Обзор программно-технических решений системы телемеханики Жигулёвской ГЭС

В статье описываются структура и функции ССПИ АСДУ Жигулeвской ГЭС. Приводятся требования к современным системам телемеханики.

Рис. 1. Жигулeвская ГЭС. Вид со спутника. Схема расположения объектов

Рис. 1. Жигулeвская ГЭС. Вид со спутника. Схема расположения объектов

Жигулeвская гидроэлектростанция (до 1 июля 2004 года Волжская ГЭС им. В. И. Ленина) расположена на реке Волга в Самарской области у города Жигулевск. Мощность ГЭС — 2315 МВт, среднегодовая выработка — 10,5 млрд кВт-ч. В здании ГЭС установлены 20 гидроагрегатов (рис. 1).

Для обеспечения соответствия систем телемеханики и связи Жигулевской ГЭС требованиям регламента допуска субъектов к оптовому рынку электроэнергии в марте 2007 года на станции была введена в опытную эксплуатацию система сбора и передачи информации (ССПИ).

Регламент допуска субъектов к оптовому рынку электроэнергии подробно описывает требования к функциональным и точностным характеристикам систем телемеханики. Так, в частности — телеизмерения (ТИ) и телесигнализация (ТС) при передаче с энергообъектов должны содержать метки единого астрономического времени;

— все присоединения должны быть оснащены цифровыми датчиками с классом точности не хуже 0.5, подключенными к кернам измерительных трансформаторов класса точности не хуже 1 (при новом строительстве обязательно не хуже 0.5);

— цикл передачи основных ТИ с энергообъектов и энергопринимающих установок не должен превышать 1 секунду, в отдельных случаях в зависимости от уровня диспетчерского управления и принадлежности к той или иной подсистеме автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ) допускается цикл передачи до 5 секунд;

— время передачи ТС не должно превышать 5 секунд;

— протокол передачи ТИ должен соответствовать рекомендациям МЭК и в частности IEC 870-5-101/104, IEC870-6 (TASE.2)/ICCP.

ССПИ разрабатывалась с учетом всех вышеприведенных требований.

Основные функции ССПИ

В системе реализованы функции по обработке телемеханических сигналов, основными из которых являются:

• сбор информации о текущих аналоговых и дискретных параметрах и состоянии электрооборудования ГЭС;

• передача информации о текущих параметрах и состоянии электрооборудования ГЭС в оперативные измерительные комплексы СК-2003 ОДУ (объединенного диспетчерского управления) Средней Волги и Самарского РДУ (регионального диспетчерского управления) по протоколу МЭК 870-5-104.

ССПИ АСДУ также выполняет ряд других функций, к числу которых относятся:

• импорт необходимых данных из АСУ ТП станции и ее различных подсистем, в том числе из оперативно-информационного комплекса (ОИК), системы ГРАМ (группового регулирования активной мощности), системы контроля уровня бьефов;

• формирование расчетных параметров на основе различных математических и статистических функций обработки текущих значений параметров (включая интегрирование, определение минимальных, максимальных, средних и других значений);

• обеспечение возможности экспорта любых обрабатываемых параметров в SCADA-систему WinCC АСУ ТП станции;

• визуализация всех обрабатываемых параметров на клиентских рабочих местах ЛВС станции в виде мнемосхем, цифровых индикаторов, гистограмм и графиков;

• архивирование аналоговых и дискретных параметров с циклом от 1 секунды и более глубиной оперативного архива 10 суток;

• обеспечение возможностей копирования архивных данных за заданный промежуток времени в файл в формате MSExcel, и вывода их на печать;

• контроль работоспособности всех информационных каналов и индикация нарушений связи с объектами.

Структура системы

Наглядное представление об информационных потоках и взаимодействии с другими системами дает диагностическая схема подсистемы визуализации и архивации (ПВА) (рис. 2), отображающая состояние элементов системы.

Рис. 2. ПВА: Диагностическая схема

Рис. 2. ПВА: Диагностическая схема

Аппаратные средства ССПИ

Система сбора и передачи информации АСДУ Жигулевской ГЭС включает следующие компоненты:

• центральная приемо-переда-ющая станция (ЦППС) SICAM PAS;

• подсистема визуализации и архивации (ПВА) на базе сервера телеметрии;

• подсистема сбора и передачи информации машинного зала;

• подсистема сбора и передачи информации ОРУ 110 кВ;

• подсистема сбора и передачи информации ОРУ 220 кВ;

• подсистема сбора и передачи информации ОРУ 500 кВ.

Станция (ЦППС) SICAM PAS представляет собой специализированный высоконадежный промышленный компьютер, разработанный компанией Siemens для применений в телекоммуникационных системах энергетики. Станция SICAM PAS является необслуживаемой благодаря отсутствию изнашиваемых компонентов (вентиляторы, аккумуляторы, жесткие диски и т.п.).

Сервер визуализации и архивации данных работает под управлением операционной системы Microsoft Windows 2000 Server. Функции просмотра исторических данных сервера телеметрии реализуются на базе SCADA-системы WinCC с использованием веб-интерфейса.

Подсистема сбора и передачи информации машинного зала включает следующее оборудование: измерители электрических величин (ИЭВ) гидрогенераторов SIMEAS P, ИЭВ SIMEAS P трансформаторов собственных нужд, оптико-электрические преобразователи (ОЭП) Profibus OLM/G12. Параметры телесигнализации о включении ГА1 — ГА20 в систему ГРАМ и параметры телеинформации об уровнях бьефов импортируются в ССПИ АСДУ из соответствующих подсистем АСУ ТП ГЭС в цифровом виде по протоколу OPC.

Подсистемы сбора и передачи информации ОРУ 110 кВ, ОРУ 220 кВ, ОРУ 500 кВ объединяют ИЭВ SIMEAS P и ОЭП Profibus OLM/G12 с блоком питания. Дискретные сигналы поступают от соответствующих систем автоматического управления (САУ) ОРУ 110 кВ, ОРУ 220 кВ, ОРУ 500 кВ в цифровом виде по протоколу OPC.

Информационные сети

В ССПИ АСДУ используется два типа информационных сетей: Profibus DP и Ethernet. Шина Profibus DP используется для подключения к ЦППС измерительных преобразователей электрических величин и программируемых логических контроллеров. Сеть Ethernet используется для импорта данных из различных подсистем АСУ ТП ГЭС в цифровом виде, для взаимодействия ЦППС, ПВА и клиентских рабочих мест ЛВС ГЭС, а также для передачи данных в ОДУ Средней Волги.

С учетом сложной топологии сети Profibus DP и необходимости передачи больших объемов данных на физическом уровне ССПИ используется комбинированная среда передачи, объединяющая электрические и оптоволоконные сегменты. Вся сеть Profibus DP разделена на два независимых сегмента. Первый сегмент объединяет все измерители электрических величин Simeas P, установленные на ГА1 — ГА20, ТБ1 — ТБ8 и шлюзах, а также станцию распределенной периферии, установленную на ЦПУ (всего 30 устройств). Второй сегмент объединяет все измерители Simeas P, установленные на ОРУ 110 кВ, ОРУ 220 кВ и ОРУ 500 кВ (всего 39 устройств). Каждый сегмент Profibus DP подключается к ЦППС SICAM PAS с помощью собственного коммуникационного процессора CP 5613 A2. Сегментирование сети преследует две цели: во-первых, оно позволяет снизить общую загрузку сети за счет уменьшения числа ведомых устройств Profibus DP в сегменте, во-вторых, повышает живучесть системы за счет использования двух коммуникационных процессоров.

Локальная вычислительная сеть Жигулевской ГЭС организована на основе оборудования Fast Ethernet, позволяющего организовывать информационный обмен между узлами сети на скорости 10/100 Мбит/сек.

Обрабатываемые параметры

ССПИ АСДУ собирает и обрабатывает параметры двух типов: дискретные (телесигнализация, ТС, около 500 параметров) и аналоговые (телеизмерения, ТИ, около 2000 параметров).

Все аналоговые электрические параметры по гидроагрегатам и присоединениям собираются непосредственно программно-аппаратными средствами ССПИ АСДУ (информационная сеть Profibus DP). Все дискретные и часть аналоговых параметров (например, температурные) импортируются в цифровом виде из смежных подсистем ГЭС, уже находящихся в эксплуатации или внедряемых параллельно с ССПИ АСДУ (информационная сеть Ethernet). При этом возможность сбора импортируемых параметров напрямую зависит от готовности смежных систем.

Дискретные параметры подстанций импортируются в цифровом виде из систем автоматизированного управления (САУ) ОРУ ПО кВ и ОРУ 220 кВ, которые являются внешними по отношению к ССПИ АСДУ системами. Это позволяет избежать дублирования аппаратных средств, реализующих идентичные функции. Так как ССПИ АСДУ и САУ ОРУ 110 кВ и ОРУ 220 кВ являются независимыми друг от друга системами, они объединяются только информационной сетью верхнего уровня, то есть станционной ЛВС. Для передачи данных от САУ ОРУ ПО кВ и ОРУ 220 кВ в ССПИ АСДУ используется стандарт OPC DA v2 как наиболее универсальный и распространенный в системах промышленной автоматизации интерфейс информационного взаимодействия.

Подсистема визуализации и архивации данных

Сервер телеметрии (сервер визуализации и архивации) предназначен для архивации данных телеметрии и предоставления текущих и архивных значений клиентам станционной локальной вычислительной сети.

Сервер реализует следующие функции:

• получение текущих значений всех параметров, обрабатываемых ЦППС;

• архивация выбранного подмножества получаемых параметров ТИ и ТС с циклом от 1 секунды и более и глубиной оперативного архива 10 суток;

• предоставление текущих и архивных значений всех получаемых параметров клиентам общестанционной сети в виде трендов и таблиц.

Клиентское программное обеспечение ССПИ АСДУ обеспечивает возможность копирования архивных данных за заданный промежуток времени в файл в формате MSExcel и вывод их на печать.

В качестве сервера используется промышленный компьютер HP ProLiant Dl360. В качестве общесистемного программного обеспечения (ПО) используется Windows 2000 Professional SP4. Для сбора, отображения и архивирования информации используется SCADA система WinCC версии 6 SP4 . Также установлен дополнительный пакет WinCC/Web Navigator версии 6 SP1. WinCC/Web Navigator, позволяющей визуализировать и управлять системой через Интернет, корпоративную сеть Интранет или локальную сеть (LAN), без необходимости внесения изменений в WinCC-проект. Данный состав ПО позволяет считывать данные с ЦППС по OPC и предоставлять информацию как клиентам WinCC, так и по Web-интерфейсу всем пользователям локальной вычислительной сети Жигулёвской ГЭС, имеющим допуск к данной информации.

Рис. 3. Структура WinCC проекта

Рис. 3. Структура WinCC проекта

Проект WinCC имеет клиент-серверную архитектуру, а также возможность просмотра информации через Web-интерфейс (рис. 3). Одновременно к системе могут быть подключены 3 Web-клиента. Число одновременно подключенных клиентов ограничивается лицензией. Всего же к одному Web-серверу при наличии соответствующей лицензии может быть подключено 50 Web-клиентов.

В проекте использованы стандартные функциональные возможности, которые предоставляет SCADA-система WinCC, такие как:

— создание графических видеокадров (организация навигации по видеокадрам, создание пользовательских объектов, динамизация объектов, использование скриптов на языках ANSI-C и VisualBasic);

— опрос, архивирование и отображение в виде трендов данных телеметрии (рис. 5);

— ведение архива сообщений;

— составление и печать отчетов;

— предоставление Web-интерфейса пользователям локальной вычислительной сети Жигулёвской ГЭС (рис. 4). Функции экспорта сообщений и архивных значений параметров в файлы формата MSExcel доступны с клиентского проекта WinCC. Данные функции реализованы на языке VisualBasic и используются для доступа к архивным данным WinCC OLE DB Provider.

Рис. 4. Главный экран проекта (Web Navigator) Рис. 5. Мнемосхема «Графики»

Рис. 4. Главный экран проекта (Web Navigator) Рис. 5. Мнемосхема «Графики»

Заключение

ССПИ АСДУ Жигулевской ГЭС является современным решением задачи сбора и передачи данных телеизмерений, основанном на применении программно-технических средств фирмы Siemens. Система имеет гибкие возможности по масштабированию и взаимодействию со смежными системами станции. Данный программно-технический комплекс сбора и передачи телемеханической информации энергетических объектов зарегистрирован в Государственном реестре средств измерения под названием ТЕЛЕКОНТ и допущен к применению в Российской Федерации.

Михайлов Максим Финогенович,
инженер группы компаний
"СМС-Автоматизация"
E-mail: Max.Mikhailov@sms-automation.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *