Автоматизированная система управления подстанцией

АСУ электрической подстанцией (ПС) предназначена для контроля и управления электрооборудованием на электрических подстанциях, а также для организации диспетчерского управления на подстанциях.

АСУ ПС представляет собой распределенную систему, разбитую на подсистемы, которые выполняют определенные автономные функции и имеют устойчивую связь с центром. В этом случае существенно повышается надежность АСУ ПС, поскольку выход из строя одной подсистемы не влияет на работоспособность другой и позволяет корректно отработать аварийные ситуации. При этом время восстановления части существенно ниже, чем время восстановления целой системы. Функционально АСУ ПС состоит из следующих подсистем:

- центрального координирующего устройства;

- подсистемы релейных защит и автоматики;

- подсистемы регистрации аварийных событий;

- подсистемы телемеханики;

- подсистемы противоаварийной автоматики;

- подсистемы технического и коммерческого учета электроэнергии; подсистемы отображения.

Центральное координирующее устройство

ЦКУ предназначено для объединения подсистем АСУ ПС по сетевым каналам связи в единую информационно - управляющую систему. ЦКУ реализует следующие функции:

- согласования сетевых интерфейсов и протоколов различных подсистем АСУ; поддержки физических интерфейсов и протоколов различных промышленных и локальных сетей;

- поддержки работы модемов и радиомодемов; поддержки работы телекоммуникационных каналов и протоколов; обеспечения транспорта информации между подсистемами, поддерживающими различные форматы представления данных;

- синхронизации взаимодействия различных подсистем; поддержки единого времени в системе; поддержки единой адресации параметров системы, состоящей из разнородных подсистем;

- по сбору, обработке информации и управления исполнительными механизмами; поддержи взаимодействия со SCADA - системами, СУБД и MMI-интерфейсами верхнего уровня.

Подсистема релейной защиты и автоматики

Подсистема релейной защиты и автоматики, входящая в интегрированную АСУ электрической подстанции, предназначена для защиты высоковольтных линий (ВЛ), электрических машин и аппаратов от коротких замыканий (КЗ) и выявления места аварии.

До появления микропроцессорных систем защиты электрических подстанций в России применялись электромеханические системы, выполненные на транзисторах или интегральных схемах. Из-за отсутствия удобного человеко-машинного интерфейса такие системы приходилось дополнять системами регистрации аварийных событий и системами технического учета, которые значительно удорожали стоимость системы управления электрической подстанции и занимали много места.

В настоящее время отечественными фирмами (НПП «Экра» и НТЦ «Механотроника») и зарубежными (ABB, Siemens, Schneider Electric и Alstom) выпускаются устройства (терминалы) РЗА на микропроцессорной технике, которые могут использоваться в подсистемах РЗА. Микропроцессорные системы РЗА, представляют собой отдельные устройства, из которых можно компоновать разные комбинации комплектов РЗА в зависимости от требуемого объема защитных функций, и комплектные устройства с заданным набором функций. Основные функции, которые закладывают ведущие производители систем РЗА:

- не менее 5 зон дистанционной защиты от всех видов КЗ, с возможностью их блокирования при качаниях и при неисправности цепей напряжения;

- возможность телеускорения в дистанционной защите, определенных ее зон (по выбору) с использованием различных (по выбору) схем связи (PUTT, POTT, ВЧ блокировки, разрешения телеускорения при отсутствии ВЧ сигнала), определенные схемы телеускорения могут иметь свой ВЧ канал также для телеускорения токовой направленной защиты нулевой последовательности от КЗ на землю;

- возможность автоматического ускорения определенных ступеней дистанционной защиты при ручном включении и АПВ;

- возможность ввода удлиненной зоны до АПВ;

- наличие аварийных токовых защит, вводимых автоматически при неисправности цепей напряжения и блокировании дистанционной защиты;

- наличие отдельных токовых защит вводимых автоматически на время опробования линии при ручном включении линии или АПВ;

- наличие токовых защит, используемых как МТЗ для различных режимов, например: междуфазной токовой отсечки, защиты ошиновки ВЛ при полуторной схеме, резервных токовых защит линии, в том числе с различной степенью инверсности токозависимых по времени характеристик срабатывания;

- токовых защит нулевой последовательности с использованием направленности (по выбору), телеускорения и автоматического ускорения отдельных ступеней;

- токовых защит обратной последовательности, для работы при несимметричных КЗ, особенно за обмотками трансформаторов «звезда»/»треугольник»;

- функции УРОВ;

- функции АПВ, включающие в себя ОАПВ, УТАПВ, ТАПВ, причем последние могут выполняться с контролями напряжений и контролем синхронизма;

- функции определения места повреждения на линии;

- функции регистрации аварийных параметров и сигналов;

- контроль цепей тока и напряжения;

- измерение рабочих значений токов, напряжения, мощности, частоты, в амплитудных и средних значениях;

- контроль цепей отключения и включения выключателя;

- контроль числа коммутаций выключателя, с регистрацией суммы токов отключения;

- переключение наборов уставок (4 набора).

Подсистема регистрации аварийных событий

Подсистема регистрации аварийных событий (РАС) предназначена для сбора, первичной обработки, накопления и архивирования эксплуатационно-технологических параметров состояния оборудования электрической подстанции, как в аварийных, так и в штатных ситуациях.

Ранее такие подсистемы выпускались в виде законченного изделия и представляли собой программно-технический комплекс, как правило, на базе ПЭВМ. С появлением устройств РЗА, выполненных на микропроцессорной технике, часть функций подсистемы РАС была возложены на подсистему РЗА. Поэтому в данной интегрированной автоматизированной системе управления электрической подстанции подсистема РАС (входящая в подсистему РЗА) выполняет сбор, первичную обработку и передачу в подсистему отображения информации о состоянии оборудования. Остальные функции выполняются подсистемой отображения.

Подсистема телемеханики

Подсистема телемеханики предназначена для сбора и передачи телемеханической информации, необходимой для диспетчерского и автоматического контроля и управления территориально распределенными технологическими процессами. Подсистема телемеханики реализует следующие функции:

- сбор информации о состоянии двухпозиционных объектов (ТС);

- сбор информации о текущих значениях параметров (ТИТ);

- сбор интегральных значений параметров (ТИИ);

- сбор информации с температурных датчиков (термопары, термосопротивления) и цифровых измерительных преобразователей;

- телеуправление двух- и многопозиционными объектами (ТУ);

- вывод сигналов телерегулирования (ТP);

- цифровая фильтрация сигналов ТИТ с целью подавления помех линии;

- аппроксимация нелинейной характеристики датчиков ТИТ;

- первичная обработка информации (суммирование, масштабирование, фильтрация, градиент-контроль и т.п.);

- передача телеинформации по различным каналам связи (ВЧ-уплотненные, физические, коммутируемые телефонные линии, радиоканал, цифровые каналы связи) в различных направлениях и с разными протоколами связи тестирование приемной и каналообразующей аппаратуры;

- ретрансляция информации от других источников (другие КП телемеханики, УСПД АСКУЭ и др.);

- возможность удаленной диагностики и настройки аппаратуры, а также загрузки программного обеспечения из диспетчерского центра;

- обмен информацией с АСУ ТП объектов.

Подсистема противоаварийной автоматики

Подсистема противоаварийной автоматики (ПА) предназначена для локализации и предотвращения развития аварий в электрических сетях путем:

- автоматического предотвращения нарушения устойчивости; автоматической ликвидации асинхронного режима;

- автоматического ограничения снижения частоты;

- автоматического ограничения снижения напряжения;

- автоматической ликвидации перегрузки оборудования.

Функционально подсистема противоаварийной автоматики состоит из устройства телемеханики и устройств автоматической дозировки управляющих воздействий (АДВ). В подсистеме ПА реализованы следующие функции:

- сбор и обработка доаварийной информации о параметрах режима от датчиков мощности и о состоянии схемы района управления по телесигнализации включенного или отключенного положения основных сетевых элементов непосредственно на объекте;

- получение по каналам телемеханики доаварийной информации о схеме и режиме в энергосистеме, передача или ретрансляция телеинформации на другие уровни или устройства системы ПА;

- фиксация перетоков мощности в контролируемых сечениях и дозировка управляющих воздействий (УВ) для различных схем сети (нормальной и ремонтных) на основании местной и телемеханической информации о схеме и режимных параметрах;

- прием аварийных сигналов о срабатывании пусковых органов своего района противоаварийного управления и выборка для данного пускового органа управляющего воздействия, соответствующего текущей дозировке, из массива заданных УВ;

- ведение таблицы дозированных воздействий, т.е. массива УВ для всего множества аварийных возмущений, различных ступеней фиксации перетоков мощности в каждом контролируемом сечении и для различных схем контролируемого района;

- формирование, в соответствии с выбранными УВ, выходных команд противоаварийного управления и выдача их на соответствующие исполнительные устройства для исполнения;

- отображение на панели оператора или инженерной станции и передача по запросу на верхний уровень системы ПА статусной информации о состоянии самого SMART-ПА, каналов связи, доаварийной информации о параметрах режима и состоянии схемы контролируемого района, а так же о текущей дозировке УВ.

Подсистема отображения

Подсистема отображения предназначена для организации человеко-машинного интерфейса между обслуживающим персоналом и подсистемами интегрированной автоматизированной системы управления электрической подстанции. Подсистема отображения - это программно-технический комплекс, включающий в себя: ПЭВМ обслуживающего персонала, вычислительное оборудование (сервер, станция расчетов и архивирования), коммуникационное оборудование и другие средства отображения информации (диспетчерский щит, видеокуб). В подсистеме отображения реализованы следующие функции:

- сбор и обработка информации, получаемой от подсистем АСУ;

- организация и ведение базы данных эксплуатационно-технологических параметров состояния оборудования электрической подстанции с обновлением в реальном времени;

- регистрация аварийных и штатных событий; архивация и хранение ретроспективной информации; визуализация эксплуатационно-технологических параметров состояния оборудования электрической подстанции на диспетчерском щите, экранах мониторов и другом оборудовании;

- отслеживание предаварийных состояний оборудования электрической подстанции и выдача предупредительных или аварийных сигналов и сообщений;

- предоставление обслуживающему персоналу возможности телеуправления оборудованием подстанции; оперативных и ретроспективных отчетов о событиях, тревогах, зарегистрированных в системе;

- предоставление обслуживающему персоналу аналоговых архивов в виде трендов, отчетов в графической или табличной форме.

Подсистема технического и коммерческого учета электроэнергии

Подсистема технического и коммерческого учета электроэнергии предназначена для оперативного контроля потребления электроэнергии и мощности непосредственно на объекте и учета потребления электроэнергии и мощности в распределенной энергосистеме. В подсистеме технического и коммерческого учета электроэнергии реализованы следующие функции:

- точное измерение параметров поставки/потребления электроэнергии с целью обеспечения расчетов за электроэнергию в соответствии с реальным объемом их поставки/потребления и минимизации непроизводственных затрат на энергоресурсы, в частности, за счет использования более точных измерительных приборов или повышения синхронности сбора первичных данных;

- контроль поставки/потребления электроэнергии по всем точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов, режимных и технологических ограничений;

- сбор, обработка, хранение и отображение информацию о поставке/потреблении электроэнергии на всех уровнях АСДУ;

- оперативный контроль и мониторинг нагрузок в реальном времени;

- сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений; расчет баланса объекта и системы в целом; контроль работоспособности счетчиков и корректировка времени на счетчиках.