УДК 004

Обзор возможностей система телемеханики ПС 110/10 кВ, при внедрении данной системы в производственные процессы

Тимошкин Артём Юрьевич – аспирант Воронежского Государственного технического университета.

Аннотация: В данной статье выполнен разбор возможностей системы телемеханики при внедрении указанной системы в производственные процессы. Рассмотрены задачи, которые ставятся перед системой, рассмотрены варианты внедрения системы телемеханики в производство с подробно-описанным процессом внедрения.

Ключевые слова: система телемеханики, задачи системы телемеханики, внедрение системы телемеханики в производство

Система телемеханики является комплексом технических средств, конечной целью которых является передача по различным каналам связи (радиосвязь или кабельная связь) команд от оператора ЭВМ к объектам управления. В данной статье рассматривается внедрение системы телемеханики ПС 110/10 кВ в производственный процесс. Ключевая задача, которая ставится перед системой телемеханики, заключается в измерении параметров электрооборудования главной схемы ПС 110 кВ, с дальнейшим сбором телемеханической информации и её последующей передачей диспетчерским пунктам.

Однако, указанные выше задачи не являются единственным вариантом применения системы телемеханики, их использование позволяет покрыть целый ряд задач, среди которых:

  • измерение и регистрация с меткой единого календарного времени сигналов (дискретных, аналоговых):
  • сбор телеизмерений (далее по тексту – ТИ);
  • сбор телесигналов (далее по тексту – ТС);
  • срабатывание устройств защиты и автоматики и положения коммутационных аппаратов;
  • сбор, обработка и передача данных;
  • отображение в реальном масштабе времени текущих технологических параметров элементов электрической сети;
  • передачу заданного объема собранной информации в диспетчерские пункты.

Внедрение системы телемеханики в производство с дальнейшей организацией системы преследует следующие цели:

  • повышение оперативности управления контроля за состоянием энергетических объектов;
  • проведение анализа изменения технологических параметров и прогнозирование оптимальных режимов работы оборудования;
  • улучшение культуры труда оперативного и обслуживающего персонала;
  • сбор первичной информации по параметрам технологических процессов и состоянию сетевого электрооборудования с привязкой по времени в соответствии с условиями и требованиями задач технологического управления;
  • организация информационного взаимодействия с системами верхнего уровня;

Далее рассмотрим устройство системы телемеханики ПС 110 кВ. Это автоматизированная система, принцип действия которых основан на многофункциональных цифровых измерительных приборов (МЦИП), которые подключены к трансформаторам тока и напряжения, контроллеров дискретных и аналоговых сигналов, активного и пассивного сетевого оборудования, автоматизированных рабочих мест пользователей системы (далее по тексту - АРМ), технических средств обеспечения единого времени, средств обеспечения бесперебойного питания оборудования системы.

Задача измерительных трансформаторов состоит в приведении значений токов и напряжений к величинам, которые удобны для успешного выполнения измерений. Измерения электрических величин выполняются МЦИП, с непосредственным использованием МЦИП трансформаторов тока и напряжения. Сбор информации о состоянии оборудования производится с помощью контроллеров дискретных и аналоговых сигналов, кроме того, они производят сбор информации аналоговых сигналов от датчиков неэлектрических параметров. Через подключение цепей телесигналов к самим модулям контроллера реализуется процесс сбора информации о положении коммутационных аппаратов. Далее происходит перевод в цифровой формат собранной информации посредством контроллеров дискретных и цифровых сигналов, которые раннее выполнили сбор информации. Финальный этап обработки информации с её последующим хранением производится устройствами сбора и передачи данных (далее по тексту- УСПД). Данные от МЦИП в автоматическом режиме поступают в УСПД, после происходит финальная обработка информации и её передача серверам и центральной приёмно-передающей станции (далее по тексту- ЦППС) в случае получения соответствующего запроса. 

Для избегания технических ошибок используется привязка всей информации к единому календарному времени, которая происходит благодаря ЦПСС, которая осуществляет контроль таймеров УСПД, а также коррекцию таймеров УСПД с таймерами контроллеров дискретных и аналоговых сигналов. По причине того, что информация, передающаяся с использованием систем телемеханики является служебной тайной, система обеспечена защитой от несанкционированного доступа, которая выполнена, как и на уровне программного обеспечения, так и механическими путями, такими как запирание дверей шкафов оборудования телемеханики, а также ограничение круг лиц с допуском к системе.

Следующим этапом нами будет рассмотрена комплекция системы телемеханики ПС-110/10 кВ.

На ПС-110/10 кВ предусматривается установка в комнате связи шкафа КП телемеханики МТК-30, который должен быть укомплектован следующими техническими элементами:

  1. Коммутаторы CISCO на 8 портов;
  2. Модуль на 16 ТС в количестве четырёх штук;
  3. Модуль МТК 30 в количестве девяти штук;
  4. Источником бесперебойного питания;
  5. Блок питания 24В 2.5А в количестве трёх штук;
  6. Ethernet-сервер интерфейса RS-485 на 8 портов;
  7. УСПД СИСТЕЛ.248 с поддержкой протоколов телеметрик и возможностью интеграции с оборудованием РЗиА.

УСПД СИСТЕЛ.248- программно-аппаратный комплекс (далее по тексту- ПАК) , которое является совместимым для работы в составе комплекса технических средств.
Структура состава устройства КП позволяет в дальнейшем расширить количество телемеханических сигналов за счёт установки дополнительных модулей, эта возможность является доступной благодаря блочно-модульной конструкции аппаратной части.

Обработка ТИ реализована за счёт интерфейса RS485 с использованием измерительных преобразователей.

В виду необходимости постоянной работы системы телемеханики, и недопустимости резкого обрывания процесса работы системы, электропитание оборудования системы должно производится за счёт источников бесперебойного питания, которые обеспечат непрерывность работы в экстренных ситуациях, таких как пропадание напряжения в сети. Далее будет рассмотрено назначение устройства МТК-30.КП, а также его основные функции, характеристики и состав аппаратных средств.

 Основное предназначение данного устройства- это выполнение функций в составе систем диспетчерского управления в качестве устройства телемеханики контролируемого пункта (устройства нижнего уровня).

Функции устройства:

  1. Ввод аналоговых сигналов текущих телеизмерений в режиме реального времени;
  2. Получение входных данных от измерительных устройств, таких как измерители данных и счётчиков;
  3. Ввод дискретных сигналов;
  4. Получение команд с верхних уровней управлений с их дальнейшей передачей управляемым объектам;
  5. Приведение времени устройств в соответствие с единым системным временем;
  6. Сохранение в буфер обмена информации телесигналов, на случай пропадания канала связи или же скорости передачи данных, не соответствующей объёму передаваемой информации.

Перейдём к характеристикам данного устройства:

  1. По стандартам ГОСТ Р МЭК 870-5-101-2001 и ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004 выполняется обмен данными с вышестоящими уровнями системы;
  2. Данное устройство позволяет обеспечить передачу данных сразу по нескольким независимым каналам связи;
  3. Для данного устройства доступна функция сопряжения с каналами связи при использовании интерфейсов RS-232 и Ethernet.

Данное устройство выполняет свои функции при использовании в операционной системе LINUX, состав её ПО состоит из следующих компонентов:

  1. Управляющая программа. Данная программа обеспечивает основное взаимодействие с периферийными модулями, такое как диагностика системы, сбор данных ТС, а также действия телеуправления. Кроме того, она позволяет выполнять первичную обработку полученных данных в режиме реального времени, и поддерживает взаимодействие с верхним уровнем системы;
  2. Программа, выполняющая обмен информации и руководство периферийными модулями. Данные действия выполняются за счёт использования протоколов CANex по магистрали CAN;
  3. Программа, задачей которой является реализация процесса обмена информацией с верхними уровнями. Указанная программа реализует вышеупомянутый обмен по протоколам на основе общепринятых стандартов МЭК 870-5-101 и МЭК 60870-5-104;
  4. WEB-сервер;
  5. Программа, отвечающая за перезапуск с последующей инициализацией системы;
  6. АРМ телемеханика, которая реализована на основе WEB-интерфейса.

При использовании МТК-30.КП важную роль играет состав аппаратных средств-это влияет как на функциональность, так и на объёмы информации, хранящейся и обрабатываемой данным устройством, в связи с этим, стоит рассмотреть состав аппаратных средств устройства, в который входят следующие модули:

  1. Систел-УСПД. Данный модуль отвечает за сбор данных и их дальнейшую передачу;
  2. МТК-30.ТС16. Задачей данного модуля является ввод дискретных сигналов
  3. Конвертор интерфейсов;
  4. МТК-30.ТУ4. Это модуль телеуправления, для управления системой;
  5. Систел-ИП. Предназначен для преобразования измерений в обрабатываемые единицы.

Данная система является частью единой системы, и в процессе работы неизбежно её взаимодействие с другими системами. Если говорить конкретнее, то система телемеханики в процессе работы взаимодействует со следующими системами:

  1. Система РДУ (автоматизированная);
  2. Система РЗА. Система отвечает за оборудование релейной защиты и автоматики;
  3. Система ПАА. Система, отвечающая за противоаварийную автоматику и направленная на минимизацию ущерба в случае возникновения аварийной ситуации;
  4. Система GPS. Система, отвечающая за информацию о местонахождении объекта.

По результатам рассмотрения применения системы телемеханики в производственные процессы, следует сделать вывод, что данное устройство позволяет существенно ускорить производственные процессы предприятия, а также минимизировать риски, связанные с человеческим фактором. Однако стоит отметить, что данная система является весьма сложной, и корректное внедрение данной системы в производственные процессы возможно только при наличии квалифицированных кадров.

Список литературы

  1. ООО «Систел», инструкция по настройке и конфигурированию УСПД 248.М2, Атлас в шкафах типа АСУЭ-ТМ, АДМШ. 465614.001И1
  2. ООО «Систел», Устройство сбора и передачи данных УСПД 248.М2 Атлас, Руководство по эксплуатации, АДМШ.465614.001 РЭ (версия 01.21)
  3. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка. М.: Инфра-Инженерия. 2008
  4. Алексеев О.П. Автоматизация электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат. 1994.

Интересная статья? Поделись ей с другими: