2. Разработка структуры системы автоматизированного управления районом электроснабжения
2.1. Общие сведения о системах телемеханики
Телемеханическими устройствами называют технические средства, которые преобразовывают и передают информацию на расстояние для управления производственными или технологическими процессами. Их делят на устройства телеуправления (ТУ) и телеконтроля (ТК). Устройства ТК подразделяются на устройства телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ).
Аппаратура автоматики обеспечивает непрерывный контроль и поддержание заданного режима работы основного оборудования системы электроснабжения, позволяя повысить качество и бесперебойность процесса электроснабжения /3/. Устройства телемеханики (ТМ) ускоряют обеспечение текущих профилактических и восстановительных работ. При этом повышается пропускная способность электрифицированных линий.
За счет средств автоматики и телемеханики увеличивается производительность труда дистанций электроснабжения. Они позволяют высвободить большой контингент эксплуатационного персонала на тяговых подстанциях и в бригадах контактной сети /1/.
Разработка аппаратуры автоматики и телемеханики была начата в 30-х годах ХХ века и за это время прошла путь от громоздких устройств контроллерного типа до микропроцессорных систем. Каждое новое поколение отличается более высокой надежностью, улучшенными техническими характеристиками и расширенными функциональными возможностями /3/.
2.2.1. Структурная схема системы телемеханики
Всю работу системы ТМ в общем виде можно представить следующим образом /3/:
Рисунок 2.1. Обобщенная схема работы системы ТМ
Комплекс «Контур-М» предназначен для дистанционного управления из диспетчерского пункта (ДП) оборудованием электроснабжения, расположенным на пространственно-разнесенных контролируемых пунктах (КП), и его контроля.
Комплекс состоит из аппаратуры верхнего уровня (аппаратура, устанавливаемая на ДП) и нижнего уровня (аппаратура, устанавливаемая на КП).
Управление и контроль осуществляются с автоматизированного рабочего места диспетчера (АРМ-Д), расположенного на ДП.
Обмен информацией между ДП и КП может осуществляться по радиоканалу, по проводному линейному каналу связи, либо их комбинации. На структурной схеме (рисунок 2.2) показана аппаратура комплекса для комбинированного случая связи ДП с КП. Информация о состоянии оборудования на КП, команды ТУ, данные об измеренных величинах контролируемых параметров (тока, напряжения), данные по учету энергопотребления, а также служебная информация передаются в цифровом коде /4/.
Рисунок 2.2. Структурная схема комплекса «Контур-М»
2.2.2. Технические характеристики комплекса «Контур-м»
Максимальное число обслуживаемых КП составляет 64 шт. Общее количество функциональных модулей, размещенных в блоках, установленных на одном КП, должно быть не более 32. Тип датчиков ТС – сухой контакт, рабочее напряжение датчиков – 24 В.
Время фильтрации (защита от дребезга) сигналов ТС устанавливается при конфигурировании системы – от 200 до 800 мс. Время доставки сообщения о несанкционированном изменении состояния контролируемого объекта не более 5 с.
Время удержания реле при ТУ конфигурируется в диапазоне от 100 до 5000 мс. Время доставки команды ТУ не более 5 с.
Длительность импульсов в каналах учета не менее 20 мс при скважности не менее 2.
Комплекс обеспечивает собственными аппаратно-программными средствами технический учёт потребления электрической энергии со счётчиков с импульсными телеметрическими выходами с возможностью считывания тридцатиминутных срезов и отображением информации на АРМ-Д.
Комплекс обеспечивает сопряжение с измерительными преобразователями тока, напряжения, частоты, имеющими величину выходного тока в пределах от 0 до 40 мА по подключенным каналам на каждом КП. Относительная погрешность ТИ не более 5 %.
Комплекс обеспечивает сопряжение по последовательному интерфейсу RS-485 с интеллектуальными счетчиками учета потребляемой электроэнергии (СЭТ-4ТМ, ЦЭ6823, АВВ) и передачу на ДП информации об энергопотреблении для хранения и отображения ее в АРМ-Д. В программном обеспечении АРМ-Д имеется программа верхнего уровня, соответствующая указанным типам счётчиков.
Комплекс обеспечивает сопряжение по последовательному интерфейсу RS-232 c устройствами сбора данных (УСД), такими как «ТОК», «ЭНЕРГИЯ-МИКРО», «ПЧЕЛА» и др., с последующей передачей информации на ДП. Информация, полученная на ДП, отображается на дисплее компьютера АРМ-Д. В системный блок компьютера должна быть загружена программа верхнего уровня, соответствующая типу применяемого УСД.
Комплекс обеспечивает речевую связь между диспетчером в ДП и абонентами, находящимися в зоне рабочей дальности диспетчерской радиостанции.
Комплекс обеспечивает режим ретрансляции цифровых сообщений по радиоканалу.
Рабочая дальность действия при передаче цифровых сообщений по радиоканалу в условиях прямой видимости не менее 25 км без ретранслятора и 50 км с ретранслятором.
Номинальное значение несущей частоты передатчика от 146 до 174 МГц.
Шаг сетки частот составляет 25 кГц.
Скорости передачи по радиоканалу составляют: 1200, 2400, 4800 бит/с.
Процедура обмена информацией между ДП и КП имеет три режима:
1) автоматический опрос КП с периодом опроса, устанавливаемым при загрузке конфигурации системы, в пределах от 4 до 1020 с;
2) организация процедуры обмена по инициативе КП в случае возникновения несанкционированного изменения состояния электрооборудования на КП;
3) организация процедуры обмена по инициативе диспетчера.
Комплекс обеспечивает работу по проводной линии с использованием частотного и временного разделения каналов. Количество каналов в линии – 16 /4/.
Комплекс обеспечивает использование IBM совместимых персональных компьютеров, подключаемых по интерфейсу RS-232 в составе аппаратуры АРМ-Д.
Комплекс обеспечивает запись и чтение по радиоканалу конфигурации модулей оборудования, установленного на КП.
Комплекс обеспечивает документирование действий диспетчера и несанкционированных изменений состояния оборудования.
Комплекс обеспечивает документирование сбойных обменов по радиоканалу со всеми КП, внесёнными в список конфигурации системы, как подключенные к работе.
Комплекс обеспечивает учёт и документирование времени работы контролируемого оборудования на КП, внесённого в список конфигурации системы, как подключенное к работе.
Комплекс обеспечивает учёт и документирование количества включений и отключений контролируемого оборудования на КП, внесённого в список конфигурации системы, как подключенное к работе.
Комплекс обеспечивает измерение температуры окружающей среды на КП по четырём независимым каналам.
Комплекс обеспечивает управление элементами терморегулирования (вентиляторы и нагреватели) по четырем независимым каналам с целью автоматического поддержания заданной температуры окружающего воздуха в помещениях КП.
Комплекс обеспечивает непрерывную работу без ограничений времени в пределах срока службы /4/.
Кодирование информации в каналах ТУ и ТС соответствует ее кодированию в системе телемеханики «Лисна-Ч» при частотном и «Лисна-В» при временном разделении каналов.
Амплитуда сигнала на линейном входе (клеммы «ПРМ» блоков «Модуль ДП1», «Модуль ДП2», «Модуль КП1», «Блок ТМ-Л») должна быть от 15 до 1350 мВ; на линейном выходе (клеммы «ПРД» блоков) амплитуда сигнала может регулироваться от 15 до 1350 мВ на нагрузке 600 Ом для каждого из 16 каналов. Время установления рабочего режима аппаратуры не более 30 с /4/.