1.6.7. Автоматическое ограничение повышения частоты (аопч)

В соответствии с действующими Руководящими указаниями по противоаварийной автоматике. РД 34.35.113 устройства АОПЧ предназначены для предотвращения недопустимого повышения частоты (до 55 Гц), при котором возможно срабатывание автоматов безопасности турбин тепловых электростанций ТЭС, а также для ограничения длительного повышения частоты на ТЭС значением, при котором нагрузка блоков не выходит за допустимые пределы. В узлах энергосистемы, где нет ТЭС, устройства АОПЧ применяются для ограничения повышения частоты значением 60 Гц для обеспечения нормальной работы электродвигателей.

Устройства АОПЧ ликвидируют аварийный избыток активной мощности района путем отключения генераторов и деления энергосистемы. Это осуществляется для отделения ТЭС с примерно сбалансированной нагрузкой от остальной части энергосистемы в целях резервирования действия остальных устройств АОПЧ.

1.6.8. Автоматический контроль и телемеханика

Мощные трансформаторы и автотрансформаторы устанавливаются на больших подстанциях связи в составе питающей сети.

В распределительных сетях на трансформаторных подстанциях устанавливаются понижающие трансформаторы разных мощностей и напряжений двух и трехобмоточные.

На промышленных предприятиях различных отраслей промышленности находят широкое применение электродвигатели переменного тока – синхронные и асинхронные, широкого диапазона мощностей как низковольтные, так и высоковольтные.

Система управления в энергетике характеризуется следующим:

- усиление концентрации и централизации функций управления;

- усложнение системы управления;

- информационная перегруженность системы управления;

- противоречие между высоким уровнем механизации и автоматизации основных производственных процессов и низким уровнем механизации и автоматизации управленческого труда.

Отсюда возникает задача совершенствования системы управления в энергетике, которая решается путем создания автоматизированных систем управления (АСУ).

В настоящее время уже создана система АСУ, структура которой повторяет структуру управления хозяйством страны:

- общегосударственная автоматизированная система;

- отраслевые автоматизированные системы управления;

- автоматизированные системы управления производством (предприятием);

- автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Управление энергетикой имеет свои особенности:

- выделение оперативно-диспетчерского и производственно-хозяйствен-ного управления;

- и, как следствие, существование двух параллельных иерархических систем управления.

В настоящем курсе рассматриваются вопросы автоматизации управления энергосистемами и входящими в их состав предприятиями - электрическими станциями и предприятиями электрических сетей (ПЭС), а также вопросы управления энергоснабжением промышленных предприятий.

Следует иметь в виду, что энергоснабжение промышленного предприятия, особенно крупного, является самостоятельным сложным хозяйством и включает в свой состав системы электроснабжения, водоснабжения, газоснабжения, теплоснабжения, воздухоснабжения, топливоснабжение, кислородоснабжения.

Существующая система управления в энергетике может быть представлена в виде двух совмещенных иерархических структур – структуры оперативно-диспетчерского управления и структуры производственно-хозяйствен-ного управления энергетикой России.

На рис. 1.6.1 показана схема, на которой ЦДУ – центральное диспетчерское управление, ОДУ – объединенное диспетчерское управление, ЦДС – центрально-диспетчерская служба, ПОЭЭ – производственное объединение энергетики и электрификации, ДИС – дежурный инженер станции, ТЭО – территориальное энергетическое объединение, ПЭС – предприятие электрических сетей, ГЭС – гидроэлектростанция, ТЭС – тепловая электростанция, РМЗ – ремонтно-механический завод, ПЭО – производственное энергетическое объединение.

На рис. 1.6.1 производственно-хозяйственное управление показано сплошными линиями, оперативно-диспетчерское – пунктирными.

Управление – это целенаправленные воздействия на технологические процессы производства, передачи и распределения электроэнергии. Такое управление в энергетике называется оперативно-диспетчерским управлением объединенными электросистемами (ОЭС), энергосистемами, электростанциями, предприятиями электрических сетей, а на более низких уровнях (агрегат, подстанция и т. д.) – управления технологическими процессами.

С другой стороны под управлением понимают целенаправленное воздействие на коллективы людей для организации и координации их деятельности в процессе производства. В энергетике такое управление называется управлением производственно-хозяйственной деятельностью или организационно-экономическим управлением.

Рис. 1.6.1. Структура системы управления в энергетике

Основной особенностью управления является быстрый рост объемов информации. Если объемы предприятий растут линейно, то объемы информации растут квадратично. Есть такие цифры: в 1960 г. на одного служащего приходилось четыре рабочих (1:4), в 1970 г. на одного служащего приходилось 3,6 рабочих (1:3,6), в 1990 г. это отношение составило 1:2.

Быстрый рост управленческого персонала объясняется ростом сложности управления, применением ручной обработки информации. Ручная обработка информации приводит к дублированию информации, тем более что разные формы отчетности отправляются в разные инстанции. На это тратится большое количество бумаги и, что еще хуже, много времени.

В соответствии с ГОСТ 24.003-84 «Автоматизированная система управления – это система «человек – машина», обеспечивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники».

Иерархическое управление в энергетике влечет за собой такой же вид структуры автоматизированного управления. К 1990 году сложилась структура, показанная на рис. 1.6.2. Внешний (первый) уровень – это общегосударственная автоматизированная система управления (ОГАС), второй уровень – отраслевая АСУ (ОАСУ «Энергия»), третий уровень – АСУ предприятиями (производством), четвертый уровень – АСУ технологическими процессами.

ОГАС включает в свой состав АСУ по отраслям, такие как автоматизированная система плановых расчетов (АСПР), автоматизированная система материально-технического снабжения, автоматизированная система государственной статистики и др., а также единую систему вычислительных центров.

ОАСУ «Энергия» решает сложные и разнородные задачи, непосредственно связанные с функциями Минэнерго – это производство и распределение электрической и тепловой энергии, строительство энергетических и промышленных объектов, производство промышленной продукции на предприятиях строительной индустрии, энергоремонтных и машиностроительных заводах.

На рис. 1.6.2. показаны основные системы. Второй уровень: АСУС – автоматизированная система управления строительством; АСУ ТЭО – АСУ территориального энергетического объединения; АСДУ ЕЭС – автоматизированная система диспетчерского управления единой энергетической системой; АСДУОЭС – АСДУ объединенными энергосистемами.

На третьем уровне находится АСУП – АСУ предприятиями энергетической системы, включающая в себя электростанции и ПЭС. Подсистемы АСУП – это АСОУ (автоматизированная система организационно-экономического управления и АСДУ). В свою очередь АСУ электростанций и АСУ ПЭС являются подстанциями АСУП. Наконец, нижний 4-й уровень управления – это АСУ технологическими процессами на основных предприятиях энергосистемы (электростанциях и подстанциях).

За рубежом АСУ называются системами управленческой информации – Management Information system – тем самым подчеркивается основная функция АСУ – обработка, передача и прием информации.

Рис. 1.6.2. Структура автоматизированного управления

Из изложенного ясно, что автоматизированное управление в энергетике – это сложная система связей в иерархической структуре, это комплексное управление, предполагающее решение неоднородных задач организационно-экономического и диспетчерского характера.

Столь же сложными являются задачи автоматизированного управления промышленным предприятием, где верхний уровень – это АСУП, подсистемой которой является АСУЭ – АСУ энергоснабжением. ГОСТ 24.003-84 определяет подсистему как систему, являющуюся частью АСУ, выделенную по определенному аспекту деления, т.е. по функциональному или структурному признаку.

Подсистемы АСУ делятся на функциональные и обеспечивающие.

Функциональные подсистемы определяются теми функциями, которые на них возлагаются. Подсистемы этого рода следующие:

- производство, распределение и реализация электрической и тепловой энергии;

- подрядное строительство;

- производство и сбыт промышленной продукции;

- экономическая деятельность;

- научно-технический прогресс;

- материально-техническое снабжение, комплектация и транспорт;

- финансовая деятельность;

- труд и кадры;

- общее управление.

Обеспечивающие подсистемы – это информационное, математическое, программное и техническое обеспечение.

Информационное обеспечение

В АСУ циркулирует разнообразная информация, необходимая для нормальной работы системы. Информация передается от управляемого объекта к различным уровням управляющей системы. Информация должна поступать в нужные сроки и должна быть предоставлена в соответствующей форме.

Для решения организационно-плановых задач нужна одна информация, для задач оперативного управления – другая. Это объясняется различием характера этих задач, различием алгоритмов их решения.

Информационное обеспечение представляет собой совокупность единой системы классификации и кодирования технико-экономической информации, унифицированных систем документации и массивов информации.

Более общее определение понятия информационного обеспечения АСУ дается в ГОСТ 24.002-84 как «совокупность реализованных решений по объемам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в системе при ее функционировании».

Кодирование и классификация информации

Применяемая в АСУ техника требует обязательного кодирования информации. Кодирование – это перевод информации из одной системы представления в другую, т. е. переход от обычной записи информации к записи с помощью шифров. Шифр – условное отображение информационного понятия. Цель кодирования – представление информации в форме, удобной для восприятия техническими устройствами.

Классификация – это условное разделение множества элементов информации на подмножества на основании сходства или разделения по какому-то признаку.

Кодирование в АСУ выполняется с использованием в основном трех принципов: порядкового, иерархического и матричного. Структурно коды бывают простыми и сложными.

Порядковый код – при этом информация кодируется порядковым номером.

Иерархический код – это код, в котором информация делится на части, расположенные в определенном порядке. При этом информацию несет не только символ, но и место его расположения.

Матричный код применяется к информации, характеризующейся двумя признаками – один располагается по вертикали, другой – по горизонтали. На пересечении строк и столбцов образуется нужный шифр.

Сложный или фасетный код предполагает деление информации на группы, в пределах которых используются разные принципы кодирования.

На рис. 1.6.3 приведен пример иерархического кода задачи АСУ, содержащий 7 разрядов.

Рис. 1.6.3. Пример иерархического кода задачи АСУ