CC BY
590
Электронный журнал Cloud of Science. 2013. № 4
http://cloudofscience.ru
Перспективы использования цифровых систем диспетчерского управления в электроэнергетике
П. В. Тертышников
Московский технологический институт «ВТУ»
Аннотация. Для предотвращения возникновения аварийных ситуаций на объектах электроэнергетики, а также обеспечения функционирования объектов без постоянного обслуживающего персонала, возникает необходимость в использования автоматизированных систем диспетчерского управления
Ключевые слова: автоматизированные системы диспетчерского управления, безопасность на объектах электроэнергетики, автоматизация в электроэнергетике.
Для предотвращения возникновения аварийных ситуаций на объектах электроэнергетики, а также обеспечения функционирования объектов без постоянного обслуживающего персонала, возникает необходимость в использования автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) [1, 2]. Применение АСДУ позволяет обеспечивать точное соблюдение технологических нормативов электрической энергии, предупреждение аварий, непрерывный мониторинг режимов работы энергообъектов, выполнение требований и регламентов для субъектов энергетики.
АСДУ подстанций представляет собой распределенную иерархическую систему, на каждом уровне которой решается обязательный базовый состав задач, обеспечивающий выполнение основных функции оперативно-технологического управления (рис. 1) [3].
Условно иерархию АСУ можно разделить на два уровня: нижний и верхний уровень. Нижний уровень ведет сбор и первичную обработку информации с контролируемых объектов, производит решение локальных задач сигнализации, измерений, диагностики, управления и защиты, передает результаты работы на более высокие по иерархии уровни системы управления. Для этого используются программируемые контроллеры (ПЛК) в комплексе с датчиками для измерения тока, напряжения, мощности и т. д. со стандартным выходным аналоговым либо число-импульсным сигналом. Аппаратура этого уровня расположена непосредственно на объектах управления (подстанциях). Верхний уровень служит для последующей обработки, хранения, представления, документирования информации, для оперативного контроля и управления, а также для передачи информации на более высокий уровень управления. Для реализации верхнего уровня используется ПЭВМ.
Д. Г. Пикин
Анализ статистики аварий и отказов в электрических сетях Мурманска
Оборудование для функционирования верхнего уровня располагается на диспетчерском пункте Центральной Распределительной Подстанции (ЦРП).
Рис. 1. Схема взаимодействия уровней автоматизированной системы диспетчерского управления
Первый (нижний) уровень — это сеть программируемых микропроцессорных контроллеров, ведущих процесс сбора и предварительной обработки первичной информации, выполняющих задачи местного управления оборудованием. Устройства нижнего уровня (ПЛК) размещаются на каждой подстанции в непосредствен-
ЭНЕРГЕТИКА
Cloud of Science. 2013. № 4
ной близости от силового и измерительного оборудования, с которого производится считывание информации. Контроллер выполняет роль концентратора-шлюза, который организует работу цифровых защит и обмен информацией с верхним уровнем системы. Так как изменение рассматриваемых базовых величин (тока, напряжения) имеет фиксированный временной интервал 20 мс (50 Гц), то по штатному запросу системы обмен информации об изменении состояния оборудования осуществляется каждые 1500 мс по отношению к каждому ПЛК.
Такой способ построения системы позволяет создать на территории каждой подстанции Оперативный Пункт Управления, который включает комплекс технических средств защиты, управления, обработки и выдачи информации о состоянии силового оборудования, закрепленного за данной подстанцией и поддерживает обмен данными on-line с верхним уровнем системы — АРМ диспетчера ЦРП. В контроллере реализована возможность осуществления обмена информацией с использованием протоколов: MODBUS, KBUS, IEC 60870-5-103.
ПЛК обеспечивает территориальный сбор дискретной и аналоговой информации о состоянии и работе силового и коммутационного оборудования подстанции, первичную обработку информации, контроль параметров, выявление и регистрацию событий нормального и аварийного режимов, накопление информации о параметрах аварийного режима, формирование и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы при проведении процедур управления автономно или по командам с верхнего уровня системы.
Для подключения контрольных датчиков и коммутационного оборудования к ПЛК используется электрический кабель МГШВЭ 3х0,75. Контроллер оснащен интерфейсами RS 232, RS 485, Ethernet и с помощью витой пары подключается к порту PLC-модема, который производит конвертацию протокола для организации дистанционной вч-связи по ЛЭП с использованием технологии Power Line на высший уровень управления. В диспетчерской ЦРП установлен центральный PLC-модем (с возможностью организации сети на 65536 адресов, т. е. 16-ти битовое адресное пространство), который получает выделенный вч-сигнал от каждой подстанции, преобразует его в Ethernet для SCADA-сервера, а также поддерживает процедуру передачи запросов на опрашиваемые объекты — подстанции.
Основным элементом верхнего уровня является автоматическое рабочее место (АРМ) диспетчера, выполненное на базе ПЭВМ и SCADA-сервер. Разделение и одновременное выполнение функций эксплуатационного персонала при использовании единой информационной базы данных системы предполагает наращивание необходимого количества подключений пользователей для мониторинга базы данных с ограничением прав управления. Все программно-технические средства верхнего уровня объединяются быстродействующей локальной сетью ТСР/1Р, к которой на
Д. Г. Пикин
Анализ статистики аварий и отказов в электрических сетях Мурманска
правах автономных абонентов подключены также шлюзы системных модулей нижнего уровня. Для обмена оперативной и технологической информацией в системном комплексе высшего уровня управления предприятием (ERP) используется по умолчанию отдельный сервер связи.
Дистанционное управление коммутационными группами на подстанциях может быть осуществлено диспетчером ЦРП со своего АРМ путем управления срабатыванием соответствующих выходных реле ПЛК.
Таким образом, цифровая автоматизированная система диспетчерского управления осуществляет комплексное управление и защиту объектов электроэнергетики на всех режимах ее работы.
Литература
[1] Машковцев А. В., Педяшев В. Н. Возможности применения иновационных технологий // Образование — путь к успеху. Международный форум «YEES 2012»: Сборник научных трудов. — М. : МТИ «ВТУ», 2012. С. 130.
[2] Троицкий А. А. Об экономической оценке энергетических инноваций развития тепловых электростанций России // Электрические станции. 2013. № 7. С. 3-7.
[3] Пилипенко Г. В. Тенденции построения технологической сети связи электроэнергетики в современных условиях // Электрические станции. 2014. № 3. С. 26-29.
Автор.
Тертышников П. В., магистрант Московского технологического института «ВТУ»
