150722 (Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"), страница 5

2. Управление главными выключателями 0,4 кВ (вводными, секционным, аварийного ввода). КТП ЭСН, КТП ПЭБ, КТП АВО газа, КТП зоны СПК, аварийными дизель-генераторами 0,4 кВ.

3. Отображение текущего состояния электрической части (мнемосхемы ЭСН, ЗРУ, КТП аварийных дизель-генераторов) с непрерывным указанием наиболее важных параметров.

4. Предупредительная и аварийная сигнализация.

5. Обработка информации, получаемой от цифровых защит Sepam 2000 по протоколу Modbus и блоков УСО.

6. Контроль ЩПТ, режима аккумуляторной батареи, состояния подзарядных агрегатов.

7. Коммерческий и технический учет электроэнергии.

8. Обработка и вывод на экран дисплея информации о событиях в текстовой (табличной) и графической формах.

9. Формирование базы данных, ведение суточной ведомости, сменной ведомости, ведомости событий, архива.

10. Связь с технологической АСУ. В технологическую АСУ предается информация о состоянии электрической части, о выработке и расходе электроэнергии.

11. Передача информации о выработке и расходе электроэнергии в энергоучетную организацию.

1.2.4 Разработка верхнего уровня АСУ-ЭС

На верхнем уровне АСУ предусмотрено пять рабочих мест:

• рабочее место оператора (№ 1);

• рабочее место ДИСа (№ 2);

• рабочее место инженера-релейщика (№ 3);

• рабочее место инженера-программиста (№ 4);

• ДП КС (№ 5).

На рабочих местах № 1 – № 4 отображаются мнемосхема, предупредительная и аварийная сигнализации; лист событий и т.д.

На рабочем месте № 1 – возможно управление выключателями (за исключением главных), квитирование событии аварийной и предупредительной сигнализацией.

На рабочем месте № 3 – вывод осциллограмм для анализов работы, ввод и коррекция уставок защит, разбор аварий.

На рабочем месте № 4 – изменение конфигурации системы, анализ работоспособности и выявление неисправностей.

На рабочем месте № 5 – предупредительная и аварийная сигнализация.

На ГЩУ располагаются панели управления, на которых смонтированы: ключи управления, сигнализация выключателей; управление мощности генераторов; центральная сигнализация всего объекта. Панели управления предназначены для управления выключателями вводов, секционным и генераторными.

На панелях управления выключателями вводов и секционным располагаются: все ключи управления выключателями; переключатели синхронизации; кнопки ввода/вывода, делительной защиты; устройства сигнализации.

На панелях управления генераторами располагаются: ключи управления выключателями; управление возбуждением, активной к реактивной мощностью генераторов; переключатели синхронизации; измерительные приборы; устройства сигнализации.

На панели центральной сигнализации и синхронизации располагаются приборы центральной сигнализации всего объекта, колонка синхронизации и автосинхронизатор УТС-3, переключатели синхронизации, а также переключатели ввода рабочего и резервного питания оперативного тока этой панели.

1.2.5 Нижний уровень АСУ-ЭС

Нижний уровень АСУ состоит из:

1. Цифровых свободно программируемых блоков Sepam 2000;

2. Специальных блоков УСО.

Блоки Sepam 2000 осуществляют полный сбор, обработку и хранение информации по присоединению, а также по последовательному каналу связи передают информацию в АСУ. Через терминалы защит Sepam 2000 осуществляется также управление выключателями (кроме присоединений, на которых осуществляется синхронизация). Блоки УСО используются в качестве вспомогательных устройств и собирают информацию, которую не могут собрать блоки Sepam 2000. В КТП блоки УСО являются основными устройствами сбора данных, так как там нет цифровых защит. Блоки УСО предназначены для сбора дискретной и аналоговой информации, управления главными выключателями КТП-10/0,4 кВ, а также информации о положении заземляющих ножей и тележек выключателей.

Устройства УСО выполняются на базе контроллеров RTU-211 фирмы АББ и запитываются от ЩПТ 220 В. В качестве логического протокола связи УСО с АСУ используется стандартный протокол RP-570; у терминалов Sepam 2000 – протокол связи Modbus. Информация нижнего уровня АСУ от устройств УСО и терминалов защит поступает на сервер системы – базовый компьютер и заносится в его базу данных. Связь нижнего уровня АСУ с базовым компьютером осуществляется по оптическим каналам связи, которые позволяют устранить влияние электромагнитных полей на входы устройств нижнего и верхнего уровней. Преобразование электрических сигналов в оптические производятся посредством оптоэлектрических преобразователей SPA- ZC17.

Для технического учета электрической энергии используются вычисляемые в реле значения активной и реактивной мощности.

1.3 Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС-10

1.3.1 Цель создания АСУ-ЭС

Целью разработки АСУ-ЭС является создание системы решающей следующие задачи:

• обеспечение высокого уровня автоматизации контроля, управления и защиты электрооборудования за счет высокой надежности АСУ на базе микропроцессорной техники,

• повышения надежности и экономичности работы оборудования за счет оптимизации технологических процессов, сокращения времени обнаружения неисправностей за счет диагностики и информации об отказах, уменьшения времени простоев оборудования после аварийных остановов и в ремонте,

• улучшение условий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет повышения информированности о ходе технологических процессов и работе оборудования, качества формирования и анализа оперативной и архивной документации,

• обеспечение обмена информацией в реальном масштабе времени с более высоким уровнем АСУ-Э (связь с диспетчерской N1), через которую осуществляется связь с уровнем АСУ ТП.

Автоматизированная система управления электроснабжением КС-10 представлена на выносном чертеже 2.

Краткая характеристика объектов автоматизации

Объектами автоматизации являются:

• центральная распределительная подстанция (ЦРП-10 кВ);

• КТП-10/0,4 кВ цеха №1 (ТП-1), АДЭС АС-630;

• КТП-10/0,4 кВ цеха №2 (ТП-2), АДЭС КАС-500;

• КТП-10/0,4 кВ цеха №2 (ТП-3), АДЭС КАС-500;

• КТП-10/0,4 кВ цеха №3 (ТП-6), АДЭС АС-630;

• КТП-10/0,4 кВ цеха №4 (ТП-8), АДЭС АС-630;

• КТП-10/0,4 кВ цеха №4 (ТП-9), АДЭС АС-630;

• КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №1 (ТП-14);

• КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №2 (ТП-15);

• КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №3 (ТП-4);

• КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №4 (ТП-10);

• КТП-10/0,4 кВ ТНС-1 (ТП-11), АДЭС КАС-500;

• КТП-10/0,4 кВ участка текущего ремонта (ТП-250);

• КТП-10/0,4 кВ в районе насосной 2-го подъема (ТП-16).

1.3.2 Автоматизация ЦРП-10 кВ

В данном проекте предусматривается установка ячеек типа MCset в

здании ЦРП-10 кВ производства завода “Калининградгазавтоматика” и низковольтного электрооборудования системы собственных нужд (С.Н.) РУ-10 кВ.

Ячейка MCset представляет собой КРУ в металлическом корпусе, предназначенное для внутренней установки.

Устройство MCset объединяет в себе множество технических решений, реализованных на основе испытанных технологий: КРУ с высокими эксплуатационными характеристиками, цифровую защиту, системы контроля и управления, корпуса, устойчивые к воздействию внутренней дуги.

В ЦРП-10 кВ предусматривается установка ячеек MCset c блоками Sepam 2000. Блоки терминалов Sepam 2000 осуществляют защиту, контроль и управление соединений между подстанциями (вводы или отходящие линии, кабели, линии), а также связей между сборными шинами, осуществляют измерения, защиту, управление и контроль, необходимых для их нормальной эксплуатации.

Первоочередными задачами системы АСУ-Э являются сбор данных с объектов (КТП-10/0,4 кВ, ЦРП-10 кВ), передача данных на верхний уровень с целью их обработки и отображения на экранах мониторов АРМов. Быстродействие такой системы должно быть высокое, чтобы оператор смог отреагировать на ненормальные, аварийные ситуации и быстро принять решения по предотвращению аварий и инцидентов. В настоящее время применяемые в электрических системах средства РЗА, обладают возможностью включения их система сбора данных и диспетчерского управления (SCADA). Превосходно справляются с функцией противоаварийной защиты и функцией сбора данных микропроцессорный терминал защиты Sepam 2000.

Можно выделить следующие преимущества терминалов Sepam 2000:

• отображение значений фазного тока и тока замыкания на землю в момент отключения обеспечивает эксплуатационному персоналу значительную помощь в определении причин и тяжести повреждения;

• высокий уровень устойчивости к электромагнитным возмущениям (помехам) позволяет использовать наиболее передовые возможности цифровой технологии в электрических подстанциях без принятия специальных мер предосторожности;

• в случае неисправности постоянно действующие средства самодиагностики переводят Sepam 2000 в заранее определенное нерабочее состояние, исключая, таким образом, возможность непредсказуемых срабатываний;

• использование разъемов, допускающих независимое отключение под напряжением, облегчает эксплуатацию и техобслуживание;

• устанавливаемая система связи обеспечивает возможность, посредством двухпроводного соединения с управляющим устройством, дистанционного выполнения операций настройки, измерений, сигнализации и управления, таким образом, можно создать систему централизованного управления;

• проведение настройки и испытаний упрощено до предела: первичные значения силы тока и напряжения выводятся в цифровом виде, а простая проверка функции измерения подачей импульса позволяет гарантировать согласованность всех параметров;

• Sepam разработано таким образом, чтобы полностью справляться с самыми разными случаями применения, и включает в себя все необходимые функции, готовые к работе (функции защиты, измерений, логики управления и сигнализации).

В систему АСУ-ЭС ячейкой MCset через блоки Sepam встраивается благодаря полевой шине SPAbus по протоколу связи Modbus. Кроме протокола Modbus блоки поддерживают протокол Modbus. Оператор получает все данные, необходимые для контроля и управления блоком Sepam через систему связи.

Сеть Modbus представляет собой сеть топологии «главный-подчиненный». Такая топология характеризуется наличием одного «главного» (ведущего) узла и некоторого количества «подчиненных» (ведомых) узлов, имеющих свой уникальный номер в этой сети Modbus (1-247 в Modbus). Каждая передача данных состоит из двух фаз – запрос и ответ. «Главный» узел имеет право послать запрос, «подчиненные» могут только ответить на запрос. Каждый запрос содержит адрес узла, к которому он направлен, соответственно на него отвечает только один из узлов – тот, чей адрес содержится в запросе. Таким образом, одновременно в сети может быть только один запрос, что дает возможность избавиться от «неопределенного состояния» физической линии передачи, когда несколько узлов пытаются одновременно передать данные.

На физическом и канальном уровне связь блоков Sepam 2000 с АСУ-ЭС осуществляется по SPA шине построенной на базе оптоэлектрических преобразователей типа SPA-ZC17 установленных в шкафах ЦРП и преобразователей SPA-ZC22 расположенных в шкафу сервера АСУ-ЭС. Блоки Sepam 2000 подключаются к SPA-ZC17 по интерфейсу RS-485. Преобразователи связаны в кольцо, как показано на рисунке 1.2.

Шина SPA разработанная фирмой АВВ «Чебоксары» поддерживает включение в кольцо до 30 устройств, но для повышения быстродействия всей системы АСУ-ЭС используется объединение по пять или шесть преобразователей. Таким образом, для обвязки 42-х шкафов потребуется 8 колец, как показано на выносном листе 2. Кабели ОР11 и ОР12 (Tx и Rx) из первой группы идут в оптическую распределительную коробку ОРТ2. Туда же приходят кабели Tx и Rx от других групп. В оптической коробке кабели соединяются с одним 24-ти жильным кабелем ОР118 типа ДПС-ММ-24 (рисунок 1.1). ОРТ2 расположена в шкафу N1 АСУ-ЭС.

Для получения информации, которую не могут собирать блоки Sepam 2000 используют контроллер RTU-211, распложенный в шкафу N1 АСУ-ЭС. В его функции входит сбор дискретной информации о положении тележек выключателей и заземляющих ножей в шкафах ЦРП, сбор данных о ШУОТ.

Питание шкафа N1 АСУ-ЭС, блоков Sepam 2000 и преобразователей SPA-ZC17 осуществляется от двух вводов ШУОТ 220 В. Из установленного в шкафу N1 АСУ-ЭС оборудования питание необходимо только контроллеру RTU-211, которое он получает от преобразователя PS1. В таблице 1.1 представлена нагрузка от средств автоматизации для ЦРП-10 кВ.