ПИК ПРОГРЕСС
разработка, производство, внедрение АСУТП

ПРИМЕНЕНИЕ ПТК «КОСМОТРОНИКА» ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ АСУ ТП ПОДСТАНЦИЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ


Опубликовано в журнале ИСУП № 1(91)_2021

В статье представлены решения отечественной компании АО «ПИК ПРОГРЕСС» для построения АСУ ТП подстанций электроснабжения. Рассматривается структурная схема АСУ ТП ПС, в которой объединены сразу несколько подсистем: АСУЭ, АИИС КУЭ, РЗА, пожарная и охранная сигнализации.

Скачать PDF

АСУ ТП электрической подстанции

В наши дни все большую важность приобретают надежность и качество электроснабжения потребителей. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) дают возможность оперативной оценки ситуации и выработки решений. При этом к АСУ ТП электрических подстанций (ПС) в процессе эксплуатации предъявляются такие требования, как надежность, отказоустойчивость и простота обслуживания.

В рамках программы импортозамещения компания АО "ПИК ПРОГРЕСС" предлагает решение для создания АСУ ТП ПС на основе отечественного программно-технического комплекса (ПТК) "Космотроника". С 1995 года, комплекс зарекомендовал себя в топливно-энергетическом секторе, где под его управлением успешно функционируют сотни подстанций, котельных, и других промышленных объектов в условиях крайнего севера. Там, где расстояния имеют значения, ПТК "Космотроника" показывает отличные результаты.

Пример построения АСУ ТП ПС (КРУ, РУ, КТП) представлен на рис.1. Показано взаимодействие сразу нескольких систем: АСУЭ, АИИС КУЭ, РЗА, пожарной и охранной сигнализации.

Рисунок 1. Структурная схема АСУ ТП ПС

Рис. 1. Структурная схема АСУ ТП ПС

Подсистема АСУЭ

Оборудование системы АСУЭ находится в специализированном шкафу АСУЭ, состоящем из следующих основных элементов: контроллер АСУЭ, преобразователь интерфейсов, сетевой коммутатор, а также локальный пульт управления АСУЭ. Данные поступают с контроллеров присоединения, расположенных в каждой ячейке подстанции. Шкаф АСУЭ обеспечивает защиту оборудования от механических и атмосферных воздействий, защиту от импульсных перегрузок, резервное питание оборудования внутри шкафа и подключенных к нему устройств на случай пропадания основного питания.

В качестве контроллера АСУЭ применен промышленный контроллер из состава ПТК "Космотроника" PM-VDX. Он обеспечивает сбор и обработку данных, поступающих с устройств, выполнение функций автоматического управления и защит, синхронизацию времени, диагностику каналов связи, при необходимости конвертацию полученных данных в форматы Modbus TCP, МЭК 60870-5-104 или OPC UA. На Рис. 1 показан сбор данных с контроллеров присоединения, устройств релейной защиты и автоматики, датчиков и систем пожарной и охранной сигнализации. При этом контроллер организует не только передачу данных с РЗА, но и обеспечивает управление устройствами релейной защиты по цифровым протоколам. Наличие трех портов Ethernet на контроллере дает возможность построения "кольцевой" схемы подключения контроллеров присоединения, приведенной на рис. 2. Настройка контроллера VDX и проектирование технологических алгоритмов возможно как с локального АРМ, так и удаленно.

Рисунок 2. «Кольцевая» схема подключения УСО-ТМ КПР

Рис. 2. «Кольцевая» схема подключения УСО-ТМ КПР

Устройства телемеханики (ТМ) контроля присоединения УСО-ТМ КПР (рис. 3) предназначены для измерения электрических параметров присоединений и выполнения команд телеуправления. Каждое УСО-ТМ КПР выполняет функции учета активной и реактивной электроэнергии, и анализатора гармоник сети. Позволяет регистрировать аварийные события и электрические процессы, осуществлять трехфазные измерения электрических параметров сети, выполнять функции информационного мультиплексора, и при необходимости выступать в роли связующего звена между подключенным к нему оборудованием с интерфейсом RS-485.


Рисунок 3. Устройство ТМ контроля присоединения УСО-ТМ КПР

Рис. 3. Устройство ТМ контроля присоединения УСО-ТМ КПР

Кроме обычной, "радиальной" схемы подключения по сети или RS-485, УСО-ТМ КПР обеспечивают возможность организации «кольцевого» обмена данными, показанного на рис. 2. Для этого используются два Ethernet-порта, предназначенных для последовательного соединения приборов в замкнутую цепь посредством Ethernet, что увеличивает отказоустойчивость канала обмена при передаче данных. Для организации такого "кольца" нет необходимости использовать дополнительные сетевые коммутаторы. Красным цветом на рис. 2 выделена линия резервного питания УСО ТМ КПР, пунктиром - линия синхронизации времени по протоколу IRIG-B. Возможна синхронизация точного времени и по протоколу NTP. УСО-ТМ КПР легко настраиваются, поддерживают МЭК 60870-5-104, Modbus RTU/TCP.

Для локального контроля технологического оборудования подстанции и организации обмена данными с верхним уровнем в состав шкафа включен локальный пульт АСУЭ, представляющий собой панельный компьютер, размещенный на лицевой части шкафа АСУ ТП. На компьютере установлен программный комплекс "Космотроника", включающий три основные части: Конфигуратор, Коммуникационный сервер и АРМ ТМ. Коммуникационный сервер отвечает за организацию обмена данными с контроллерами, буферизацию событий в случае пропадания связи, резервирование каналов коммуникации. АРМ ТМ позволяет на экране монитора увидеть мнемосхему подстанции, значения различных параметров, привести в действие команды телеуправления, а также составить отчеты и графики за определенный период работы. С помощью конфигуратора можно настраивать оборудование, вносить изменения в технологические алгоритмы.

Подсистема РЗА

Данные с устройств РЗА для нужд АСУЭ поступают в контроллер по последовательной линии. Параллельно эти же устройства передают информацию напрямую по сети на верхний уровень. Если по каким-то причинам обмен с ними оказывается невозможен по сети, информацию можно запросить с системы АСУЭ. Таким образом осуществляется дублирование канала связи. Если опрос РЗА возможен только по каналу RS-485, для их подключения к сети Ethernet применен российский преобразователь интерфейсов МИМ-001-R4, имеющий 4 последовательных порта. Различные варианты конвертеров серии МИМ-001 представлены в таблице 1.


Таблица 1. Конвертеры интерфейсов МИМ001

Таблица 1. Конвертеры интерфейсов МИМ001

Подсистема АИИС КУЭ

Для обмена данными со счетчиками коммерческого учета электроэнергии используется специализированный шкаф АИИС КУЭ, обеспеченный резервированным питанием. В качестве контроллера АИИС КУЭ выбран процессорный модуль УСО-КО (рис. 4), имеющий те же возможности в плане настроек и выполнения технологических алгоритмов, что и PM-VDX, но дополнительно оснащенный встроенным каналом 3G. Данные передаются на верхний уровень как напрямую по сети, так и через коммуникационный сервер шкафа АСУЭ. При этом осуществляется не только резервирование канала передачи данных, но и контроль непрерывности передачи профилей со счетчиков. Настройка контроллера АИИС КУЭ может осуществляться как удаленно, так и с пульта АСУЭ по каналу Ethernet.

Рисунок 4. Процессорный модуль УСО-КО

Рис. 4. Процессорный модуль УСО-КО

Заключение

Отечественная компания АО "ПИК ПРОГРЕСС» предлагает надежные комплексные решения в области АСУ ПТ энергетических объектов. ПТК "Космотроника" востребован в ТЭК России как система, способная работать в жестких климатических условиях и обладающая большим количеством доступных каналов связи. При этом одним из основных применений комплекса остаются АСУ ТП электрических подстанций и электростанций. Программные и технические средства ПТК "Космотроника" позволяют в короткий срок построить надежную АСУ ТП и легко встроить ее в работу предприятия.