Применение интегрированных АСУ для ТЭС

В число  управляющих функций входят:

• функции АСОУ управление научно-техническим уровнем производства электрической и тепловой энергии;

управление  капитальным строительством;

управление  топливоснабжением;

управление  материально-техническим снабжением;

управление  транспортом;

бухгалтерский учет и анализ хозяйственной деятельности;

управление  трудом и кадрами (человеческими  ресурсами);

      3.4. Описание уровней ИАСУ.

Общестанционный уровень управления АСУТП ТЭС

       Назначением общестанционного уровня управления АСУТП  ТЭС является:

       Современные системы контроля и управления электрической  части станций и подстанций на базе микропроцессорной техники.

• объединение всех структурных единиц АСУТП общестанционного и нижнего уровней управления ТЭС в единую АСУТП ТЭС;
• целенаправленное управление технологическим процессом производства и распределения электро- и теплоэнергии на ТЭС в целом;
• взаимодействие с вышестоящими (ИОАСУ-Энергия и ИАСУ «Теплосеть») и смежной (АСУП) системами управления;
• обеспечение возможности управления ТЭС как единым технологическим объектом управления ИОЛСУ-Энергия и привлечения ТЭС к регулированию параметров режима энергосистемы по частоте и напряжению, активной и реактивной мощности в нормальных и аварийных условиях работы энергосистемы.

       В состав объектов управления общестанционного уровня АСУТП ТЭС входят локальные АСУТП и оборудование общестанционных, технологических комплексов, находящееся в оперативном ведении и управлении общестанционного оперативного персонала.

Локальный уровень управления АСУТП ТЭС

       Локальные АСУТП создаются для управления комплексами технологически специализированного оборудования ТЭС независимо от наличия или отсутствия на этих комплексах индивидуальных щитов оперативного управления.

       Локальные АСУ имеют свою иерархию управления по их назначению. 

       3.5. АСУ ТП и диспетчерское управление

       Непрерывную во времени картину развития АСУТП  можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно  новых научных идей и технических  средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.

       Первый  этап отражает внедрение систем автоматического  регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.

       Второй  этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

       Третий  этап - автоматизированные системы  управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

       От  этапа к этапу менялись и функции  человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

       Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы  отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

       Основой, необходимым условием эффективной  реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации. От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.

       Говоря  о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в  энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении  аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу. Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

       В результате анализа большинства  аварий и происшествий на всех видах  транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда  как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %.

       Одна  из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических  достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

       Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления  нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи.

       3.6. Назначение SCADA систем.

       Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское  управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

       Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

       Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет  решить еще ряд задач, долгое время  считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

       В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом  автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

       Управление  технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в  передовых западных странах в 80-е  годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие  производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

       Большое значение при внедрении современных  систем диспетчерского управления имеет  решение следующих задач:

       выбора SCADA-системы (исходя из требований и  особенностей технологического процесса);

       кадрового сопровождения.

       Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.

       Подготовка специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты. 

       4. Анализ и выбор современных средств контроля и обработки информации. Разработка функциональной схемы системы контроля за пораметрами.

      Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для большого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1.

         

       Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях  реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика  каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.

       Нижний  уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для  сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:

       сбор  и обработка информации о параметрах технологического процесса;

       управление  электроприводами и другими исполнительными  механизмами;

       решение задач автоматического логического  управления и др.

       Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

       В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время  применяются контроллеры как  отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

       К аппаратно-программным средствам  контроллерного уровня управления предъявляются  жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.

       Разработка, отладка и исполнение программ управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке. К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.

       Информация  с локальных контроллеров может  направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также  через контроллеры верхнего уровня (см. рис.). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже: