История развития автоматизированных систем управления на подстанциях

ВВЕДЕНИЕ

Основным назначением АСУ ТП в электросетевом комплексе является комплексная автоматизация технологических процессов на подстанции в целях организации для персонала подстанций безопасных оперативных переключений коммутационных аппаратов, предотвращение технологических нарушений по причине «человеческого фактора» и несвоевременного вывода оборудования в ремонт. АСУ ТП является основным инструментом оперативного персонала на подстанциях нового поколения.

Наблюдая в режиме реального времени состояние первичного оборудования и устройств вторичных систем, оперативный персонал тратит существенно меньше времени на проведение плановых переключений на подстанции. Отпадает необходимость тратить время при переключениях на перемещение по ОРУ. При аварийных событиях за считанные минуты на основе данных, предоставляемых АСУ ТП, предоставляет подробную информацию в центры управления сетями и диспетчерские центры о срабатывании и пуске защит, работе противоаварийной автоматики, о месте повреждения высоковольтных линий, а также передает осциллограммы для анализа работы устройств защит. При неуспешном автоматическом повторном включении выключателя, не отходя от рабочего АРМ, дежурный персонал отправляет команду на включение отключившегося оборудования либо, по команде диспетчерского центра, изменяет режимную схему и включает другой выключатель.

Благодаря мониторингу автотрансформаторов, вводов силового оборудования, систем пожаротушения, оборудования связи, контролю за величиной напряжения и токовой нагрузки упрощается эксплуатация энергообъекта: все отклонения от нормального режима работы фиксируются не при плановых обходах и техническом обслуживании, а в режиме реального времени с подачей сигналов в журнал тревог при отклонении от нормального состояния. На основе данных сигналов может быть принято решение о подаче аварийной заявки для проведения ремонтно-восстановительных работ для недопущения технологического нарушения. Помимо этого, создание единой системы позволяет упростить восприятие информации оперативным персоналом, сокращает количество мониторов на щите управления.

Системы самодиагностики позволяют оптимизировать количество персонала на подстанции: при автоматизации управления требуется минимальное количество персонала, занятого вопросами контролем над состоянием оборудования.

При внедрении АСУ ТП также решаются задачи автоматизированной замены уставок РЗА, обеспечение информационной безопасности объекта критической информационной инфраструктуры, регистрация переходных процессов в аварийных режимах.

Таким образом, целями создания автоматизированных систем управления технологическим процессом, являются:

- локальное управление технологическими процессами и обеспечение контроля за состоянием оборудования и управляющими воздействиями в нормальных и аварийных режимах работы;

- проведение безопасных переключений;

- существенное уменьшение технологических нарушений, связанных с ошибочным действием персонала;

- быстрота переключений коммутационных аппаратов и заземляющих ножей;

- предоставление достоверной информации в режиме реального времени о состоянии оборудования и систем подстанции для принятия решений оперативного управления и ведения режима;

- информационная безопасность энергообъекта;

- сокращение времени предоставления информации в диспетчерские центры и центры управления сетями,

- уменьшение времени отключения потребителей и повышение надежности функционирования энергосистемы;

- уменьшение стоимости внедрения различных систем управления и мониторинга за счёт создания единой точки управления и мониторинга;

- снижение стоимости эксплуатации подстанции.

Современные комплексы АСУТП

В настоящее время комплексами АСУТП оснащено около?(10-15)% ПС ПАО «ФСК ЕЭС». При проектировании комплексов предпочтение отдается отечественным производителям. Лидером по числу реализованных комплексов АСУТП является ООО НПП «Экра». Другими крупными производителями комплексов АСУТП в России также являются: ООО «Энергопромавтоматизация», ООО "Пиэлси Технолоджи", ООО «Прософт-Системы» и др.

Проектирование комплексов АСУТП ПС ПАО «ФСК ЕЭС» ведется на основе разработанной ПАО «ФСК ЕЭС» нормативно-технической документации, в соответствии с требованиями которой должно обеспечиваться создание типизированных АСУТП для решения задач комплексной автоматизации подстанций, в том числе для обеспечения максимальной эффективности решения производственных задач по обеспечению транспорта электроэнергии в электросетевом комплексе, повышения надежности за счет снижения ошибок персонала, перехода к использованию подстанций без постоянного обслуживающего персонала.

Перспективы развития АСУТП

Направления развития комплексов АСУТП связаны прежде всего со следующими факторами:

- все большее распространение приобретают так называемые «цифровые» электрические подстанции, с применением оптических трансформаторов тока и напряжения, передача измерений от которых к логической части терминалов релейной защиты осуществляется по протоколам стандарта МЭК 61850;

- сохраняется тенденция увеличения количества подстанций, эксплуатируемых без постоянного обслуживающего персонала;

- оценивается возможность перехода с планового технического обслуживания оборудования подстанций на обслуживание по текущему состоянию.

Эти факторы значительно повышают роль АСУТП в обеспечении надежного электроснабжения потребителей, поскольку АСУТП ПС становится единственным инструментом удаленного мониторинга и управления первичными и вторичным оборудованием подстанций.

Другое направление развития комплексов АСУТП связано с использованием протоколов стандарта МЭК 61850 и современных локально-вычислительных сетей с большой пропускной способностью для построения комплексов РЗА и АСУТП. Указанные протоколы и ЛВС открывают возможности для изменения архитектуры построения комплексов релейной защиты и АСУТП с целью сокращения количества единиц оборудования, используемых для построения указанных комплексов. Становится возможным объединение указанных комплексов в единую систему с обеспечением требуемых показателей надежности и экономичности.

Однако, перечисленные выше направления развития АСУТП подстанций влекут за собой дополнительные требования по обеспечению информационной безопасности АСУТП с целью недопущения несанкционированного доступа ко всей информационно-телекоммуникационной инфраструктуре подстанции.

Функции АСУТП

Функции АСУТП можно разделить на две группы: общесистемные и технологические. Как следует из названия технологические функции – это функции непосредственно связанные с технологическим процессом и с предоставлением операторам автоматизированных рабочих мест системы (АРМ) и персоналу удаленных центров управления доступа к информации о протекании технологического процесса. Общесистемные функции называют также сервисными. Эти функции связаны с обеспечением общей работоспособности системы.

Технологические функции

Измерение, преобразование, сбор аналоговой и дискретной информации о текущих технологических режимах и состоянии оборудования.

Значения тока и напряжения измеряются соответственно трансформаторах тока и трансформаторах напряжения. Токовые цепи с указанных трансформаторов заводятся в измерительные преобразователи, которые преобразуют аналоговые измерения в цифровые и передают их в АСУ ТП.

Положения коммутационных аппаратов заводятся с блок-контактов и терминалов РЗА.

 

Представление текущей и архивной информации оперативному персоналу и другим пользователям на ПС (контроль и визуализация состояния оборудования ПС); отображение на мнемосхемах объекта (с динамическим изменением состояния) значений аналоговых технологических параметров и отображение состояния оборудования с индикацией отклонений от нормы.

Информацию, обрабатываемую АСУ ТП, можно увидеть на АРМ (мнемокадры, журналы тревог и журналы событий), дисплеях контроллеров присоединения и измерительных преобразователей.

Положение коммутационных аппаратов и значений измерений, отображаемое на мнемокадрах подстанции, позволяет уйти от ведения бумажной документации по режиму объекта и в одной точке в реальном времени контролировать токовую нагрузку, напряжение и оборудование подстанции.

В журналах тревог отображаются активные и сквитированные тревоги, пришедшие и ушедшие тревоги с различными классами

Для воссоздания ретроспективного режима АСУ ТП предоставляет данные измерений и телесигнализации; журналы тревог и событий позволяют воссоздать историю отклонений от нормальной работы по каждому устройству, в цифровом виде зафиксировать в одной точке изменение конфигураций терминалов РЗА.

 

Технологическая предупредительная и аварийная сигнализации: контроль и регистрация предупредительных и аварийных сигналов, контроль отклонения аналоговых параметров за предупредительные и аварийные пределы, вывод аварийных и предупредительных сигналов на АРМ, фильтрация, обработка.

При отклонениях от нормальной работы оборудования подстанции и режимных параметров в АСУ ТП срабатывает предупредительная и аварийная сигнализация. Внимание оперативного персонала привлекается цветовой индикацией и звуковым оповещением.

К аварийным событиям относится отключение выключателей без подачи дежурными соответствующей команды. Выключатель может отключиться от действия защит и автоматикии, неисправностей контроллеров присоединения, терминалов РЗА, замыкания в цепях управления. К предупредительным событиям относятся неисправности во вторичных системах, превышение уставок аналоговых величин, повреждение изоляции вводов силового оборудования, срабатывание пожарной сигнализации и прочие оповещения о предаварийной ситуации. Своевременное оповещение и оперативные действия позволят избежать технологическое нарушение и, в ряде случаев, спасти дорогостоящее оборудование от уничтожения.

Значения токовой нагрузки и напряжений контролируются по предупредительным и аварийным уставкам, определяемых режимными подразделениями.

 

Программные блокировки управления КА (оперативная логическая блокировка КА) - ОБР.

Для предотвращения переключений под нагрузкой на подстанциях нового поколения реализован алгоритм оперативной блокировки. Оперативная блокировка представляет собой логический модуль, обрабатывающий дискретные сигналы и значения напряжения. Управление разъединителями и заземляющими ножами возможно лишь при достижении логической единицы на выходе логики ОБР, в обратном случае АСУ ТП запретит команду. Для удобства переключений на мнемокадрах у разъединителей и заземляющих ножей устанавливаются так называемые «замки», динамически показывающие возможность управления.

 

Информационное взаимодействие с имеющимися на ПС автономными системами автоматизации и управления (РЗА, РАС, КСТСБ и т.п.) по стандартным протоколам. Удаленное изменение состояния программных и оперативных элементов систем РЗА и АСУ ТП: переключение групп уставок и оперативный ввод-вывод из работы устройств, отключение-включение отдельных функций в устройствах и др.

В автоматизированном режиме АСУ ТП организовывает передачу осциллограмм в ЦУС при аварийном отключении выключателей, предоставляет специализированное программное обеспечение для персонала РЗА. Для удобства оперативного персонала реализовывается передача светодиодной панели терминалов РЗА с возможностью квитирования.

АСУ ТП предоставляет функционал изменения групп уставок, а также фиксацию изменений конфигураций терминалов РЗА.

 

Контроль состояния и дистанционное управление локальными системами автоматического управления.

Примером таких систем являются асинхронизированные статические компенсаторы. Они способны генерировать и потреблять реактивную мощность в широком диапазоне, а также обладают высокой перегрузочной способностью, позволяющей обеспечить устойчивость прилегающей энергосистемы при авариях. Система работает в автоматическом режиме.

Общесистемные функции

ВВЕДЕНИЕ

Основным назначением АСУ ТП в электросетевом комплексе является комплексная автоматизация технологических процессов на подстанции в целях организации для персонала подстанций безопасных оперативных переключений коммутационных аппаратов, предотвращение технологических нарушений по причине «человеческого фактора» и несвоевременного вывода оборудования в ремонт. АСУ ТП является основным инструментом оперативного персонала на подстанциях нового поколения.

Наблюдая в режиме реального времени состояние первичного оборудования и устройств вторичных систем, оперативный персонал тратит существенно меньше времени на проведение плановых переключений на подстанции. Отпадает необходимость тратить время при переключениях на перемещение по ОРУ. При аварийных событиях за считанные минуты на основе данных, предоставляемых АСУ ТП, предоставляет подробную информацию в центры управления сетями и диспетчерские центры о срабатывании и пуске защит, работе противоаварийной автоматики, о месте повреждения высоковольтных линий, а также передает осциллограммы для анализа работы устройств защит. При неуспешном автоматическом повторном включении выключателя, не отходя от рабочего АРМ, дежурный персонал отправляет команду на включение отключившегося оборудования либо, по команде диспетчерского центра, изменяет режимную схему и включает другой выключатель.

Благодаря мониторингу автотрансформаторов, вводов силового оборудования, систем пожаротушения, оборудования связи, контролю за величиной напряжения и токовой нагрузки упрощается эксплуатация энергообъекта: все отклонения от нормального режима работы фиксируются не при плановых обходах и техническом обслуживании, а в режиме реального времени с подачей сигналов в журнал тревог при отклонении от нормального состояния. На основе данных сигналов может быть принято решение о подаче аварийной заявки для проведения ремонтно-восстановительных работ для недопущения технологического нарушения. Помимо этого, создание единой системы позволяет упростить восприятие информации оперативным персоналом, сокращает количество мониторов на щите управления.

Системы самодиагностики позволяют оптимизировать количество персонала на подстанции: при автоматизации управления требуется минимальное количество персонала, занятого вопросами контролем над состоянием оборудования.

При внедрении АСУ ТП также решаются задачи автоматизированной замены уставок РЗА, обеспечение информационной безопасности объекта критической информационной инфраструктуры, регистрация переходных процессов в аварийных режимах.

Таким образом, целями создания автоматизированных систем управления технологическим процессом, являются:

- локальное управление технологическими процессами и обеспечение контроля за состоянием оборудования и управляющими воздействиями в нормальных и аварийных режимах работы;

- проведение безопасных переключений;

- существенное уменьшение технологических нарушений, связанных с ошибочным действием персонала;

- быстрота переключений коммутационных аппаратов и заземляющих ножей;

- предоставление достоверной информации в режиме реального времени о состоянии оборудования и систем подстанции для принятия решений оперативного управления и ведения режима;

- информационная безопасность энергообъекта;

- сокращение времени предоставления информации в диспетчерские центры и центры управления сетями,

- уменьшение времени отключения потребителей и повышение надежности функционирования энергосистемы;

- уменьшение стоимости внедрения различных систем управления и мониторинга за счёт создания единой точки управления и мониторинга;

- снижение стоимости эксплуатации подстанции.

История развития автоматизированных систем управления на подстанциях