Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Автоматизация и диспетчеризация систем электроснабжения

Автоматизация и диспетчеризация систем электроснабжения

в отношении конфигурации её оборудования, так и в отношении универсальности функциональных пакетов программ, чем обеспечивается высокая степень гибкости. Она строится на базе многопроцессорных систем управления, объединённых в локальные (ЛВС) и региональные (РВС) вычислительные сети, имеёт в своем составе мощные ЭВМ.

На всех уровнях АСДУ должна быть использована интегрированная база данных (ИБД), включающая SQL–совместимые базы данных и базы данных реального времени (БДРВ), реализующие единое информационное пространство.

ИБД должна обеспечивать необходимую полноту, целостность и надёжность хранения информации.

3.4 Организационная и функциональная структуры АСДУ

АСДУ - это совокупность комплексов АСДУ ЦДП (центр. диспетч. пункта) АО-Энерго, АСДУ ПЭС и РЭС, АСУТП электростанций и подстанций, систем АСКУЭ, обменивающихся информацией по каналам телемеханики или через ЦКИ (центр коммутации информации). В соответствии с территориальным принципом обслуживания и управления объектами АСДУ можно реализовать на трёх или четырёх уровнях управления:

I. Уровень служб и отделов АО-Энерго и энергосбыта (ЦДП, энергосбыт).

II. Уровень предприятий электрических сетей (ДП ПЭС, отделение энергосбыта).

III. Уровень районов электрических и тепловых сетей (ДП РЭС, участок энергосбыта). Крупные предприятия электрических сетей делятся на районы.

IV. Уровень энергообъектов (электростанция, подстанция).

Каждый уровень АСДУ функционирует на базе локальных (ЛВС) либо региональных вычислительных сетей, под управлением специализированных ЭВМ.

3.5 Задачи АСДУ

Задачи АСДУ, в общем, должны быть аналогичными для всех энергопредприятий (за исключением Энергосбыта, где есть только задачи АСКУЭ). Это является одним из основных принципов построения единой вертикали АСДУ АО-Энерго. В состав АСДУ входят следующие группы задач:

– задачи оперативного контроля и управления;

– технологические задачи;

– задачи автоматического управления;

– задачи контроля и учёта электрической энергии.


4. Уровни построения АСДУ

4.1 АСДУ на уровне ЦДП энергосбыта энергосистемы

Комплекс может быть построен на основе модели "клиент–сервер" с использованием следующих стандартов открытых систем:

– Ethernet;

– DECnet, IPX, TCP/IP;

– Windows NT (для рабочих станций и клиентских рабочих мест на базе ПЭВМ).

В комплекс может быть включена поддержка распределённой SQL–базы данных (для задач АСДУ и ПХД).

В состав технических средств, необходимых для функционирования комплекса, входят:

– два базовых сервера АСДУ, которые выполняют функции оперативно–информационного комплекса и оперативного управления режимом;

– два сервера связи АСДУ, которые выполняют коммуникационные функции с нижними уровнями. На первом этапе к этим серверам будут подключаться установленные в энергосистеме КП отечественных телемеханических комплексов и АСУ нижних уровней;

– клиентская часть на базе ПЭВМ и графических рабочих станций;

– автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей;

– вычислительная сеть, обеспечивающая подключёние локальных и удалённых конечных пользователей;

–коммуникационная система, обеспечивающая подключёние удалённых локальных вычислительных сетей по коммутируемым и выделенным каналам связи, для обеспечения обмена с АСУ РАО другими АСУ данного уровня;

– контроллер управления диспетчерским щитом. Реализация человеко–машинного интерфейса в комплексе осуществляется через АРМ пользователей, функционирующие на ПЭВМ в локальной сети. Устанавливаются следующие АРМ:

– АРМ руководства АО;

– АРМ пользователей в службах и отделах (СРЗА, СТМиС, ОАСУ);

– АРМ диспетчеров передающих (системообразующих) сетей;

– АРМ инженера ЦДП по режимам.

Подсистема АСКУЭ на уровне Энергосбыта выполняет следующие основные задачи:

– сбор данных об электроэнергии, и мощности для решения сбытовых задач;

– передача данных об электроэнергии и мощности в АСДУ ЦДЛ для решения технологических, режимных и информационных задач;

– передача обобщенных данных об электроэнергии и мощности в АСУ РАО.

Функции и задачи собственно АСКУЭ, включающие:

– оперативный контроль баланса мощности и электроэнергии по основным подстанциям, сетевым районам и в целом по ПЭС;

– оперативный контроль мощности, потребляемой крупными потребителями в часы максимумов нагрузок;

– текущий контроль режимов электропотребления и договоров с потребителями;

– управление нагрузкой потребителей с целью оптимального расходования энергоресурсов и соблюдения режимов электропотребления;

– статистический Учёт и анализ режимов электропотребления.

Функции коммерческого учёта электроэнергии и мощности, включающие:

– обеспечение соответствующих подразделений энергосистемы информацией, необходимой для коммерческих расчётов;

– оперативное отслеживание условий выполнения заключенных контрактов на покупку (продажу) электроэнергии и мощности.

4.2 АСДУ на уровне ПЭС и РЭС

Уровень РЭС для малых предприятий электрических сетей отсутствует. Функции, выполняемые АСДУ ПЭС и РЭС практически одинаковы. Оперативно–диспетчерское управление распределительными сетями в ПЭС, с выделенными РЭС, децентрализовано.

АСДУ верхнего уровня управления предприятия и района электрической сети создаётся на базе рабочих мест отделов и служб ПЭС и РЭС в рамках локальной вычислительной сети на основе единого информационного обеспечения. На данном уровне реализуется интеграции задач оперативного диспетчерского управления подсистем АСДУ ПЭС и РЭС.

Интеграция осуществляется по двум направлениям:

– согласованным решением задач в каждой подсистеме АСДУ на различных уровнях иерархии – от энергообъектов до ПЭС и РЭС;

– организацией взаимодействия с разными подсистемами данного уровня (АСКУЭ, Электроснабжения).

На начальном этапе рабочие места отделов и служб функционируют автономно. На последуюих этапах интеграции и создания ЛВС информационное единство обеспечивается интегрированной базой данных (ИБД). При этом в отдельных случаях возможна автономная работа некоторых задач при условии согласованности информации.

На уровне АСДУ ПЭС и РЭС решаются следующие задачи:

– по информационно–управляющей подсистеме (ИУП) – контроль и представление сетей, регистрация ТИ, ТС, дорасчёт и контроль параметров режима, накопление данных реального времени, суточная ведомость, телеуправление;

– по информационно–вычислительной подсистеме (ИВП) – достоверизация ТИ, ТС, оценка состояния электрической сети, формирование и контроль баланса мощности и энергии, оперативный расчёт и оптимизация режима распределительной сети, расчёт потерь мощности и энергии, и др.;

– по технологическим задачам диспетчерского управления – формирование и ведение оперативной схемы электрической сети, ведение оперативного журнала диспетчера, ведение оперативной документации, автоматизированное рассмотрение диспетчерских заявок, формирование и ведение базы данных бланков переключении;

– по подсистеме планирования режимов – обработка контрольных замеров, расчёт режимов сетей, расчёт ТКЗ, расчёт уставок защит, разработка ремонтных схем, прогноз нагрузок, анализ и прогноз надёжности;

– по подсистеме автоматического управления – автоматическое управление средствами регулирования и реактивной мощности, автоматическое управление средствами первичной коммутации (АПВ, АЧР, ЧАПВ, АВР и др.).

В состав технических средств, необходимых для функционирования комплекса, входят:

– два базовых сервера АСДУ, которые выполняют функции оперативно–информационного комплекса и оперативного управления режимом;

– два сервера связи АСДУ, которые выполняют коммуникационные функции с нижним и верхним уровнями. На первом этапе к этим серверам будут подключаться установленные в энергосистеме КП отечественных телемеханических комплексов и АСУ нижних уровней;

– клиентская часть на базе ПЭВМ и графических рабочих станций – автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей;

– вычислительная сеть, обеспечивающая подключёние локальных и удалённых конечных пользователей;

– коммуникационная система, обеспечивающая подключёние удалённых локальных вычислительных сетей по коммутируемым и выделенным каналам связи, для обеспечения обмена с другими АСУ данного уровня;

– контроллер управления диспетчерским щитом. Реализация человеко–машинного интерфейса в комплексе осуществляется через АРМ пользователей, функционирующие на ПЭВМ в локальной сети. Предусматриваются следующие АРМ:

– АРМ руководства ПЭС и РЭС;

–АРМ пользователей в службах и отделах;

– АРМ диспетчера распределительной сети;

– АРМ инженера по режимам.

Подсистемы АСКУЭ на уровне РЭС выполняет следующие основные задачи:

– сбор данных об электроэнергии и мощности;

– передача данных об электроэнергии и мощности в АСКУЭ Энергосбыта;

– передача данных об электроэнергии и мощности в АСДУ ПЭС и РЭС для решения технологических, режимных и информационных задач.

4.3 АСУТП электростанций и подстанций

АСУ ТП станций и подстанций выполняется на базе МП терминалов РЗА и программируемых контроллеров. Такая система управления должна обеспечивать:

– информационные функции, которые включают сбор аналоговой и дискретной информации о режимных и технологичеких параметрах оборудования;

– регистрацию событий и процессов в аварийных режимах;

– обработку, накопление, архивирование информации;

– ведение базы данных реального времени;

– отображение графической информации в виде схем, графиков и др.;

– функции управления, в том числе управление коммутационными аппаратами, регулирование и др.;

– диагностику работы оборудования, определение ресурса работы, тепловизионный контроль и др.;

– диагностику технических средств АСУ ТП;

– приём и передачу информации на разные уровни управления и смежные подсистемы (АСКУЭ);

– выполнение функции релейной защиты и автоматики. Сочетание контроллеров и терминалов РЗА позволяет создать гибкую систему АСУ ТП, имеющую различную конфигурацию и учитывающую особенности различных подстанций.

В состав технических средств, необходимых для функционирования АСУ электростанций и подстанций, входят:

– базовый сервер АСУ (на ТЭЦ – резервный), который выполняет функции оперативно–информационного комплекса и оперативного управления режимом;

– два сервера связи АСУ (на небольших подстанциях интегрирован с базовым сервером), который выполняет коммуникационные функции с оборудованием нижнего уровня АСУ ТП, уровнем РЭС или ПЭС, другими АСУ данного уровня (АСКУЭ);

– клиентская часть на базе ПЭВМ и графических рабочих станций – автоматизированные рабочие места (АРМ) пользователей;

– вычислительная сеть, обеспечивающая подключёние локальных и удалённых конечных пользователей.

Рабочие места пользователей АСУ ТП станций и крупных подстанций с постоянным оперативным персоналом строятся на базе IBM–совместимых ПЭВМ, офисного или промышленного исполнения, работающих автономно либо в составе ЛВС. На небольших подстанциях без персонала могут использоваться переносные ЭВМ.

Предусматриваются следующие АРМ:

– АРМ пользователей в службах и отделах (СРЗА, СТМиС. ОАСУ);

– АРМ оперативного дежурного персонала.

Подсистема АСКУЭ на уровне станций и подстанций выполнена на базе счётчиков электроэнергии и устройств сбора и передачи данных (УСПД).

УСПД решает следующие основные задачи:

– сбор данных об электроэнергии и мощности с счётчиков;

– передача данных об электроэнергии и мощности в АСКУЭ РЭС или ПЭС;

–передача данных об электроэнергии и мощности в АСУ станций и подстанций для решения технологических, режимных и информационных задач.

4.4 Унификация технических и программных средств АСДУ

В настоящий момент внедрение систем АСДУ ограничено, в основном, установкой автономных телемеханических комплексов разных производителей.

Резкое увеличение потребности в информационном обеспечении всех служб электростанций и подстанций, РЭС, ПЭС и энергосистемы привело к необходимости замены установленных и внедрения новых подсистем АСДУ на всех уровнях – от уровня АСУ ТП подстанций до уровня АСДУ энергосистемы. Подсистемы АСДУ выполняющие одинаковые управляющие функции (Электроснабжение, АСКУЭ) на всех уровнях должны выполнять следующие требования:

– функциональной завершённости;

– гибкости структуры;

– открытости;

– преёмственности;

– информационной совместимости.

Такой подход к выбору единого базового программного обеспечения позволит:

– унифицировать АСДУ уровня РЭС и ПЭС;

– унифицировать АСУ уровня электростанций и подстанций;

– разработать библиотеки программных модулей, расширяющих возможности базового комплекса;

– снизить единичные затраты на разработку и внедрение АСДУ;

– организовать централизованную поддержку внедрения и эксплуатации подсистем АСДУ.

Тесное взаимодействие между подсистемами АСДУ необходимо для эффективной работы каждой из них. Однако особенности базового инструментария и существенно отличающиеся показатели надёжности (в т.ч. готовности), делают нецелесообразной или затрудняют реализацию всего комплекса АСДУ на основе одной программно–аппаратной платформы. Важной задачей является обеспечение двунаправленного интерфейса между подсистемами на основе ПО промежуточного слоя (шлюзов), работающего на стандартных сетевых протоколах различного уровня, среди которых можно выделить как сетевые версии Windows протоколов ОDВС, DDЕ, СОМ (ОLЕ), так и другие открытые протоколы, например, OPC.


5. Современные методы автоматизации диспетчерских пунктов промышленных предприятий

5.1 Инструментальное обеспечение систем диспетчерского управления

Построение систем диспетчерского управления как открытых систем, аппаратные средства и программное обеспечение которых согласуется с международными стандартами, обеспечивает принятие наилучшего решения, удовлетворяющего как потребителей, так и производителей АСУ. Их отличительной особенностью является жесткая функционально-временная связь с технологическим циклом (оборудованием) производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, которая и определяет подход к созданию открытых АСКУЭ и АСДУ.

Основу архитектуры (платформы) рассматриваемых систем должны составлять базовое изделие – система диспетчерского управления и сбора данных (СДУСД), а также модули прикладного программного обеспечения. Данный подход обеспечивает многообразие (масштабируемость) и гибкость (наращивание) при построении АСУ на единой платформе – от систем на базе однопользовательского персонального компьютера (РС) и диспетчерского щита с мнемосхемой (на небольших и средних подстанциях) до многопользовательских систем на основе специализированных серверов и рабочих станций. В первом случае говорят об одноуровневой АСУ, во втором – двух- и многоуровневой архитектуре АСУ.

Архитектура открытых АСУ должна предусматривать чёткое разделение функций, реализуемых отдельными серверами. При этом критичные ко времени функции можно реализовать на двойном комплекте серверов (основном и резервном), в то время как менеё критичные – на одинарных. Эта гибкая и эффективная схема резервирования в полной мере обеспечивает высокую надёжность функционирования АСУ.

Информация в СДУСД должна поступать через серверы сбора данных и серверы связи. Серверы сбора данных сообщаются с локальными блоками управления (ЛБУ), устанавливаемыми на подстанциях, а серверы связи – с другими центрами управления.

Для облегчения создания и изменения (расширения) СДУСД в соответствии с уникальными требованиями заказчика программное обеспечение должно быть выполнено в виде отдельных модулей со стандартными интерфейсами. Современный уровень программирования предусматривает ориентацию на рабочие станции и серверы фирм "Sun" и "IBM" и такие производственные стандарты, как POSIX (для операционной системы UNIX), Х.25 и ТСР/IР (для сетевых коммуникаций), Ethernet (для локальных вычислительных сетей), X Window System и OSF/Motif (для человеко-машинных интерфейсов ), ORACLE RDBMS C SQL2 (для работы с базами данных ), ISO/OSI (для протоколов обмена), С++ и РАSCAL (для языков программирования).

Использование в открытых СДУСД высокопроизводительных рабочих станций и серверов, распределённых компьютерных баз данных, а также разработка человеко-машинных интерфейсов обеспечивают наибольшеё удобство работы операторов и наилучшеё исполнение ими функциональных обязанностей, касающихся управления технологическим оборудованием.

Рис. 5.1 Масштабируемая архитектура СДУСД


Масштабируемая (расширяемая) архитектура открытых СДУСД предоставляет им возможности не только собственного неограниченного роста (посредством добавления большого количества рабочих станций и серверов для поддержки сотен ЛБУ, сотен тысяч передающих цифровых и аналоговых точек и миллионов распределенных цифровых и аналоговых точек), но и создания (развития) на их основе систем управления генерацией энергии, управления энергией, управления распределением энергии и управления нагрузкой (посредством добавления серверов и модулей программного обеспечения, реализующих соответствующие функции) (Рис. 5.1).

Чтобы добиться поставленных задач, необходимо использовать для автоматизации систем управления современные технологии и микропроцессорные средства автоматизации.

5.2 Микропроцессорные средства автоматизации и диспетчеризации СЭС

 

5.2.1 Основные виды микропроцессорных средств автоматизации

Программно-аппаратная реализация системы автоматизации контроля и управления электроснабжения имеёт ряд особенностей, в первую очередь с позиции требуемой распределенности, быстродействия и параметров устройств связи с объектом.

Сложилось так, что сигналы выводились ото всех датчиков на щиты управления – блочные, групповые, местные. Там же размещались контрольно-измерительные приборы, устройства защиты, регуляторы, ключи управления. Соответственно и формировалась структура АСУТП, когда на щитах управления располагались программируемые контроллеры (Рис. 5.2), включая модули ввода – вывода устройств связи с объектом, и велось централизованное управление основным и вспомогательным технологическим оборудованием. В последнеё время ситуация несколько меняется. Все чаще применяется установка контроллеров, объединённых в локальную вычислительную сеть (ЛВС).

Рис. 5.2. Контроллеры для систем автоматизации

Устройства релейной защиты и автоматики (РЗА), измерительные приборы и ключи управления максимально приближены к объектам, т.е. находятся в самих распределительных устройствах (РУ). В ряде случаев последние отстоят на сотни метров и даже на километры от главных или центральных щитов управления. Для электрической части характерно такая идеология управления и регулирования, когда к централизованным задачам относятся, в основном, лишь автоматическое регулирование частоты и мощности, групповое управление возбуждением генераторов и противоаварийная автоматика, а устройства РЗА выполненные в виде отдельных локальных устройств. Следовательно, микропроцессорное устройство системы контроля и управления электрической части должны иметь не только функциональную, но и территориальную распределённость.

Программно-технические комплексы (ПТК) для тепловой части выпускают в мире десятки производителей. Имеются развёрнутые производства в России, в том числе и отечественные разработки. Для электрической же части выбор ПТК, в составе которых присутствует полная гамма микропроцессорных устройств РЗА для электрических сетей всех классов напряжения, ограничен. Даже на европейских рынках доминируют лишь четыре системы фирм ABB,GEC Alsthom, Merlin Gerin, Siemens.

Микропроцессорные устройства РЗА хотя и являются многофункциональными, однако работают по жёсткой логике. Помимо традиционных функций защиты, автоматических ввода резерва (АВР), повторного включения (АПВ) и частотной разгрузки (АЧР) они осуществляют регистрацию и осциллографирование событий, измерение электрических величин, самодиагностику. В ряде случаев

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: