Шарипов А.А. Система электроснабжения повышенной надежности для медицинских учреждений (1005960), страница 7
Текст из файла (страница 7)
3.1.1Как правило, для доведения собираемой информации о состоянииэнергопотребления и работе энергоустановок до соответствующихспециалистов производственных подразделений, организовываются43локальные вычислительные сети, к которым подключаются: сервер базданных (БД) и автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов.Таким образом, АСУЭ представляет собой часть распределеннойсистемой автоматизированного управления (РСАУ). Распределенныесистемы должны относительно легко поддаваться расширению илимасштабированию. Эта характеристика является прямым следствием наличиянезависимых вычислителей. Однако, процесс масштабирования зависит отконкретной архитектуры системы.
Поэтому, для того, чтобы поддержатьпредставление различных вычислителей и сетей в виде единой системы, вструктуру распределенных систем часто включают дополнительный уровеньпрограммного обеспечения, находящийся между верхним уровнем, накотором находятся пользователи системы и приложениями, которые нанижнем уровне состоят из локальных подсистем. При этом основная задачатакого промежуточного слоя – облегчить пользователям доступ к удаленнымресурсам и обеспечить их совместное использование.Наиболее часто для реализации распределенных систем управленияиспользуют концепцию SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition Диспетчерское Управление и Сбор Данных). Такой подход позволяетдостичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки системуправления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображенияинформации [21].Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI),предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядностьпредставляемой на экране информации, доступность «рычагов» управления,удобство пользования подсказками и справочной системой и т.д.
- повышаетэффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю егокритические ошибки при управлении.В настоящее время SCADA является основным и наиболееперспективным методом автоматизированного управления сложными44динамическими системами (процессами). Система SCADA осуществляетпроцесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов)для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами.При этом своевременное принятие управленческих решений требуетобработки данных и выдачи необходимых событий (сообщений) нацентральный пост диспетчера в масштабе реального времени.Все современные SCADA-системы включают три основныхструктурных компонента.Remote Terminal Unit (RTU) - удаленный терминал, осуществляющийобработку задачи (управление) в режиме реального времени.
Спектр еговоплощений широк - от примитивных «датчиков», осуществляющих съеминформации с объекта, до специализированных многопроцессорныхотказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработкуинформации и управление в режиме жесткого реального времени.Master Terminal Unit (МTU), Master Station (MS) (диспетчерский пунктуправления или главный терминал) - осуществляет обработку данных иуправление высокого уровня, как правило, в режиме квазиреальноговремени.
Одна из основных функций данного устройства являетсяобеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой. Взависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самомразнообразном виде - от одиночного компьютера с дополнительнымиустройствами подключения к каналам связи, до больших вычислительныхсистем (мэйнфреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочихстанций и серверов.Communication System (CS) (коммуникационная система или каналысвязи) необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов,терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачисигналов управления на RTU (или удаленный объект - в зависимости отконкретного исполнения системы).45Существует два типа управления удаленными объектами SCADA:автоматическое и инициируемое оператором системы. Соответственнообычно определяют различные функции включения человека-оператора всистему управления энергоснабжением объекта.3.2 Понятие отказоустойчивости в распределенных системахэнергоснабженияС увеличением числа компонент распределенной системыувеличивается и вероятность того, что некоторые из этих компонент будутвыходить из строя при работе системы.
Несмотря на то, что современныеэлектроагрегаты становятся все более и более надежными, вероятностьнеисправности, которая может произойти в какой-нибудь частираспределенной системы, может стать достаточно большой с увеличениемчисла компонентов системы. Однако ввиду того, что электрические ивычислительные ресурсы всякой распределенной системы энергоснабжениярассредоточены, такие системы обладают свойством частичнойнеисправности: какая бы ни была неполадка, она выводит из строя тольконекоторую часть системы. Поэтому можно рассчитывать на то, что частьфункций по снабжению питанием электроприемников, возьмут на себяуцелевшие компоненты системы.
То есть, вместо полной потерифункциональности системы при неисправности, будет происходить лишьпостепенное сокращение ее возможностей по электроснабжениюэлектроагрегатов объекта. Для реализации этого принципа необходимообеспечить согласованное поведение множества локальных процессовуправления (контроля) различными компонентами распределенной системы.Для реализации такого поведения необходимо, чтобы каждый процесс моготправить другому сообщение, в том числе и процессам, отвечающим заработоспособность всей системы [22].46Следует отметить, что номенклатура отказов в распределенной АСУЭрасширяется по сравнению с множеством отказов обычной электрическойсети, в которой осуществляется только локальные управление отдельнымиузлами. Расширение множества отказов связано с неисправностями каналовсвязи и сбоями в программном обеспечении интегрированной системыуправления.
При этом неисправность канала связи можно промоделировать,если объявить неисправным один из процессов управления (контроля),инцидентных этому каналу.Выделяют две основные модели отказов процессов.Модель выхода процесса из строя – процесс выходит из строя, если донекоторого времени его локальный алгоритм управления работал правильно,а затем не выполняет ни одного действия.Модель византийского (предательского) поведения – процессвыполняет сколь угодно много действий (в том числе отправлять сообщенияс произвольным содержанием), которые не предписаны его локальнымалгоритмом управления (контроля).Если процесс вышел из строя, то его выходные данные (если они былиполучены центральным процессом) будут вычислены правильно, потому чтодо того, как процесс вышел из строя, он функционировал правильно.Локальное состояние и выходные данные византийского процессамогут быть произвольными, и в таком случае принятие решенияцентральным процессом будет нетривиальным или ошибочным.3.3 Методы компенсации типовых аварийных режимов в электрическойсети объекта и их реализация в АСУЭОсновные отказы или сбои, связанные с аппаратной частьюэлектрической сети, а также мероприятия по их компенсации, приведены втаблице.47Вид отказа или сбояОтказ одного внешнего источникапитанияОтказ двух внешних источниковпитанияОтказ внутреннего источникапитания (ДГУ или ИБП)Искажения напряжения из-заисточника питания, работыоборудования объектаКЗ в сетиМероприятия по компенсацииСрабатывание АВР, компенсацияфазового сдвига и разности напряженийЗапуск ДГУ, работа оборудования отИБП на период запуска ДГУ, уравнениевекторов фазных напряжений и частотыподключаемого ДГУПереключение нагрузки для параллельноработающих ДГУ и ИБП, уравнениевекторов фазных напряжений и частотыподключаемых ДГУ и ИБПСтатическая и динамическаякомпенсация искаженийОтключение оборудования вмалоответственной подсети(сегментирование сети), контрольизоляции, УЗО, контроль температурытрансформаторов в IT подсетиПри наличии АСУЭ запуск компенсационных или управляющихвоздействий, или процессов, осуществляется на центральном узлеуправления сети электроснабжения объекта, к которым можно отнестиследующие [22]:- командное (диспетчерское) переключение шин подачи питания блок АВР;- командное (ручное) включение / отключение в работу различных ДГУ;- командное (диспетчерское) включение / отключение байпаса различныхИБП;- командное (диспетчерское) включение / отключение различных IT –подсетей особой группы 1-ой категории надежности.Внедрение АСУЭ требует для оценки вероятности безотказной работысети электроснабжения учета следующих отказов и сбоев:- отказ локальной автоматики компонентов сети;- отказ каналов связи информационной сети контроля и центрального(диспетчерского) управления блоками и модулями системы;48- сбои в программном обеспечении АСУЭ.Компенсационные мероприятия для компенсации таких сбоев обычновыполняются на этапе проектирования распределенной сети управления изаключается в выборе правильной архитектуры компьютерной сети,резервировании работы основных компонент, а также в разработкеробастного (то есть устойчивого к сбоям) программного обеспечения [23].4 Разработка структуры и основного перечня технических средствсистемы энергоснабжения проектируемого медицинского объектаВ данном разделе работы решается задача разработки системыэлектроснабжения объекта - Перинатальный центр (г.
Мурманск). На основеанализа плана расположения подразделений объекта, технологическихтребований к питанию электрооборудования, а также таблицы электрическихнагрузок разрабатывается структура системы, определяется основной составтехнических средств сети для обеспечения нормативных требований ккачеству электропитания, а также рассматривается ряд локальныхалгоритмов управления для обеспечения надежного электроснабжения приотказах и сбоях.Для исследования возможных аварийных ситуаций, возникающих впроцессе функционирования электросети объекта, проводится анализразличных математических моделей и программных средств моделирования.4.1 Описание плана размещения основных подразделений объекта итребований подключения к внешней электрической сетиПеринатальный центр представляет собой комплекс зданий (корпусовА, Б, В, Г, Д и Е), соединенных друг с другом переходами.В корпусе А на 1 и 2 этажах располагаются помещения женскойконсультации.49В корпусе Б размещаются отделение гинекологии на 15 коек соперационным блоком и отделение патологии беременности на 30 коек.В корпусе В размещаются:- на 1 этаже: приемное отделение, секция послеродового отделения на 10коек, реанимационный зал на 1 кювез, индивидуальный родовой бокс дляпациенток с острой инфекцией, а также помещения выписки;- на 2 этаже: секция послеродового отделения на 28 коек;- на 3 этаже: палаты послеродового отделения на 22 койки;- на 4 этаже: четыре индивидуальные родовые, операционный блок на двеоперационные с послеоперационными палатами на 4 койки, а такжеотделение реанимации и интенсивной терапии новорожденных на 6 кроватоки экспресс-лаборатория.В корпусе Г размещаются отделения выхаживания недоношенныхдетей (второй этап выхаживания) на 30 коек и помещения реанимационнодиагностического центра:- на 1 этаже: помещения приема и выписки недоношенных детей, 2 палаты наодну койку и одну кроватку, кабинеты врачей и персонала, помещенияреанимационно-диагностического центра с отдельным входом, а такжевспомогательные помещения.- на 2-ом этаже: 10 палат на одну койку и одну кроватку каждая, помещениеперсонала, столовая для матерей и вспомогательные помещения.- на 3-м этаже: 3 палаты интенсивной терапии новорожденных на два кювезакаждая с постами медицинских сестер, 6 палат для новорожденных на двакювеза каждая с постом медицинской медсестры, а также вспомогательныепомещения.Корпус Д предназначен для административно-хозяйственныхподразделений объекта.Корпус Е предполагается использовать для размещения пищеблока.50Всего по проектируемому «Областному перинатальному центру» на135 коек:- родовое отделение на шесть индивидуальных родовых, включая одинродовой бокс для пациенток с острой инфекцией;- послеродовое отделение на 60 коек;- отделение патологии беременности на 30 коек;- отделение реанимации и интенсивной терапии новорожденных на 6кроваток (кювезов) с экспресс-лабораторией;- операционный блок родового отделения на две операционные спослеоперационными палатами на 4 койки;- отделение выхаживания недоношенных детей (2-я очередь выхаживания) на30 коек;- отделение гинекологии на 15 коек;- операционный блок отделения гинекологии на 1 операционную, малуюоперационную и послеоперационными палатами на 2 койки;- реанимационно-диагностический центр;- консультационная поликлиника на 100 посещений в смену;- клинико-диагностическая лаборатория;- прачечная на 1100 кг белья в день;- ЦСО на 500 кг белья и 400 кг инструмента в день;- два дезинфекционных отделения;- пищеблок.На рисунке 4.1.1 представлен план размещения зданий объекта.5152В таблице приведена структура активных установленных(максимальных) мощностей электрических нагрузок Перинатального Центра.№п/п112345678910111213141516Наименованиегруппэлектроприёмников2Рабочееэлектроосвещение всесезонАварийноеэлектроосвещение всесезонБактерицидныеоблучатели ирециркуляторывоздуха всесезонЛифты -всесезонХозяйственные идругие насосы всесезонНасосыхолодоснабжения летоПожарные насосы –авар.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
