональности, но и по конфигурации, составу и типам аппаратных и программных средств.
*массив телесигналов и телеизмерений, т. е. весь объем локальной (непосредственно от датчиков и/или других устройств сопряжения, установленных на контролируемом объекте), ретранслируемой (принимаемой по каналам связи от других устройств телемеханики) и дорасчетной (рассчитанной с помощью встроенных функций и операторов по заданным формулам) телеинформации;
*массив статусных сигналов (сведения о состоянии устройств телемеханики и каналов связи);
*перечень и параметры каналов связи (скорость передачи данных и тип телемеханического протокола);
*перечень и параметры модулей ввода/вывода (тип используемых модулей и их адресация).
*конфигурирование SMART-Moni-tor с помощью технологического пакета SMART-Project, т. е. его адаптация к конфигурации и составу модулей контроллера;
*параметризация SMART-Monitor с помощью пользовательского пакета SMART-Designer, т. е. наполнение его параметрами телесигналов, телеизмерений, каналов связи и т. п.
Процедура конфигурирования и параметризации SMART-Monitor выполняется в диалоговом режиме в табличной форме, поэтому создание приложения не связано с общепринятыми работами по программированию, что гарантирует отсутствие в загрузочном файле ошибок СИ-уровня. В завершение проводится тестирование изделия.
Модульность пакетов SMART-Project и SMART-Designer позволяет наращивать их функциональность, добавляя новые драйверы, протоколы, функции обработки данных без переписывания и дополнительной отладки существующих пакетов. Пользовательский интерфейс аналогичен MS Windows, прост в использовании и защищен от ошибок оператора.
Время на создание адаптированного к объекту прикладного ПО контроллеров с применением SMART-Project и SMART-Designer зависит от сложности архитектуры системы ССПИ ПА в целом и локальных контроллеров в частности. Как правило, создание и проверка прикладного ПО занимает от двух до пяти, а тестирование (в том числе и в составе ССПИ ПА) - от трех до восьми рабочих дней.
Сервисное обеспечение Для оперативного контроля работоспособности контроллеров и изменения их параметров в ходе эксплуатации в прикладном ПО предусмотрен доступ к информационной базе контроллеров, который осуществляется с помощью панели оператора и сервисного пакета Smart-Diagnostic. Панель оператора размещается на дверце шкафа контроллера и обеспечивает:
*отображение и ручной ввод значений телесигнализации (ТС) и телеизмерений текущих параметров (ТИТ);
*оперативное изменение параметров телеинформации;
*отображение состояния устройств телемеханики и каналов связи.
Сервисный пакет Smart-Diagnostic, кроме функций панели оператора, позволяет просматривать журнал событий (срабатывание ТС, превышение установок ТИТ, неисправность каналов связи, рестарт устройства). Сервисный пакет содержится на компакт-диске, который достаточно запустить на ПК (MS Windows) пользователя.
Резервирование Повысить надежность системы позволяет резервирование составляющих ее элементов. Однако резервированный вариант выполняется только по решению генерального проектировщика и заказчика, так как в данном случае увеличиваются совокупные затраты последнего. При этом для объектов с низкой степенью безопасности дополнительные затраты вряд ли могут считаться избыточными, поскольку трудно переоценить гарантии стабильной и бесперебойной работы систем автоматизации. В компании "РТСофт" на практике отработаны несколько видов резервирования:
*резервированное исполнение локальных контроллеров;
*резервирование каналов передачи данных;
*резервирование потоков информации.
Резервированное исполнение SMART-КП ПА имеет, в свою очередь, несколько вариантов: дублирование микроконтроллеров, "горячее" резервирование со встроенным узлом коммутации и "горячее" резервирование с внешним блоком коммутации (для особо ответственных локальных узлов ССПИ ПА).
Резервирование каналов передачи данных применяется при наличии соответствующих возможностей каналообразующей аппаратуры связи. Поскольку канальные адаптеры контроллеров SMART-КП ПА имеют раздельные каналы приема и передачи данных, возможна реализация нескольких вариантов резервирования каналов (как двунаправленного канала передачи данных, так и каждого направления - приема или передачи - в отдельности).
При наличии соответствующих архитектурных возможностей ССПИ ПА применяется резервирование потоков информации, при котором данные транслируются по нескольким маршрутам. Такая функция обеспечивается развитыми коммуникационными возможностями прикладного ПО контроллеров.
Каждому - свое За последние несколько лет компания "РТСофт" поставила и внедрила ряд ССПИ ПА в энергосистемах Южной и Центральной России, Восточной Сибири и Дальнего Востока. Готовится к вводу в эксплуатацию ССПИ ПА для энергосистемы Узбекистана. Наиболее масштабными проектами РТСофт являются:
*ССПИ ПА электроснабжения Чеченской республики, установленная на энергообъектах ОЭС Северного Кавказа - ПС 330 кВ Чир-Юрт, ПС 500 кВ Буденновская, ПС 330 кВ Прохладное, ПС 330 кВ Моздок, ПС 330 кВ В-2, ПС 330 кВ В-500, ПС 330 кВ Дербент, ПС 330 кВ Махачкала, Ирганайская ГЭС;
*ССПИ ПА отбора мощности первого энергоблока Волгодонской АЭС (ОЭС Северного Кавказа - Волгодонская АЭС, ПС 500 кВ Шахты ОПУ-500, ПС 500 кВ Буденновская, ПС 500 кВ Тихорецк, ПС 110 кВ Вешенская, ПС 110 кВ Т-15, Новочеркасская ГРЭС);
*ССПИ ПА Бурейской ГЭС (ОЭС Востока - Бурейская ГЭС, ПС 500 кВ Хабаровская, ПС 220 кВ Завитинская, ПС 220 кВ Февральская, ПС 500 кВ Амурская).
В каждом из этих проектов при сохранении общих принципов и базового оборудования учтены и конкретные особенности объекта: иерархическая или кольцевая архитектура системы, конкретные средства операторского контроля, модели микроконтроллеров, поддерживаемые протоколы телемеханики, характеристики каналов телемеханики и скорость передачи данных, что обеспечивает безаварийную работу ГЭС, АЭС и сетевой электроэнергетики.
Примечание Овчаренко Н. И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем. - М.: НЦ ЭНАС, 2003; Иофьев Б. И., Семенов В. А. Структуры противоаварийной автоматики крупной электроэнергетической системы // Энергетик. - 2005. - № 3, 5.

Источник: Журнал "ЭнергоРынок" №10 за 2005 год