3836

Уровень исполнительных и измерительных устройств и контроллеров подразумевает сбор и передачу информации для автоматического и диспетчерского управления и контроля территориально распределенных объектов энергоснабжения.

Уровень прикладных и расчетных задач подразумевает оптимизацию контроля и управления энергоресурсами на одном или нескольких предприятиях, распределенных в разных географических регионах. Уровень SCADA системы подразумевает организацию сбора, обработки, хранения и визуализации данных, поступающих от систем, расположенных на нижнем уровне, и координацию их работы.

2.2. Структура автоматизированных систем управления энергоснабжением

Согласно основным руководящим документам и исследования в данной области, структурно, АСУЭ является иерархической системой и наряду с определением и выбором функциональных задач включает построение четырех подсистем, обеспечивающих ее работу [26-29]. Это подсистемы информационного, технического, программного и организационного обеспечения АСУЭ.

Информационная подсистема включает массивы информации, методы их сбора, обработки и хранения. В АСУЭ содержатся и перерабатываются различные виды информации (нормативно-справочные данные, текущие и архивные сведения о нормальных и аварийных режимах работы системы электроснабжения и т. д.) [30].

Подсистема технического обеспечения представляет собой комплекс технических средств, реализующий процессы сбора, передачи, обработки, отображения и хранения информации. Она включает в себя универсальные и управляющие вычислительные машины, включая их периферийные устройства, устройства сбора и передачи информации, системы телемеханики, а также устройства отображения информации диспетчеру.

Подсистема программного обеспечения представляет собой совокупность алгоритмов и программ, обеспечивающих автоматическую переработку информации. Программное обеспечение АСУЭ подразделяется на общее и специальное. Задачей

31

программ общего математического обеспечения является организация вычислительных процессов в ЭВМ, первичная обработка поступающей в ЭВМ информации и контроль правильного функционирования АСУЭ. Разработка программного обеспечения является наиболее трудоемкой частью работы по созданию АСУЭ. От качества и содержания программного обеспечения в большой степени зависит эффективность функционирования АСУЭ.

Подсистема организационного обеспечения включает в себя комплект инструкций и предписаний оперативному персоналу системы электроснабжения по эксплуатации как отдельных составных частей, так и АСУЭ в целом. В подсистему организационного обеспечения входят также описания рассмотренных выше подсистем, описания режимов работы технических устройств, входящих в комплекс технических средств АСУЭ, и другая документация.

Отмеченные выше подсистемы находятся на разных ступенях иерархии. Функциональная структура АСУЭ типового объекта имеет пять уровней иерархии, т. е. пять функциональных подсистем.

Два нижних уровня иерархии: подсистема защит и ручного управления и подсистема локальной автоматики - являются базовыми уровнями АСУЭ.

Подсистемы базовых уровней функциональной структуры АСУЭ призваны решать следующие задачи [26, 28, 29]:

1. Автоматическое обеспечение безопасной работы оборудования.

2.Локальное автоматическое управление отдельными элементами объектов системы электроснабжения (АПВ, АВР, АЧР и пр.).

3.Автоматическое регулирование параметров отдельных элементов системы электроснабжения(синхронных машин, силовых трансформаторов и батарей конденсаторов и др.).

4.Измерение различных электрических параметров (ток, напряжение, активная мощность и др.) как для обеспечения работы локальных устройств автоматики, так и для передачи в другие подсистемы АСУЭ.

Третий уровень иерархии АСУЭ представляет собой подсистема централизованного управления и контроля, или информационно-управляющая подсистема, которая решает задачи:

32

1.Постоянного автоматического контроля за состоянием системы электроснабжения (режим работы оборудования, положение коммутационной аппаратуры и пр.).

2.Фиксации и анализа неисправностей.

3.Оперативных переключений.

4.Обработки первичной технологической информации, ее хранения, отображения диспетчеру, передачи в другие подсистемы АСУЭ.

5.Передачи на объекты распорядительной информации, поступающей из верхних уровней иерархии.

6.Расчетов оперативных технико-экономических показателей

иэксплуатационных показателей технологического процесса и работы оборудования.

7.Диагностики и прогнозирования технологического процесса и состояния основного оборудования региональной энергосистемы.

Четвертый уровень иерархии АСУЭ (подсистема планирования и учета) призвана решать следующие задачи:

1.Составление балансов активной и реактивной мощности.

2.Анализ качества электроэнергии.

3.Определение совмещенной 30-минутной нагрузки предприятий в часы пика нагрузки региональной энергосистемы.

4.Автоматизированный коммерческий и технический учет электроэнергии, потребляемой отдельными объектами.

5.Расчет удельного расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции (для промышленных предприятий).

6.Обработка и передача необходимой информации на другие уровни иерархии АСУЭ и в АСУ предприятий.

Пятым и высшим уровнем иерархии АСУЭ является подсистема оптимизации работы системы электроснабжения предприятий, которая решает в основном следующие задачи [31-33]:

1.Обеспечение снижения потерь энергии в трансформаторах,

атакже в кабельных и воздушных линиях.

2.Определение и реализация оптимальных параметров качества электроэнергии в питающих и распределительных сетях.

3.Оптимальное распределение реактивной мощности в электрической сети предприятия.

4.Расчет и автоматическая реализация оптимальных режимов работы источников реактивной мощности.

33

5.Определение оптимальных условий питания предприятия от районной энергосистемы и их реализация.

6.При наличии собственных источников электрического питания (например, ТЭЦ предприятия) определение и реализация условий их наиболее эффективного использования.

Задачи, решаемые на высшем и на других уровнях иерархии АСУЭ, определяются возможностями используемых технических средств, включая ЭВМ, а также уровнем математического обеспечения АСУЭ.

На всех иерархических уровнях необходимо применение современных средств контроля, передачи и обработки информации (вычислительная техника) [34-38].

Так как АСУЭ является организационно-технологической АСУ, то основой их функционирования является использование агрегатной системы средств вычислительной техники (АСВТ-М), которая позволяет организовать управляющий вычислительный комплекс (УВК), в котором ЭВМ оказывается непосредственно связанной с источниками информации и с исполнительными цепями управляемых объектов системы электроснабжения.

Система АСВТ-М содержит много различных агрегатных модулей, которые по назначению в УВК могут быть подразделены в основном на пять групп: процессор, устройства ввода и вывода информации (УВВ), устройства связи с объектом (УСО), устройства внутрисистемной связи (УВСС), устройства отображения и корректировки информации (УОКИ).

В настоящее время, в рамках АСВТ-М промышленностью выпускаются процессоры М-6000, М-7000, М-4030. Процессор М- 6000 (наименьшая производительность) используется, как правило, на первом этапе создания АСУЭ или на низких ступенях иерархии. Процессор М-4030 (наибольшая производительность) используется на высших ступенях иерархии. Отличительной особенностью этого процессора является возможность его непосредственного сопряжения с различными внешними устройствами единой серии ЭВМ третьего поколения, что позволяет создавать мощные многомашинные УВК.

Устройства ввода и вывода информации УВВ предназначены для считывания информации с внешних носителей (перфокарты, клавиатура, магнитные ленты и т. п.), ее преобразования и передачи

впроцессор, хранения на внешних носителях и во внешних

34

запоминающих устройствах информации, полученной от процессора. Функцией УВВ является также генерация сигналов времени.

Назначением устройств внутрисистемной связи УВСС является в основном преобразование сигналов при обмене информацией между различными вычислительными системами в многомашинных УВК.

Устройства отображения и корректировки информации УОКИ предназначены для визуального представления диспетчеру интересующей его информации, а также для восприятия и передачи в процессор вносимых диспетчером уточнений и дополнительной информации. Эти устройства реализуются, как правило, на базе использования дисплеев.

Все устройства УВК, выполненного на базе АСВТ-М, имеют унифицированное сопряжение (так называемый интерфейс 2К). При таком сопряжении соблюдается выполнение совокупности условий (физических, конструктивных, логических), что и позволяет из отдельных агрегатных модулей построить УВК, составляющий наряду с устройствами релейной защиты, локальной автоматики и телемеханики техническую основу АСУЭ.

2.3. Автоматизированные системы управления электрохозяйством

Как было показано выше, системы управления энергоснабжением распределительных сетей являются сложными, иерархически многоуровневыми системами. Нижний уровень управления которых доходит непосредственно до потребителей электрической энергии.

Современная тенденция оснащать все энергоемкие энергохозяйства системами АСУЭ, объясняется настоятельными рекомендациями ПТЭЭП на законодательном уровне и четкими экономическими соображениями.

Действительно, практика показывает, что объекты энергоснабжения (предприятия), оснащённые автоматизированными системами управления электрохозяйством (АСУСЭС), достигают повышения эксплуатационной надежности, долговечности и эффективности работы энергетического оборудования, успешно решают задачи диспетчерского, производственно-технологического и

35

организационно-экономического управления энергохозяйством предприятия [39-44].

В связи с этим целесообразно рассмотреть эти структуры на примере какого-либо типового объекта, энергоснабжение которого осуществляется в больших объемах и от региональных распределительных сетей (т.е. присутствуют уровни электропотребления от 0,4 до 110 кВ). Поэтому ниже будет приведено описание структуры АСУ СЭС мощной компрессорной станции (КС).

Указанная система является подсистемой автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) и АСУЭ, и должны иметь необходимые средства передачи информации от диспетчерских пунктов питающей энергосистемы в объеме, согласованном с последней.

Автоматизированная система управления электрохозяйством (АСУ СЭС) является составной частью АСУЭ и, как правило, имеет в своем составе системы диспетчерского управления электроснабжением и ремонтом электроустановок, распределением и сбытом электроэнергии, а также системы управления производственно-экономическими процессами в электрохозяйстве.

Для контроля и учета энергоресурсов (электроэнергии, тепла, воды) в состав АСУЭ включается специальная подсистема АСКУЭ (автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов). Отдельно следует выделить подсистему тепло- и водоснабжения предприятия в АСУЭ.

Автоматизированная система управления электрохозяйством обеспечивает следующие функции:

-отображение текущего состояния главной схемы электроснабжения в виде мнемосхемы;

-измерение, контроль, отображение и регистрация параметров;

-обработка и вывод информации о состоянии главной схемы и оборудования в текстовой (табличной) и графической форме;

-дистанционное управление переключением выключателей главной схемы с контролем действий дежурного;

-обработка данных установившихся режимов для различных эксплуатационных целей;

-диагностика защит и автоматики с аварийной сигнализацией;

36

-дистанционное изменение установок цифровых РЗА, управление их вводом в работу;

-регистрация и сигнализация возникновения феррорезонансных режимов в сети;

-проверка достоверности входной информации;

-диагностика и контроль оборудования;

-формирование базы данных, хранение и документирование информации (ведение суточной ведомости, ведомости событий, архивов);

-технический (коммерческий) учет электроэнергии и контроль энергопотребления;

-контроль параметров качества электроэнергии;

-автоматическое противоаварийное управление;

-регистрация (осциллографирование) параметров аварийных и переходных процессов и анализ осциллограмм;

-контроль режима аккумуляторной батареи и изоляции ее цепей;

-диагностика состояния аппаратуры и программного обеспечения АСУ СЭС;

-передача информации о состоянии системы электроснабжения в технологическую АСУ по ее каналу связи на ЦДП и в другие службы предприятия.

На рис. 2.3 показана примерная структура схема АСУ СЭС компрессорной станции. Структура АСУ СЭС зависит от типа КС (электроприводная или газотурбинная), наличия на КС электростанция собственных нужд (ЭСН) и от режимов ее работы. Также имеет значение степень интеграции ЭСН в систему электроснабжения (СЭС).

37

-щит постоянного тока (ЩТП);

-системы кондиционирования и вентиляции и др.

Основные отличия АСУ СЭС от технологических АСУ заключается в:

-высоком быстродействии на всех уровнях процесса управления, адекватной скорости процессов, протекающих в электрических сетях;

-высокой защищенности от электромагнитных влияний;

-структуре программного обеспечения.

Следует отметить, что эти свойства, а также функциональные возможности АСУ региональными энергетическими системами (по регулированию реактивной мощностью и напряжению с помощью силовых трансформаторов с РПН и ВДТ – о чем говорилось в начале данной главы), позволяют эффективно использовать современные силовые статические преобразователи как в нормальных, так и в аварийных режимах. Об этом будет более подробно рассказано в следующих главах.

Далее коснемся автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии, которая обеспечивает общеизвестные преимущества организации учета при помощи автоматизированных систем контроля, учета и управления электропотреблением. Кроме

39

функций учета, они обычно также осуществляют контроль и управление электропотреблением на предприятиях.

Основной экономический эффект для потребителя от применения этих систем состоит в уменьшении платежей за используемую энергию и мощность, а для энергокомпаний в снижении пиков потребления и уменьшении капиталовложений на наращивание пиковых генерирующих мощностей.

При этом появляется возможность реализации следующих

целей:

-применение современных методов учета расхода электроэнергии;

-экономия средств из-за снижения платежей за потребляемую электроэнергию;

-оптимизация режимов распределения электроэнергии и мощности;

-переход на многотарифный учет электроэнергии; - оперативный контроль полной, активной, реактивной мощностей и др.;

-контроль качества электроэнергии. АСКУЭ обеспечивает решение следующих задач:

-сбор данных на объекте для использования при коммерческом учете;

-сбор информации на верхнем уровне управления и формирование на этой основе данных для проведения коммерческих расчетов между субъектами рынка (в том числе и по сложным тарифам);

-формирование баланса потребления по подразделениям и предприятию в целом и по АО-энергозонам;

-оперативный контроль и анализ режимов потребления электроэнергии и мощности основными потребителями;

-контроль достоверности показаний приборов учета электроэнергии и мощности;

-формирование статистической отчетности;

-оптимальное управление нагрузкой потребителей;

-проведение финансово-банковских операций и расчетов между потребителями и продавцами.

Структурная схема АСКУЭ представлена на рис. 2.4.

40