Системы телемеханики в энергетике

Введение

Система кустовой ТМ состоит из множества типовых территориально рассредоточенных по нефтяному месторождению объектов (шкафов ТМ). Она имеет распределенную архитектуру с передачей данных в центральный диспетчерский пункт. Общее количество контролируемых параметров зависит от количества скважин на месторождении и может колебаться от нескольких сотен до нескольких тысяч. При этом набор параметров, собираемых с отдельного куста скважин, как правило, однотипный и не превышает нескольких десятков.

Все эти факторы диктуют определенные требования при выборе аппаратной платформы (в частности, к контроллерному оборудованию) во время проектирования шкафов кустовой ТМ. В таблице 1 представлены типовые требования к ПЛК для системы ТМ.

Таблица 1. Факторы, диктующие требования к ПЛК в системах кустовой ТМ

Фактор

Требование к ПЛК

Удаленность объектов от центрального диспетчерского пункта

Возможность удаленной диагностики

Возможность удаленного изменения программы контроллера

Возможность удаленного снятия архива накопленных значений

Расположение шкафа ТМ вне помещений

Расширенный температурный диапазон работы ПЛК

Устойчивость к помехам, гальваническая развязка каналов ввода/вывода

Надежность аппаратной части

Беспроводные сети передачи данных на ЦПУ с возможными обрывами связи

Поддержка локальной буферизации данных в случае обрыва связи с ЦПУ

Необходимость опроса смежных подсистем на кусте (СУ ШГН, СУ ЭЦН, СКЖ и т.д.), передачи данных в ЦПУ

Наличие сетевых интерфейсов с поддержкой стандартных протоколов передачи данных (Modbus RTU/TCP)

Возможность увеличить количество сигналов ввода/вывода за счет добавления новых скважин или дополнительных параметров контроля

Возможность расширения ПЛК дополнительными модулями ввода/вывода

Небольшое количество физических сигналов на куст, простая логика управления, но при этом большое количество объектов в системе ТМ

Сравнительно невысокая стоимость контроллера

Необходимость обслуживания системы ТМ службой АСУ ТП нефтяной компании с возможностью модификации элементов программы ПЛК

Поддержка стандартных промышленных языков программирования с возможностью комментирования кода

Проанализировав требования к ПЛК для систем кустовой ТМ, инженеры компании Mitsubishi Electric убедились в том, что линейка компактных ПЛК серии FX5 оптимально подходит в качестве аппаратной платформы для построения шкафов ТМ. В этих контроллерах набор необходимых функциональных характеристик сочетается с такими важными параметрами для данного класса систем, как сравнительно невысокая стоимость и высокая надежность.

3.3.90

Телеуправление должно предусматриваться в объеме,
необходимом для централизованного решения задач по установлению надежных и
экономически выгодных режимов работы электроустановок, работающих в сложных
сетях, если эти задачи не могут быть решены средствами автоматики.

Телеуправление должно применяться на объектах без
постоянного дежурства персонала, допускается его применение на объектах с
постоянным дежурством персонала при условии частого и эффективного
использования.

Для телеуправляемых электроустановок операции
телеуправления, так же как и действие устройств защиты и автоматики, не должны
требовать дополнительных оперативных переключений на месте (с выездом или
вызовом оперативного персонала).

При примерно равноценных затратах и технико-экономических
показателях предпочтение должно отдаваться автоматизации перед телеуправлением.

Характеристики системы

Телемеханика на транспорте имеет свои отличительные особенности:

  • Модульная компоновка под объект телемеханизации, сертификат качества оборудования ИСО, удачные эксплуатационные характеристики;
  • Наличие программного кода SCADA-системы СИРИУС и микропроцессорного ПО позволяет ввести в инструментальную среду множество механизмов автонастройки и контроля под конкретный объект автоматизации;
  • Комбинированная связь — по радиоканалу, выделенным проводным каналам в многоточечном соединении, использование GSM модемов и цифровых каналов;
  • блок питания контроллера обеспечивает функции гарантийного питания и для связного оборудования (радиостанции);
  • Наличие сателлитной телемеханики позволяет создавать распределенные КП;
  • Диапазон рабочих температур от – 40 до + 70°С, без применения принудительной вентиляции.

С использованием системы СИРИУС телемеханизирована большая часть тяговых подстанций горэлектротранспорта в городах Республики Беларусь. Система разработана на основе аппаратных средств серийно выпускаемых Новополоцким заводом ОАО «Измеритель».

Пример системы Телемеханики на транспорте для Гомельского ГЭТ

Коммунальное унитарное предприятие «Горэлектротранспорт» г. Гомель выполняет городские пассажирские троллейбусные перевозки, управляет движением электротранспорта на линии, занимается организацией его энергоснабжения, ремонтирует все виды троллейбусов.

В состав предприятия входят два троллейбусных депо общей вместимостью 225 машино-мест с технологическим оборудованием, энергослужба, обслуживающая 19 линейных тяговых подстанций и 146,4 км контактной сети.

По состоянию на 01.09.2014 года предприятие имеет на балансе 227 троллейбусов.

Маршрутная сеть предприятия состоит из 22 маршрутов, плановый выпуск на линию в рабочие дни составляет 175 троллейбусов, ежедневный объём перевозки пассажиров – 225 тыс.человек.

Удельный вес предприятия в городских пассажирских перевозках – 39 %.

Общая мощность тяговых подстанций – 34252 кВт.час.

Все подстанции работают в автоматическом режиме под управлением комплекса телемеханики «Сириус».

Пользовательский интерфейс представляет собой комплекс, состоящий из центральной схемы и схем подстанций.

Телемеханика подстанций — системы контроля и управления

На станциях были разработаны системы, позволяющие постоянный контроль работы станции и взаимодействия с системами охранной автоматики, контроля, блокировки и сигнализации. Эти системы учитывают специфику электростанций. Они имеют большое разнообразие систем из-за множества версий устройств и компонентов системы, которые необходимо защищать. Кроме того, используются устройства различных фирм, в том числе отечественных. На подстанциях, помимо монтажа новых устройств и систем телемеханики под ключ также проводится модернизация существующих.

Масштабируемая система телемеханики

Использование центральных блоков телеуправления обеспечивает связь с системой контроля, а широкий спектр доступных модулей ввода / вывода, обнаружение короткого замыкания и дополнительное оборудование позволяют объекту работать с точки зрения измерения и контроля. Преимуществами такой системы являются: общая единообразная аппаратная платформа для любого приложения, полная масштабируемость решения, но, прежде всего, открытость для сотрудничества с любым оборудованием и любой системой с использованием форм общения, предпочитаемых пользователем.

Система телемеханики — архитектура

Архитектура системы включает три уровня потока данных: процесс, поле и станцию. Они выполняют следующие функции:

  • уровень процесса — технологические устройства (например, переключатели, электрические компоненты, датчики),
  • полевой уровень — электронные устройства, взаимодействующие с технологическими устройствами, собирают данные с них с помощью цифровых и аналоговых входов, обрабатывают данные (автоматизация) и управляют процессом с помощью выходов,
  • уровень станции — электронные устройства и компьютерные системы, собирающие данные с полевого уровня через сеть связи, визуализирующие ход процесса и предоставляющие данные внешним системам.

Архитектура системы контроля и надзора отличается уровнем диспетчерского центра. Это уровень системного администрирования, на котором устанавливаются серверы и операторские станции.

Встроенный веб-сервер

Еще одна полезная функция — встроенный в ПЛК веб-сервер, который дает возможность после прохождения процедуры авторизации подключиться к контроллеру через обычный веб-браузер с компьютера или с мобильного устройства. При этом можно получить доступ к основным настройкам контроллера и системным экранам и посмотреть значения регистров (рис. 4).

Популярные статьи  Делаем ремонт стиральной машины своими руками

Системы телемеханики в энергетике

Рис. 4. Примеры экранных форм встроенного веб-сервера

Но наибольший интерес в функционале встроенного веб-сервера представляет возможность разработки полноценных пользовательских HTML-экранов. Это позволяет создать на базе FX5 полноценный интерфейс оператора, отказавшись от необходимости использовать отдельную HMI-панель. Шкаф ТМ располагается на улице, и с работой ЖК-панелей в зимнее время могут возникнуть проблемы. При наличии точки доступа на кусте скважин оператор может, не выходя из машины, подключиться к контроллеру, просто задав в мобильном устройстве или ноутбуке IP-адрес в браузере. После прохождения авторизации оператору будет предоставлен доступ к созданному программистами интерфейсу.

3.3.102

Питание устройств телемеханики (как основное, так
и резервное) на диспетчерских и контролируемых пунктах должно осуществляться
совместно с питанием аппаратуры каналов связи и телемеханики.

Резервное питание устройств телемеханики на контролируемых
пунктах с оперативным переменным током должно предусматриваться при наличии
источников резервирования (другие секции систем шин, резервные вводы,
аккумуляторные батареи устройств каналов связи, трансформаторы напряжения на
вводах, отбор от конденсаторов связи и т. п.). Если резервные источники питания
для каких-либо других целей не предусматриваются, то резервирование питания
устройств телемеханики, как правило, не должно предусматриваться. Резервное
питание устройств телемеханики на контролируемых пунктах, имеющих
аккумуляторные батареи оперативного тока, должно осуществляться через
преобразователи. Резервное питание устройств телемеханики, установленных на
диспетчерских пунктах объединенных энергосистем и предприятий электросетей,
должно осуществляться от независимых источников (аккумуляторной батареи с
преобразователями постоянного тока в переменный, двигателя-генератора
внутреннего сгорания) совместно с устройствами каналов связи и телемеханики.

Переход на работу от источников резервного питания при
нарушении электроснабжения основных источников должен быть автоматизирован.
Необходимость резервирования питания на диспетчерских пунктах промышленных
предприятий должна определяться в зависимости от требований по обеспечению
надежности энергоснабжения.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Телемеханика в энергетике является быстро развивающейся отраслью техники сбора, передачи, обработки и отображения информации, необходимой для оперативного централизованного контроля процессами производства и распределения электроэнергии. К настоящему времени произошли существенные изменения как в технических средствах, так и в методах передачи телемеханической информации. Завершено формирование автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) на высших уровнях диспетчерского управления (ЦДУ Единой энергосистемы СССР, ОДУ объединенных энергосистем, а также большинство районных энергетических управлений страны). Оперативно-информационные комплексы (ОИК) АСДУ базируются на средствах вычислительной техники с использованием современных систем обработки и представления оперативной информации на цифробуквенных и графических цветных дисплеях. Для передачи оперативной информации между диспетчерскими пунктами различного ранга управления широко используются микроЭВМ, которые наряду с традиционными видами телемеханической информации (ТИ, ТС, ТУ и т. п.) передают также цифро-буквенную информацию для межуровневого межмашинного обмена информации при оперативных расчетах режимов энергосистем, для систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики, управления сверхдальними линиями электропередачи, в том числе линиями постоянного тока, и т. д.
В крупнейших диспетчерских центрах управления энергосистемами формируются оперативно-информационные управляющие комплексы (ОИУК) АСДУ на базе локальных вычислительных сетей с распределением задач между персональными компьютерами, микро- и мини-ЭВМ с использованием общей распределенной между различными уровнями управления базы данных.
Изменились также методы передачи информации для управления энергосистемами. На смену циклическим методам передачи приходят адаптивные методы со сжатием данных, позволяющие повысить точность и быстродействие передачи сигналов по каналам связи и эффективность использования ЭВМ, обрабатывающих телеинформацию. В связи с широким использованием микропроцессорных элементов и микроЭВМ в системах передачи и обработки данных существенно
изменились принципы их разработки, проектирования и эксплуатации. Переход от жесткосхемной логики, характерной для построения систем телемеханики предшествующих поколений, к программируемой логике микропроцессорных элементов требует от разработчиков, проектировщиков, наладчиков и эксплуатационного персонала в энергосистемах знания принципов архитектуры микроЭВМ и основ их программного обеспечения. Разработаны и начинают осваиваться промышленностью и эксплуатацией первые отечественные микропроцессорные телекомплексы (ГРАНИТ, АИСТ, УВТК-120 и др.). Следует отметить, что отечественная промышленность крайне медленно разворачивает производство и освоение микропроцессорных систем телемеханики и существенно отстает от передовых зарубежных стран (США, ФРГ, Франции и др.). Ввиду отсутствия отечественных специализированных микропроцессорных систем телемеханики в энергосистемах Советского Союза начали широко применяться универсальные микроЭВМ фирмы ВИДЕОТОН (ВНР), оборудованные специально разработанными телемеханическими канальными адаптерами, позволяющими использовать их в качестве центральных приемо-передающих станций (ЦППС) в системах передачи оперативных данных (СПОД). Дальнейшее развитие получили системы телемеханики для управления распределительными сетями 6—10 кВ, особенно сельскохозяйственного назначения. Начат промышленный выпуск телемеханических комплексов этого назначения на заводе ’’Электропульт” Минэлектротехпрома СССР.
Готовятся новые международные стандарты и рекомендации по системам телемеханики в рамках технического комитета ТК-57 МЭК.
Перечисленные выше вопросы разработки и применения новых систем телемеханики для телеконтроля и телеуправления в энергетике нашли отражение в предлагаемой книге.
Автор выражает искреннюю благодарность рецензенту доктору техн. наук, проф. Н. Д. Сухопрудскому за ценные замечания, сделанные им при чтении рукописи, а также научным сотрудникам лаборатории телемеханики и информатики ВНИИЭ А. Л. Вулису и Т. Е. Георгиевской за ценные советы при ее написании.
Автор

Электропитание технических средств системы телемеханики

Для защиты от провалов напряжения питающей сети предусмотрено гарантированное электропитание технических средств системы телемеханики.

Гарантированное электропитание может быть выполнено в нескольких вариантах:

1.Для КП ТМ, имеющих один ввод питания, целесообразно применение модуля резервного питания TOPAZ MRP-220V24V2A. Данный модуль предназначен для организации гарантированного электропитания технических средств с напряжением 24 В постоянного тока. Модуль обеспечивает безобрывное автоматическое переключение электропитания подключенных к его выходу потребителей с основного питающего ввода на резервный и обратно при пропадании или при недопустимом отклонении параметров напряжения. Модуль используется совместно с аккумуляторным блоком TOPAZ AU 7AH/12V и может обеспечить питание потребителей мощностью не более 50 Вт.

Рис.3 Схема резервного питания с применение модуля TOPAZ MRP-220V24V2A

2.Для КП ТМ, имеющих два ввода питания, применяется модуль контроля питания TOPAZ PSC 24V10А.

Рис. 4 Схема резервного питания с применение модуля TOPAZ PSC 24V10А

Модуль контроля питания TOPAZ PSC 24V10А выполняет следующие функции:

  • контролирует наличие напряжения на каналах входного и выходного напряжений;
  • при отсутствии напряжения на основном канале входного напряжения, переключает питание внешних устройств на резервный или аварийный источники;
  • контролирует заряд аккумуляторной батареи и при понижении уровня заряда ниже установленных при конфигурировании модуля значений, подключает аккумулятор к источнику питания;
  • контролирует температуру окружающего воздуха и, при необходимости подает напряжение питания в систему кабельного обогрева.

Модуль контроля питания TOPAZ PSC 24V10А применяется совместно с аккумуляторными блоками TOPAZ AU напряжением 24V различной емкости в зависимости от необходимого времени работы от аккумуляторной батареи и может обеспечить питание потребителей мощностью не более 240 Вт.

Популярные статьи  Виды ламп накаливания

При построении системы телемеханики все функции реализованы при помощи оборудования, входящего в единый ПТК «TOPAZ». Это позволяет:

1.   Минимизировать затраты на обучение сотрудников — обучение происходит для ПТК в целом, а не работе с отдельными его компонентами;

2.   Упростить содержание ЗИП — для построения системы используются унифицированные компоненты;

3.   Исключить зависимость от импортного оборудования — ПТК «TOPAZ» является отечественным продуктом;

4.   Отбросить вопрос совместимости компонентов системы между собой, а также ответственности производителя при неисправностях;

5.   Производить диагностирование интерфейсных связей, системы питания и отдельных компонентов в отдельности.

Системы управления и станции мониторинга

Ключевой проблемой для всех операторов распределительных систем является надежность и бесперебойность подачи электроэнергии потребителю. Непрерывность подачи электроэнергии, определяемая коэффициентами надежности, является одним из качественных показателей работы распределительной сети. Один из способов улучшить качество энергоснабжения — это инвестировать в распределительную инфраструктуру и вспомогательные устройства. Эта деятельность включает проекты автоматизации трансформаторных подстанций среднего и низкого напряжения.

В системах управления и контроля подстанций цифровая связь является основной формой обмена данными между устройствами. Ее ключевыми элементами являются стандарты и протоколы связи. Системы управления и станции мониторинга используются в различных типах среды передачи.

Сервер системы управления и надзора выполняет диспетчерский контроль и сбор данных. Автоматизация — одна из ключевых функций для правильной работы станции. Автоматизация на подстанции позволяет избежать обширных поломок и перебоев в энергоснабжении, а значит, влияет на качество и надежность электроснабжения.
Современные системы управления и контроля подстанций обычно рассматриваются как элемент развивающейся интеллектуальной сети

Это важное направление их развития

Централизованная архитектура системы телемеханики

При необходимости использования централизованной архитектуры построения системы телемеханики контроль состояния и управление осуществляются одним устройством – КП ТМ.

Рис.2 Схема централизованной архитектуры системы ТМ

При таком построении КП ТМ представляет собой шкаф с сервером доступа к данным, модулями ввода/вывода дискретных сигналов, цифровыми измерительными преобразователями и системы электропитания.

Для такого вида построения телемеханики ООО «ПиЭлСи Технолоджи» были разработаны модули телемеханики TOPAZ ТМ MTU3-Pr или TOPAZ ТМ MTU5-Pr, а также многофункциональные измерительные преобразователи линейки TOPAZ TM PM7-Pr.

Модули телемеханики TOPAZ ТМ MTU3-Pr или TOPAZ ТМ MTU5-Pr выполняют функции ввода дискретных сигналов и выдачу дискретных сигналов управления.

TOPAZ ТМ MTU3-Pr TOPAZ ТМ MTU5-Pr

Многофункциональные измерительные преобразователи линейки TOPAZ TM PM7-Pr служат для измерения параметров электрической сети и могут изготавливаться в различных модификациях в зависимости от необходимого набора функций.

TOPAZ ТМ PM7-Pr 

Внутри шкафа КП ТМ модули объединяются при помощи шины T-Bus, что позволяет подвести к каждому модулю как цепи питания, так и интерфейсные связи. Благодаря такому построению нет необходимости в дополнительных связях для работы модуля, что позволяет уменьшить количество кабеля внутри шкафа и упростить установку оборудования.

3.3.88

Средства телемеханики (телеуправление,
телесигнализация, телеизмерение и телерегулирование) должны применяться для
диспетчерского управления территориально рассредоточенными электроустановками,
связанными общим режимом работы, и их контроля. Обязательным условием
применения средств телемеханики является наличие технико-экономической
целесообразности (повышение эффективности диспетчерского управления, т.е.
улучшение ведения режимов и производственных процессов, ускорение ликвидации
нарушений и аварий, повышение экономичности и надежности работы
электроустановок, улучшение качества вырабатываемой энергии, снижение
численности эксплуатационного персонала и отказ от постоянного дежурства
персонала, уменьшение площадей производственных помещений и т. п.).

Средства телемеханики могут применяться также для
телепередачи сигналов систем АРЧМ, противоаварийной автоматики и других
системных устройств регулирования и управления.

3.3.92

Телеизмерения должны обеспечивать передачу основных
электрических или технологических параметров (характеризующих режимы работы
отдельных электроустановок), необходимых для установления и контроля
оптимальных режимов работы всей системы энергоснабжения в целом, а также для
предотвращения или ликвидации возможных аварийных процессов.

Телеизмерения наиболее важных параметров, а также
параметров,  необходимых для последующей ретрансляции, суммирования или
регистрации, должны выполняться, как правило, непрерывными.

Система передачи телеизмерений на вышестоящие диспетчерские
пункты, как правило, должна выполняться не более чем с одной ступенью
ретрансляции.

Телеизмерения параметров, не требующих постоянного
контроля, должны осуществляться периодически или по вызову.

При выполнении телеизмерений должны учитываться
необходимость местного отсчета параметров на контролируемых пунктах.
Измерительные преобразователи (датчики телеизмерений), обеспечивающие местный
отсчет показаний, как правило, должны устанавливаться вместо щитовых приборов,
если при этом сохраняется класс точности измерений (см. также гл. 1.6).

Производительность

Как правило, в системах кустовой ТМ нефтедобычи к производительности ПЛК не предъявляются высокие требования. Основными задачами являются сбор, накопление и передача информации на верхний уровень. Но по мере развития проектов интеллектуального месторождения, направленных на определение и поддержание оптимального режима добычи нефти, нагрузка на вычислительные мощности контроллера возрастает. Увеличивается количество параметров, добавляются функции математической обработки данных. Можно смело утверждать, что производительность, заложенная разработчиками в ПЛК FX5, дает возможность использовать этот контроллер как в простых, так и в сложных проектах со специфическими требованиями. Время исполнения инструкции составляет 34 нс, минимальное время цикла программы — 200 мкс. Емкость памяти программ — 64/128 тыс. шагов. Такие значения параметров позволяют создавать сложные программы на локальном уровне, обеспечивая минимальное время опроса датчиков и выдачи команд на исполнительные устройства.

Функции

  • сбор и первичная обработка технологической информации от датчиков аналоговых и дискретных сигналов
  • технологическая сигнализация, обеспечивающая извещение о возникновении нарушений
  • регистрация событий
  • ручной ввод данных
  • отображение информации оперативному персоналу
  • предоставление информации пользователям корпоративной сети предприятия (Web-контроль)
  • архивирование истории параметров
  • вывод информации на диспетчерский щит
  • функция индивидуального квитирования с диспетчерского щита
  • дистанционное диспетчерское управление освещением территории предприятия.

Программирование

Работа по настройке и программированию контроллера FX5 осуществляется в современной среде разработчика GX Works3 Mitsubishi Electric (рис. 5). Контроллер поддерживает стандартные промышленные языки программирования LD, FBD и ST. Среда разработчика содержит ряд заслуживающих внимания функций, например автоматическую генерацию проекта при графическом создании конфигурации ПЛК, переход от программирования в сторону параметрирования большинства настроек контроллера, широкую библиотеку готовых функциональных блоков, интерактивную контекстную помощь. Для упрощения отладки среда разработки включает встроенный симулятор ПЛК и различные модули онлайн-мониторинга. При эксплуатации системы среда разработки предоставляет мощные инструменты диагностики состояния ПЛК FX5, что помогает оперативно локализовать, идентифицировать и устранить причины сбоя. При этом нет необходимости выезда на объект.

Рис. 5. Студия разработчика GXWorks3

3.3.89

Объемы телемеханизации электроустановок должны
определяться отраслевыми или ведомственными положениями и устанавливаться
совместно с объемами автоматизации. При этом средства телемеханизации в первую
очередь должны использоваться для сбора информации о режимах работы, состоянии
основного коммутационного оборудования, изменениях при возникновении аварийных
режимов или состояний, а также для контроля за выполнением распоряжений по
производству переключений (плановых, ремонтных, оперативных) или ведению
режимов эксплуатационным персоналом).

Популярные статьи  Схема стенда для проведения испытаний электрических аппаратов защиты

При определении объемов телемеханизации электроустановок
без постоянного дежурства персонала в первую очередь должна быть рассмотрена
возможность применения простейшей телесигнализации (аварийно-предупредительная
телесигнализация на два или более сигналов).

Состав системы телемеханики ТП

В состав системы входит:

  • ПТС верхнего уровня: SCADA-система СИРИУС, управляющий контроллер верхнего уровня ВИКОНТ, либо без него при использовании цифровых каналов,  модемы для работы по различным каналам связи, в том числе по радиоканалу. В качестве протоколов обмена используются МЭК-870-5 и СИРИУС.  Имеется возможность осуществлять передачу данных с использованием технологии GPRS в IP-сети;
  • ПТС нижнего уровня (КП):  шкаф ТМ с системой бесперебойного питания, микропроцессорный контроллер САТЕЛЛИТ, блоки ввода/вывода (ТС, ТИТ, ТУ), блоки клеммников с защитой от перенапряжений по цепям ТС, ТИ;
  • блоки сателлитной телемеханики – выносные устройства малой телеметрии.

Шкаф телемеханики укомплектован электротехническим оборудованием, монитором сети, аккумулятором 12В/10АЧ. Шкаф ТМ имеет съемную монтажную панель для установки приборов. Все подводы – кабелей снизу, через уплотнение. Габариты шкафа 1000×600х255. Степень защиты шкафа IP54.

Автоматизированная система телемеханического управления

В 1996 г. Научно-исследовательским институтом электрофизической аппаратуры НИИЭФА (г. Санкт-Петербург) разработана автоматизированная система телемеханического управления АСТМУ, предназначенная для автоматизации и телемеханизации устройств электроснабжения железных дорог.

Эта система, выполненная на современной микропроцессорной элементной базе, отличается не только большей информативностью, но и более широкими функциональными возможностями по сбору и предварительной обработке информации на контролируемых пунктах, а также большим объемом телеизмерений.

  • число последовательных каналов связи — 2;
  • протокол обмена — MODBUS;
  • скорость передачи данных, бод, — 1200; 9600; 19200;
  • число команд ТУ КП — 128;
  • длина серии ТС КП, бит, — 256;
  • число КП — 64;
  • длительность команды ТУ, с, — от 0,5 До 7.

Изменение соотношения числа каналов ТС/ТУ в одном шкафу обеспечивается универсальностью ячеек кассеты, в которую можно устанавливать разное число модулей мультиплексоров ТС, ТУ и модулей ТУ/ТС, причем замену модулей можно проводить в процессе эксплуатации, не меняя программы контроллера шкафа.

Структурная схема АСТМУ представлена на рис. 8.40.

Диспетчерский комплект АСТМУ наряду с контроллером приема содержит также ПЭВМ с АРМ энергодиспетчера, что позволяет наряду с телемеханизацией осуществить переход энергодиспетчера на современную информационную технологию оперативной работы и обеспечить наглядное отображение больших объемов оперативной и технологической информации.

АСТМУ не обладает информационной совместимостью с системами «Лисна» и МСТ-95, поэтому для облегчения перехода на новую систему создана ее модернизированная версия АСТМУ-А, в составе которой разработан модуль «Модем УКП», позволяющий имитировать кодирование серий ТУ и ТС указанных систем на время перехода с одной системы на другую.

Осуществляется выборочное внедрение АСТМУ-А на магистральных участках железных дорог.

Архитектура

Система ТМ строится как иерархическая интегрированная автоматизированная система с централизованным управлением и
распределительной функцией измерения, реализована на базе ПТК КРУГ-2000 и представлена тремя территориально и функционально распределенными уровнями сбора и обработки информации.

В состав первого (нижнего) уровня входят аналоговые измерительные преобразователи и датчики состояния коммутационной аппаратуры.

Второй (средний) уровень состоит из программируемых логических контроллеров (коммуникационных серверов) и модулей ввода/вывода.

Третий (верхний) уровень включает в себя архивный сервер сбора, обработки и хранения данных, автоматизируемое рабочее место (АРМ)
начальника смены и Web-сервер.

Программируемые контроллеры характеризуются модульной структурой. Модули ввода/вывода предназначены для первичной обработки различных физических сигналов и преобразования их в цифровую форму. Для дальнейшей передачи обработанных данных каждый модуль имеет выход в технологическую сеть на основе интерфейса RS-485.

Контроллерное оборудование устанавливается по месту в специальных шкафах, имеющих степень защиты не менее IP54. Питание шкафов телемеханики и управления осуществляется через индивидуальные источники бесперебойного питания, что повышает устойчивость системы к отказам.

Связь между контролируемыми пунктами (КП) и диспетчерским пунктом управления (ПУ) осуществляется непосредственно по выделенным телефонным
линиям. Связь между удаленным КП и ПУ осуществляется по радиоканалу с применением радиомодемов либо аппаратуры беспроводной связи на основе
RadioEthernet. Связь между компонентами верхнего уровня обеспечивается посредством вычислительной сети Ethernet.

Системы телемеханики в энергетике

Назначение шкафа телемеханики

Шкаф телемеханики используется с целью автоматизации измерения, передачи, обработки и сбора информации, которая необходима для управления технологичным оборудованием с максимальным показателем безопасности. Устройство шкафа телемеханики включает в себя необходимое основное и дополнительное оборудование, которое обеспечивает выполнение системой определенных функций.

К основным функциям шкафа телемеханики относится:

  • дистанционное управление;
  • сбор и обработка информации;
  • мониторинг технических процессов и работоспособность устройств;
  • удаленное управление подключенными устройствами;
  • сбор, хранение и анализ информации с возможностью ее предоставления для оперативного персонала;
  • создание сети для обмена информации между ее компонентами и маршрутизации данных телемеханики в системе внешней связи.

Системы телемеханики в энергетике

Шкаф телемеханики позволяет копировать информацию на съемный носитель, записывать архивные данные на энергонезависимую память и выполнять функции регистратора аварийных событий.

Преимущества

Основные преимущества шкафа телемеханики:

  • архивирование и хранение данных;
  • повышение общей надежности работы энергосистемы, а также качество обслуживания потребителей;
  • снижение эксплуатационных затрат, которые связаны с мониторингом оборудования электросетей;
  • уменьшение времени принятия управляющих воздействий в случае возникновения чрезвычайных и аварийных ситуаций;
  • повышение качества оперативно-диспетчерского управления;
  • возможность формирования отчетной документации, обеспечивая высокую точность данных и экономию времени;
  • возможность полноценного контроля за состоянием и техническими параметрами оборудования;
  • возможность организации централизованного автоматизированного управления системой от главного компьютера;
  • получение анализа потребления электроэнергии за определенный период;
  • возможность управления схемой электросети, используя при этом дистанционное управление коммутационными аппаратами.

Общие сведения

Передача команд, сигналов и телеметрической информации осуществляется с помощью каналов связи. При этом используют выделенные проводные (воздушные или кабельные) линии связи. В тех случаях, когда диспетчерские круги удалены от диспетчерского пункта на большие расстояния, передача информации предварительно идет по транзитным каналам, выделенным в многоканальных системах связи (в том числе по радиорелейным линиям) с последующим выходом на физические цепи. В сетевых районах для передачи телемеханической информации используют также радиоканалы в выделенном диапазоне частот. Перспективно внедрение для обмена информацией волоконно-оптических кабелей (см. раздел Управление движением поездов и отцепов).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: