Системы телемеханики в энергетике

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Государственное бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(ОмГУПС (ОмИИТ))

 

Кафедра «Электроснабжение  железнодорожного транспорта»

 

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ В  ЭНЕРГЕТИКЕ (ОБЗОР)

 

Реферат по дисциплине «Автоматизация систем электроснабжения»

ИНМВ.500017.000

 

 

 

 

 

 

 

Студентка гр. 48 В

______В. Ю. Ильман

«__» _____ 2012 г.

Руководитель –

доцент кафедры ЭЖТ

______ И. Е. Чертков

«__» _____ 2012 г.

 

 

 

 

 

 

Омск 2012

 

 

Реферат

 

УДК 621.311: 621.314.632: 621.331

 

 Реферат содержит 18 страниц, 2  рисунка, 2 таблицы, 6 источников.

 

         Системы телемеханики, железнодорожный транспорт, крупные промышленные предприятия, энергетическая отрасль, модули телеуправления, модули телесигнализации, системы телеизмерения, модули передачи данных, программное обеспечение.

 

Цель исследования – найти и рассмотреть существующие системы телемеханики, применяемые в энергетике, обобщить знания по ним, выявить их достоинства и недостатки.

В работе перечислены системы телемеханики, применяемые в энергетике и электроснабжении в частности, существовавшие раньше, а также существующие в наши дни; изображены их схемы; перечислены особенности; приведены общие сведения; дана некоторая информация об их изготовителях; сделан обзор их функций и практического применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание 

Оглавление

Введение 3

1 Применение  систем телемеханики Siemens в энергетике 5

2 Система  телемеханики "ОМЬ" 12

3 Система  автоматизации ПС iSCS 15

Заключение 17

Библиографический список 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Системы телемеханики получили значительное применение в производственных отраслях, где остро стоит вопрос организации централизованного управления территориально удалёнными системами. Это железнодорожный транспорт, крупные промышленные предприятия, энергетическая отрасль и т. д.

 

Особо важную роль играют модули телеуправления, модули телесигнализации и так называемые контроллеры присоединения именно в энергетической отрасли, которую можно смело назвать уникальной по сравнению со всеми другими производственными отраслями. Ведь нигде, ни в одном другом производстве нет настолько чёткой и согласованной деятельности между поставщиками и потребителями готовой продукции.

 

Так как продукцией является электроэнергия, то все крупные производители и потребители должны быть объединены в единую систему. Если взять Россию, то в ЕЭС входят сотни электростанций, которые расположены на территории 8 часовых поясов. При этом их общая мощность превышает 170 ГВт. Для решения задач управления и координации энергетических систем необходимы современная автоматика и телемеханика.

 

Давайте рассмотрим, какие  системы телемеханики применяются  в энергетике, и их классификацию. В первую очередь разберёмся, чем  автоматика и  телемеханика различаются между собой.

 

Главной особенностью систем телемеханики является наличие устройств, обеспечивающих передачу информации на большие расстояния. При этом необходимо, чтобы модули телеуправления получали как можно менее искажённую информацию. В условиях значительной территориальной  разобщённости элементов энергосистем и наличия значительного количества помех это создаёт наибольшую проблему для работы системы телемеханики.

 

По заложенным в них  функциям и типу передаваемых данных системы телемеханики, применяемые  в энергетической отрасли, классифицируются на:

- модули телеуправления, управляющие отдельными единицами  оборудования или целыми комплексами;

- модули телесигнализации, на которые возложена функция  дистанционного контроля состояния и положения объектов;

- системы телеизмерения,  проверяющие показатели различных  величин;

- модули передачи данных, предназначенные для передачи  на расстояние информации об управляемых объектах в цифровой или другой форме.

 

Если говорить в общем, то все  системы телемеханики представляют собой системы передачи данных. В  них содержится совокупность технических средств (модули телесигнализации, управления, модули телеизмерения, модули дискретной сигнализации и т. д.), которые должны обеспечить передачу информации от источника к рабочему органу и выполнение всех возложенных на неё функций.

Специфическими особенностями  телемеханики являются:

1. удалённость объектов контроля и управления;
2. необходимость высокой точности передачи измеряемых величин;
3. недопустимость большого запаздывания сигналов;
4. высокая надёжность передачи команд управления;
5. высокая степень автоматизации процессов сбора информации.

Важным показателем, которым  должны обладать автоматика и телемеханика, является доступность совокупной стоимости владения, куда входит стоимость самой системы и её эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Применение систем  телемеханики Siemens в энергетике

 

В статье Л.А. Шерешевского (Группа компаний "СМС-Автоматизация"), опубликованной  в журнале «Автоматизация и ИТ в энергетике» № 1-2009 (http://www.avite.ru/) представлен комплекс программно-технических средств SICAM PAS компании Siemens, предназначенный для построения систем телемеханики и диспетчерского управления в энергетике. Рассмотрены функциональные возможности комплекса и опыт его внедрения на 16 тепловых станциях ТГК-7 и 2 ГЭС Поволжья.

 

Задачи управления режимами работы единой энергосистемы и обеспечение ее надежного функционирования и устойчивого развития предъявляют серьезные требования к системам обмена технологической информацией, которые в профессиональной среде принято называть системами телемеханики. Системный оператор единой энергетической системы России, осуществляющий функции диспетчерско-технологического управления, четко регламентирует основные технические и функциональные характеристики систем обмена технологической информацией для всех участников балансирующего рынка электроэнергии.

 

Эти требования послужили  причиной массовой замены систем телемеханики электростанций, так как отечественные системы телеметрии, созданные 20-30 лет назад, безнадежно морально устарели, физически изношены и не подлежали модернизации.

Ключевыми критериями при  выборе системы телемеханики являются функциональная полнота, надежность работы оборудования и программного обеспечения, совокупная стоимость владения (цена системы и ее обслуживания). Важной характеристикой функциональных возможностей системы телемеханики является спектр поддерживаемых ею протоколов обмена данными. В Советском Союзе, а затем и в России получили распространение такие протоколы телемеханики, как АИСТ (RPT), ТМ-512, ГРАНИТ, ТМ-800А, КОМПАС, УТК-1, УТМ-7. Некоторые производители систем телемеханики поддержку этих национальных протоколов позиционируют как неоспоримое преимущество, что в наши дни уже не совсем верно. Не обсуждая технические преимущества и недостатки данных протоколов, отметим, что они не отвечают принципам открытости и стандартизации интерфейсов. Гораздо более перспективными в этом отношении являются протоколы, принятые в качестве международных стандартов: семейство МЭК 60870-5, МЭК 61850, МЭК 60870-6. Их применение в системах телеметрии гарантирует аппаратную и программную совместимость компонентов всех крупных производителей.

Только часть из представленных сегодня на рынке ПТК для построения систем телемеханики способна обеспечить выполнение всех требований регламента и сделать систему диспетчерского управления эффективным инструментом поддержки и оптимизации производственного процесса. Среди таковых следует выделить SICAM PAS - разработку департамента передачи и распределения электроэнергии компании Siemens. Этот ПТК создавался с учетом всех современных международных стандартов, успешно зарекомендовал себя на мировом и отечественном рынках, полностью пригоден для эксплуатации в России.

SICAM PAS - открытая модульная цифровая система телеконтроля и телеуправления для электроэнергетики. В ней специфические для отрасли функции совмещены с гибкостью и универсальностью ПЛК и дополнены мощными коммуникационными возможностями современных средств связи.

 

Модульная структура аппаратуры и программного обеспечения SICAM PAS обеспечивают высокую степень адаптируемости системы к особенностям конкретных предприятий. Заказчик имеет возможность из множества доступных компонентов выбрать только необходимые, не переплачивая за ненужную функциональность. Другим немаловажным достоинством SICAM PAS является бесшовная интеграция с любыми системами управления на базе техники SIMATIC в соответствии с исповедуемым Siemens принципом комплексной интегрированной автоматизации (Totally Integrated Automation - TIA). Это дает возможность объединения АСУТП и систем диспетчерского уровня управления и устранения избыточных взаимодублирующих элементов.

Ключевым аппаратным компонентом  SICAM PAS является специализированная приемо-передающая станция (ППС), работающая под управлением Windows XP Embedded. Станция является полностью необслуживаемой за счет отсутствия изнашивающихся и вращающихся элементов. Она имеет промышленное исполнение и характеризуется высокими показателями наработки на отказ всех компонентов, к примеру, 36 лет для центрального процессорного модуля. Число ППС может варьироваться от 1 до 6 в зависимости от сложности системы телемеханики и ее топологии. Для подключения ППС к аппаратуре станционного и диспетчерского уровней имеется широкий перечень интерфейсных компонентов, обеспечивающих связь по последовательным и TCP/IP-каналам. При необходимости система может комплектоваться аппаратными средствами приема сигналов точного времени GPS. В целях повышения надежности SICAM PAS может работать в конфигурациях с полным резервированием или с резервированием каналообразующей аппаратуры.

Программное ядро SICAM PAS реализует функции конфигурирования, отладки и диагностики системы, сбора данных и преобразования протоколов, а также является OPC-сервером. Ядро системы при необходимости может дополняться опциональными компонентами: коммуникационными драйверами для протоколов МЭК 61850, МЭК 60870-5-101/103/104, Profibus DP/FMS, ModBus, DNP 3.0, OPC-клиентом и виртуальным контроллером. Драйверы телекоммуникационных протоколов и OPC в режиме реального времени обеспечивают регистрацию измерительной информации и ее передачу на верхние уровни диспетчерского управления. Виртуальный (soft-logic) контроллер позволяет реализовать функции дорасчета данных и дает возможность дополнить или проконтролировать диспетчерское управление автоматически.

Для организации человеко-машинного  интерфейса в SICAM PAS используется полнофункциональная версия SCADA-системы SIMATIC WinCC, дополненная модулями, специально разработанными для решения задач оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. Она предоставляет оперативному персоналу обширные возможности работы с системой: просмотр информации в виде индикаторов, графиков, гистограмм, текстовых сообщений, архивация данных и формирование отчетов, протоколирование действий пользователей; диагностика оборудования. SICAM PAS позволяет использовать клиент-серверные и многоэкранные варианты построения среды визуализации, а применение пакета WebNavigator дает возможность создания "легких" клиентских приложений, ориентированных на web-интерфейс.

 

Следует отметить, что SICAM PAS - не единственное решение Siemens для систем телеметрии и диспетчерского управления. В зависимости от особенностей решаемой задачи SICAM PAS может дополняться или заменяться техническими и программными средствами SINAUT ST7, SICAM eRTU и SIPLUS RIC, SAT 1703:

1. SINAUT ST7 - программно-технический комплекс для построения распределенных систем мониторинга и управления технологическим процессом в распределенных конфигурациях на основе станций управления SIMATIC S7, дополненных специальными программными и аппаратными компонентами. Дистанционное и автоматическое управление обеспечивается применением одной и той же аппаратуры. Поддерживаются выделенные линии (медный кабель или оптоволокно), частные радиосети, аналоговые телефонные линии, цифровые ISDN-сети, сети GSM
2. SICAM eRTU - модульная система телеуправления, основанная на программируемых контроллерах SIMATIC S7. Система обеспечивает высокопроизводительную обработку больших объемов данных в реальном времени, а специальные коммуникационные модули обеспечивают связь с центрами управления и интеграцию устройств уровня подстанции.
3. SIPLUS RIC - семейство программных и аппаратных продуктов, ориентированных на построение систем телеуправления объектами, расположенными на значительных расстояниях друг от друга. В качестве базовой аппаратуры для построения таких систем находят применение программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 и S7-400, а также компактные модули SIMATIC RIC Compact.
4. SAT 1703 - комплекс оборудования и программного обеспечения, изначально разрабатывавшийся австралийской компанией VA Tech T&D, приобретенной концерном Siemens. Используется для автоматизации подстанций всех типов - от очень компактных систем среднего класса напряжения до очень больших систем сверхвысокого напряжения.