Система управления технологическим процессом необслуживаемой подстанции

Объектом управления автоматизированных систем управления технологическими процессами подстанций (АСУТП подстанций) районов электрических сетей (РЭС) являются распределительные подстанции (РП) с высшим напряжением 35-110 кВ и РП 10-35 кВ, находящиеся в ведении РЭС и участков электрических сетей (УЭС).

Основной целью создания АСУТП подстанций является повышение надежности электроснабжения потребителей за счет сокращения количества аварий путем их предупреждения и локализации, а также полного исключения ошибочных действий дежурного персонала. Решение 1

данной задачи может быть осуществлено путем глубокой автоматизации функций управления подстанциями на базе использования электронно -вычислительных машин и в особенности микропроцессоров в качестве основных технических средств при построении систем управления и релейной защиты. Применение микропроцессорных систем позволяет автоматизировать большинство наиболее сложных функций управления, контроля и релейной защиты и получить новое качество всей системы управления подстанций в целом [1].

Наиболее многочисленную часть всего электросетевого хозяйства составляют необслуживаемые подстанции. Подстанции данного типа можно условно разбить на две группы: подстанции с традиционным оборудованием и подстанции с использованием (целиком или частично) современных микропроцессорных цифровых устройств релейной зашиты и автоматики (ЦРЗА).

В автоматическую систему управления технологическим процессом подстанцией входят следующие подсистемы: информационная; оперативного и автоматического управления; передачи и приема информации; связи; релейной защиты; диагностики состояния основного электрооборудования; автоматизации и контроля собственных нужд.

Типовая структура АСУ ТП необслуживаемой подстанции включает небольшое число функциональных контроллеров для связи с объектом и ЦРЗА, концентратор и модем для связи с вышестоящим уровнем управления. Схема комплекса технических средств (КТС) включает два функциональных контроллера (ФК), систему единого времени (СЕВ) с приёмником сигналов GPS, концентратор и сервер, совмещённый с рабочей станцией [2].

Нижний уровень АСУ ТП подстанции может быть выполнен практически полностью на устройствах цифровой защиты. В этом случае цифровые защиты используются не только по своей основной функции, но и являются средством измерения и передачи информации в функциональные контроллеры, а оттуда по модемным каналам на верхний уровень. Подлежит передаче информация о текущих электрических параметрах нормального режима, о срабатываниях защит и предупредительной сигнализации. КТС предоставляет возможность управления параметрами защит, а также ручное управление выключателями. Перечень выполняемых функций варьируется в широких пределах и определяется возможностями, предусмотренными фирмой-изготовителем защиты в протоколе обмена [3].

Второй вариант КТС необслуживаемой подстанции представляет собой типовой вариант КТС полномасштабной АСУТП в случае полной модернизации подстанции, заключающейся в замене всех традиционных защит на микропроцессорные.

Подключение устройств ЦРЗА к АСУТП может производиться разными способами. При небольшом числе защит в данном территориально обособленном объекте подстанции (например, может присутствовать три - четыре устройства релейной зашиты и автоматики), все они могут быть подключены к функциональному контроллеру по радиальной схеме. Эта схема при небольшом числе защит оказывается достаточно экономичной, но в то же время обладает повышенной надёжностью, поскольку при выходе из строя одного кабеля теряется связь только с одной защитой.

При большом числе защит в одном территориально обособленном объекте (обычно число устройств ЦРЗА - 10-40), обслуживаемом данным функциональным контроллером, более рационально использование петлевой схемы подключения ЦРЗА. В петлевой схеме ввод информации осуществляется по интерфейсам RS-485 или RS-422. Связь может производиться по электрическому кабелю с витой парой или по оптоволоконному кабелю. Петлевая схема позволяет резко сократить 3

затраты на кабели подключения защит, но при повреждении петли теряется связь сразу со всеми защитами данной петли [4].

При реконструкции или создании АСУТП подстанций необходимо стремиться к интеграции устройств релейной зашиты и автоматики со средствами управления в нормальных и аварийных режимах в рамках единого программно-технического комплекса (ПТК) АСУТП. Возможность и простота подобной интеграции является одним из существенных факторов, учитываемых при выборе ПТК, используемого в качестве базового.

Действительно, интеграция современных микропроцессорных средств релейной зашиты и автоматики (РЗА) в составе единой системы управления является характерным признаком лучших зарубежных специализированных ПТК, ориентированных на создание АСУТП электроэнергетических объектов, – указанным свойством обладают ПТК всех ведущих фирм отрасли: Siemens, АВВ, Alstom, и другие. Причем интеграция обеспечивается, как правило, на программно-аппаратном уровне внутри однородного ПТК, реализующего одновременно функции и РЗА, и других базовых подсистем АСУ ТП подстанции [5].

Важным достоинством таких интегрированных систем управления является характерное для современных систем удобство обслуживания эксплуатационным персоналом подстанции всего парка программнотехнических средств системы с использованием специальных инструментальных программных средств.

В случае использования на подстанции микропроцессорных терминалов разных фирм, – как отечественных, так и зарубежных, – задача интеграции микропроцессорных устройств РЗА должна решаться на основе использования международных протоколов информационно обмена. Однако это необходимое, но недостаточное условие решения задачи интеграции, так как в подобных случаях могут возникать проблемы стыковки разнородных микропроцессорных устройств, что требует разработки соответствующего программного обеспечения и, как следствие, увеличивает стоимость реализации системы управления. В связи с этим, целесообразно на подстанциях строить интегрированные АСУ ТП на базе однородных ПТК.

Создание микропроцессорных АСУТП подстанций является весьма перспективным направлением, способствующим повышению надежности оперативного и автоматического управления. Благодаря программируемости в этих системах могут быть реализованы более сложные алгоритмы работы, легко пересматриваемые при изменении характеристик или условий работы объекта управления (подстанции).