Автоматизация

Автоматизированная система диспетчерского контроля и учета энергопотребления электросетевой компании

Журнал «Автоматизация в промышленности», №11/2014
   

Авторы:

Балабанов Александр Вячеславович, ведущий специалист НПФ «КРУГ»
Гурьянов Лев Вячеславович, к.т.н., ведущий специалист НПФ «КРУГ»
Заславский Сергей Владимирович, ведущий инженер отдела АСКУЭ «КЭнК»
Кривошеев Антон Владимирович, инженер отдела АСКУЭ «КЭнК».

Электроэнергетика развивается стремительно, и без автоматизированных систем мы уже не можем обеспечить ни качество, ни надежность. Создание современных автоматизированных систем диспетчерского контроля и управления в энергетике требует решения таких важных проблем, как модернизация систем телемеханики, ревизия коммуникационной составляющей системы управления, дистанционный мониторинг состояния системы [1].

Современная автоматизированная система диспетчерского контроля и учета энергопотребления (АСДКУЭ) – это комплекс распределенных программно-технических средств, который обеспечивает сбор данных с оборудования, установленного на линиях электропередач, распределительных и трансформаторных подстанциях, обработку и передачу собранных данных в диспетчерские пункты головных офисов и филиалов электросетевых компаний, а также реализует функции диспетчерского управления оборудованием и мониторинга его состояния.

Цели внедрения АСДКУЭ

  • обеспечение диспетчерского контроля и учета энергопотребления в сетях компании
  • повышение эффективности диспетчерско-технологического управления
  • снижение эксплуатационных затрат
  • получение своевременной и качественной технологической информации с энергообъектов
  • отображение графической информации согласно реальной схеме электроснабжения компании
  • организация удаленной работы пользователей с разграничением прав доступа
  • архивирование и длительное хранение результатов измерений
  • возможность поэтапного внедрения, сопровождения и расширения системы силами персонала компании.

Функции системы

  • сбор и обработка технологической информации со счетчиков электрической энергии, микропроцессорных устройств защиты, реклоузеров (рис. 1), измерительных преобразователей, датчиков аналоговых и дискретных сигналов и другого оборудования
  • дистанционное диспетчерское управление распределенными объектами (ячейками, реклоузерами и другими)


Рис.1. Реклоузер вакуумный серии PBA/TEL

  • регистрация событий
  • отображение оперативной и архивной информации оперативному персоналу (в том числе с выводом на диспетчерский щит) и руководству компании
  • технологическая сигнализация, обеспечивающая извещение о возникновении нарушений
  • диагностика достоверности принимаемой информации
  • формирование печатных документов и архивирование информации (в виде трендов, отчетных ведомостей, протоколов событий).

Архитектура

Рассмотрим архитектуру АСДКУЭ, созданную на основе программно-технического комплекса КРУГ-2000®.

Система построена как иерархическая интегрированная автоматизированная система с централизованным управлением и распределительной функцией измерения. Архитектура системы представлена тремя территориально и функционально распределенными уровнями сбора и обработки информации (рис. 2).


Рисунок 2 – Архитектура АСДКУЭ

В состав первого уровня (уровень подстанций, ЛЭП) входят контроллеры сбора данных и управления (КСУ) – программируемые логические контроллеры DevLink-С1000. Контроллеры осуществляют сбор данных с микропроцессорных устройств защит, измерительных преобразователей, датчиков аналоговых и дискретных сигналов, счетчиков электрической энергии (подстанции), реклоузеров (ЛЭП) и дистанционное диспетчерское управление распределенными объектами.

Реализация функции 100%-ного «горячего» резервирования процессорных модулей и каналов связи контроллеров DevLink-C1000 повышает надежность бесперебойной работы системы. Применение модулей ввода/вывода DevLink-A10 расширяет функциональные возможности системы, например, позволяет осуществлять контроль состояний и управление автоматическими выключателями.

Контроллеры устанавливаются на подстанциях в специальных шкафах, имеющих степень защиты не менее IP54. В качестве каналов связи между контроллерами и установленным на подстанциях и ЛЭП оборудованием используются цифровые интерфейсы RS485 (рис.3).


Рисунок 3 – Технические средства подстанции

 

Каналами связи между контроллерами и АРМ диспетчера филиала являются Ethernet и GPRS (с возможностью резервирования). В качестве канала связи между реклоузером и АРМ диспетчера филиала используется GPRS.

Второй уровень (уровень филиалов) включает в себя архивный сервер сбора, обработки и хранения данных, совмещенный с АРМ диспетчера, и диспетчерский щит с его сервером.

Сбор оперативных и архивных данных с контроллеров производится по телемеханическому каналу связи (ТМ-канал). Применение ТМ-канала позволяет уменьшить объем передаваемого трафика, осуществлять передачу данных по медленным и неустойчивым каналам связи и гарантировать приоритетную доставку управляющих команд.

Третий уровень (уровень головного офиса) включает в себя сервер и АРМ клиентов головного офиса (АРМ диспетчера головного офиса, АРМ инженера АСДКУЭ и другие). Руководство компании, например, главный энергетик, главный инженер (и другие) являются Web-клиентами системы.

Для связи АРМ диспетчера филиала и сервера головного офиса используется выделенный Internet-канал с настроенным VPN-туннелем.  На уровнях филиала и головного офиса связь между компонентами системы осуществляется по локально-вычислительной сети Ethernet.

В качестве основного программного обеспечения верхнего уровня системы (уровень филиала и головного офиса) используется SCADA КРУГ-2000®.

В качестве дополнительного программного обеспечения используются:

  • программный комплекс «Архивный центр», ведущий сбор и хранение архивных данных с уровня филиала (установлен на сервере головного офиса)
  • программный комплекс «Универсальный конвертер данных», обеспечивающий возможность просмотра и конвертирования архивных данных с уровня филиала (установлен на АРМ клиентов головного офиса)
  • программный комплекс «Web-контроль», обеспечивающий просмотр текущей информации в виде мнемосхем, печатных документов, трендов, протокола событий в Web-браузере пользователя (устанавливается на сервере головного офиса либо на выделенном ПК).

В состав АСДКУЭ входят следующие компоненты:

  • шкафы с контроллерами DevLink-C1000
  • сервер архивирования, совмещенный с АРМ диспетчера филиала
  • диспетчерский щит и его сервер
  • сервер и АРМ клиентов головного офиса.

Внедрение системы

Внедрение системы обеспечивает решение задач энергосбережения и энергоэффективности электросетевой компании за счет:

  • повышения точности и достоверности технологической информации
  • эффективного учета и анализа энергопотребления
  • дистанционного диспетчерского управления распределенными объектами (ячейками, реклоузерами и другими)
  • уменьшения объема передаваемого трафика и передачи данных по медленным и неустойчивым каналам связи с гарантированной приоритетной доставкой управляющих команд за счет обмена с контроллером DevLink-С1000 по телемеханическому каналу связи
  • своевременного предоставления оперативному персоналу полной оперативной (рис.4) и архивной информации о ходе технологического процесса, состоянии оборудования и технических средств управления (в том числе и через Web-интерфейс)
  • резервирования каналов связи уровня подстанции (Ethernet, GPRS)
  • технологической сигнализации, обеспечивающей извещение о возникновении нарушений
  • создания типовых проектов подстанций и реклоузеров
  • легкого масштабирования системы силами Заказчика при увеличении числа подключаемых объектов
  • улучшения условий труда и технологической дисциплины, что существенно снижает вероятность ошибочных действий оперативного персонала (действия персонала регистрируются).


Рисунок 4 – Однолинейная схема ЦРП-2

Пример внедрения АСДКУЭ

При решении задач модернизации системы диспетчерского контроля и учета энергопотребления в сетях «Кузбасской энергосетевой компании» («КЭнК», г. Кемерово) из представленных руководству «КЭнК» 17-ти технико-коммерческих предложений фирм-производителей программно-технических комплексов выбор был остановлен на ПТК КРУГ-2000® по следующим критериям:

  • предлагаемый функционал оборудования
  • стоимость и сроки поставки оборудования
  • перечень и стоимость наладочных работ по внедрению пилотного проекта в одном из филиалов
  • создание полигона предполагаемой системы на стадии разработки
  • возможность сопряжения с оборудованием, уже используемым в «КЭнК»
  • обучение персонала.

Одной из важных задач модернизации системы была реализация функций диспетчерского контроля и управления распределительными подстанциями 6/10 кВ и реклоузерами, установленными на ЛЭП. При этом существовала проблема, связанная с отсутствием информации по обмену данными в момент «зависания» роутеров.

Использование контроллеров DevLink-С1000 совместно со SCADA КРУГ-2000® обеспечило эффективное решение задач сбора, обработки и передачи данных в диспетчерские пункты головных офисов и филиалов «КЭнК».

Внедрение первой очереди системы охватило 17 объектов автоматизации в 11 филиалах компании, внедрение второй – подключение 22-х объектов автоматизации в 15 филиалах компании. В настоящее время продолжаются работы по внедрению третьей очереди системы, а также выполнены работы по интеграции с новым типом микропроцессорных терминалов релейной защиты.

Работы по созданию и вводу в эксплуатацию первой очереди АСДКУЭ выполнены специалистами НПФ «КРУГ» в тесном сотрудничестве с «Кузбасской энергосетевой компанией». Работы по созданию и вводу в эксплуатацию второй и третьей очередей АСДКУЭ выполнены и выполняются в настоящее время специалистами ООО «КЭнК» при технической поддержке специалистов фирмы «КРУГ». Поставку программно-технических комплексов и программного обеспечения верхнего уровня осуществляет НПФ «КРУГ».

Итоги эксплуатации АСДКУЭ

Руководство «КЭнК» достойно оценило работу фирмы «КРУГ» и сделало следующие выводы по внедрению АСДКУЭ: 

  • программно-технический комплекс КРУГ-2000 на базе контроллера DevLink-С1000 и SCADA КРУГ-2000 полностью соответствует всем требованиям технического задания на систему
  • система в полной мере удовлетворяет критерию соотношения цена/качество
  • НПФ «КРУГ» постоянно оказывает оперативную и эффективную помощь в развитии системы.

Список литературы

1. Ю.Д.Цветков. Эволюция автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления подстанциями //Автоматизация в промышленности. 2013. №11.