Содержание
Структура автоматизированной системы управления электроснабжением
При проектировании АСУЭ в каждом отдельном случае следует производить тщательный анализ работающей системы управления энергоснабжением, сравнивать различные варианты построения ее структуры, изучать возможность использования в АСУЭ эксплуатируемых технических средств.
АСУЭ реализуется как децентрализованная автоматизированная система. На предприятии предусматривается организация удаленных АРМ, которые предоставляют доступ к информации уровня предприятия.
Уровни АСУЭ
АСУЭ разделяется на несколько уровней:
- Уровень исполнительных и измерительных устройств и контроллеров — формирование данных.
- Уровень расчетных и прикладных задач / уровень SCADA системы.
Уровень исполнительных и измерительных устройств и контроллеров подразумевает сбор и передачу информации для автоматического и диспетчерского управления и контроля территориально распределенных объектов энергоснабжения.
Уровень прикладных и расчетных задач подразумевает оптимизацию контроля и управления энергоресурсами на одном или нескольких предприятиях, распределенных в разных географических регионах. Уровень SCADA системы подразумевает организацию сбора, обработки, хранения и визуализации данных, поступающих от систем, расположенных на нижнем уровне, и координацию их работы.
Функции АСУЭ
АСУЭ должна обеспечивать реализацию следующих функций:
- Определение потребности в ресурсах и планирование их расхода по видам деятельности предприятия.
- Управление производством, распределением и потреблением энергоресурсов.
- Анализ расхода энергетических ресурсов и затрат на их производство.
- Контроль состояния оборудования.
- Организация и управление техобслуживанием и ремонтом энергетического оборудования.
- Диагностика энергооборудования.
- Передача информации в смежные системы автоматизации.
Для реализации этих функций предложена следующая функциональная модель АСУЭ.
Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т.п.
С целью повышения эксплуатационной надежности, долговечности и эффективности работы энергетического оборудования, для решения задач диспетчерского, производственно-технологического и организационно-экономического управления энергохозяйством предприятия могут оснащаться автоматизированными системами управления энергохозяйством (АСУЭ) .
Указанные системы являются подсистемами автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) и должны иметь необходимые средства передачи информации от диспетчерских пунктов питающей энергосистемы в объеме, согласованном с последней.
Комплексы задач АСУЭ в каждом энергохозяйстве должны выбираться исходя из производственной и экономической целесообразности, с учетом рационального использования имеющихся типовых решений и возможностей эксплуатируемых технических средств.
Автоматизированная система управления электрохозяйством (АСУ СЭС) является составной частью АСУЭ и, как правило, имеет в своем составе системы диспетчерского управления электроснабжением и ремонтом электроустановок, распределением и сбытом электроэнергии, а также системы управления производственно-экономическими процессами в электрохозяйстве.
Для контроля и учета энергоресурсов (электроэнергии, тепла, воды) в состав АСУЭ включается специальная подсистема АСКУЭ (автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов) . Отдельно следует выделить подсистему тепло- и водоснабжения предприятия в АСУЭ.
Автоматизированная система управления электрохозяйством обеспечивает следующие функции:
отображение текущего состояния главной схемы электроснабжения в виде мнемосхемы;
измерение, контроль, отображение и регистрация параметров;
обработка и вывод информации о состоянии главной схемы и оборудования в текстовой (табличной) и графической форме;
дистанционное управление переключением выключателей главной схемы с контролем действий дежурного;
обработка данных установившихся режимов для различных эксплуатационных целей;
диагностика защит и автоматики с аварийной сигнализацией;
дистанционное изменение установок цифровых РЗА, управление их вводом в работу;
регистрация и сигнализация возникновения феррорезонансных режимов в сети;
проверка достоверности входной информации;
диагностика и контроль оборудования;
формирование базы данных, хранение и документирование информации (ведение суточной ведомости, ведомости событий, архивов);
технический (коммерческий) учет электроэнергии и контроль энергопотребления;
контроль параметров качества электроэнергии;
автоматическое противоаварийное управление;
регистрация (осциллографирование) параметров аварийных и переходных процессов и анализ осциллограмм;
контроль режима аккумуляторной батареи и изоляции ее цепей;
диагностика состояния аппаратуры и программного обеспечения АСУ СЭС;
передача информации о состоянии системы электроснабжения в технологическую АСУ по ее каналу связи на ЦДП и в другие службы предприятия.
На рис. 1 показана примерная структура схема АСУ СЭС компрессорной станции. Структура АСУ СЭС зависит от типа КС (электроприводная или газотурбинная), наличия на КС электростанция собственных нужд (ЭСН) и от режимов ее работы. Также имеет значение степень интеграции ЭСН в систему электроснабжения (СЭС).
Рис. 1. Структурная схема АСУ СЭС КС
Ниже перечислены объекты СЭ, входящие в АСУ СЭС:
открытое распределительное устройство 110 кВ (ОРУ-110 кВ);
комплектное распределительное устройство 6-10 кВ (КРУ 6-10 кВ);
электростанция собственных нужд;
комплектная трансформаторная подстанция (КТП) собственных нужд (СН);
КТП производственно-эксплуатационного блока (КТП ПЭБа);
КТП агрегатов воздушного охлаждения газа (КТП АВО газа);
КТП вспомогательных сооружений;
КТП водозаборных сооружений;
автоматическая дизельная электростанция (АДЭС);
общестанционный щит станции управления (ОЩСУ);
щит постоянного тока (ЩТП);
системы кондиционирования и вентиляции и др.
Основные отличия АСУ СЭС от технологических АСУ заключается в:
высоком быстродействии на всех уровнях процесса управления, адекватной скорости процессов, протекающих в электрических сетях;
высокой защищенности от электромагнитных влияний;
структуре программного обеспечения.
Поэтому, как правило, АСУ СЭС при проектировании выделяется в отдельную подсистему, связанную с остальными АСУ через мост. Хотя в настоящее время имеются принципы и возможности построения глубоко интегрированных систем.
Режим работы технологического оборудования определяет режим работы энергетического оборудования. Поэтому подсистема АСУЭ в целом полностью зависит от технологических процессов. Подсистема АСУЭ как и АСУ ТП фактически определяют возможность построения информационно управляющих систем производством.
Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии обеспечивает общеизвестные преимущества организации учета при помощи автоматизированных систем контроля, учета и управления электропотреблением. Такие системы долгие годы применяются как за рубежом, так и в России на средних и крупных промышленных предприятиях. Кроме функций учета, они обычно также осуществляют контроль и управление электропотреблением на этих предприятиях.
Основной экономический эффект для потребителя от применения этих систем состоит в уменьшении платежей за используемую энергию и мощность, а для энергокомпаний в снижении пиков потребления и уменьшении капиталовложений на наращивание пиковых генерирующих мощностей.
Основные цели АСКУЭ:
применение современных методов учета расхода электроэнергии;
экономия средств из-за снижения платежей за потребляемую электроэнергию;
оптимизация режимов распределения электроэнергии и мощности;
переход на многотарифный учет электроэнергии; – оперативный контроль полной, активной, реактивной мощностей и др.;
контроль качества электроэнергии. АСКУЭ обеспечивает решение следующих задач:
сбор данных на объекте для использования при коммерческом учете;
сбор информации на верхнем уровне управления и формирование на этой основе данных для проведения коммерческих расчетов между субъектами рынка (в том числе и по сложным тарифам);
формирование баланса потребления по подразделениям и предприятию в целом и по АО-энергозонам;
оперативный контроль и анализ режимов потребления электроэнергии и мощности основными потребителями;
контроль достоверности показаний приборов учета электроэнергии и мощности;
формирование статистической отчетности;
оптимальное управление нагрузкой потребителей;
проведение финансово-банковских операций и расчетов между потребителями и продавцами.
Структурная схема АСКУЭ представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема АСКУЭ: 1 – счетчик электрической энергии, 2 – контроллер сбора, обработки и передачи показаний электрической энергии, 3 – концентратор, 4 – центральный сервер АСКУЭ, 5 – модем для связи с электросбытом, 6 – автоматизированное место (АРМ) АСКУЭ
АСУ ТП электростанций – это интегрированная автоматизированная система, состоящая из двух основных подсистем: АСУ электрической части и АСУ тепломеханической части, к которым предъявляются совершенно разные требования.
Основные задачи интегрированной АСУ ТП электростанции заключаются в обеспечении:
устойчивой работы электростанции в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах;
возможности включения АСУ ТП электростанции в АСУ диспетчерского управления высшего уровня.
АСУ теплоснабжения или АСУ тепло – это интегрированная, многокомпонентная, организационно-технологическая автоматизированная система управления тепловым хозяйством.
АСУ теплоснабжения позволяет:
повысить качество теплоснабжения;
оптимизировать работу теплового хозяйства путем осуществления заданных технологических режимов;
снизить потери тепла благодаря раннему обнаружению аварийных ситуаций, локализации и устранению аварий;
обеспечить связь с верхними уровнями управления, что существенно повышает качество управленческих решений, принимаемых на этих уровнях.
Автоматизированные системы управления электроснабжением (АСУЭ) выполняют функции дистанционного контроля и управления распределением электроэнергии на предприятии. Основной целью их создания является обеспечение бесперебойного, стабильного электроснабжения предприятия за счет:
- предоставления оперативному и диспетчерскому персоналу достоверной информации по текущим характеристикам сетей электроснабжения, состоянию и режимам работы энергетического оборудования электрических подстанций;
- реализации функций телеуправления объектами электроснабжения в дистанционном режиме;
- предупреждения ошибочных действий персонала, обеспечения своевременного и грамотного реагирования на предаварийные и аварийные ситуации;
- автоматического ведения журналов технологических событий и предоставления инструментов для просмотра и анализа аварийных осцилограмм, действий операторов, истории изменения контролируемых параметров.
Источниками эффективности применения автоматизированных систем управления электроснабжением являются:
- повышение надежности функционирования энергосистемы предприятия. Минимизация простоев технологического оборудования, связанных с перебоями электроснабжения и низким качеством электроэнергии;
- повышение качества планирования и управления потреблением электроэнергии. Увеличение коэффициента использования выделенного лимита мощности, минимизация штрафов за превышение лимитов;
- повышение прозрачности расчетов с субабонентами;
- предупреждение ошибочных действий эксплуатационного и оперативно-диспетчерского персонала. Минимизация последствий нештатных ситуаций;
- снижение трудозатрат на сбор первичной информации и формирование отчетных документов.
Структура автоматизированных систем управления электроснабжением
Нижний уровень систем АСУЭ образуют измерительные преобразователи тока и напряжения, средства технического учета электроэнергии, системы противоаварийной защиты и автоматики, иные устройства, обеспечивающие измерение и регулирование режимов работы оборудования электрической сети.
Первичные данные о состоянии и режимах работы подстанций, параметрах выработки и потребления электроэнергии поступают на устройства сбора, предварительной обработки, агрегирования телемеханической информации и данных технического учета электроэнергии, образующие средний уровень систем управления электроснабжением.
Агрегированные, предварительно обработанные данные с подстанций поступают на верхний уровень АСУЭ, на сервера подсистемы сбора и обработки технологической информации, сервера долговременного хранения данных и выводятся на экран коллективного использования в диспетчерской, а также на АРМ специалистов (энергодиспетчера, инженера-релейщика, специалистов службы главного энергетика и др.) в формате мнемосхем, графиков, диаграмм, таблиц, сводных панелей показателей, цифровых и текстовых табло.
Основные функциональные возможности систем управления электроснабжением
Основное предназначение систем АСУЭ – обеспечить эффективное оперативно-диспетчерское управление объектами электроснабжения в нормальных, переходных и аварийных режимах. Поэтому, к числу их основных функций относятся:
- контроль параметров работы электрической сети и силового оборудования (значение токов, напряжений, мощностей, частоты и др.);
- контроль положения коммутационных аппаратов;
- контроль состояния основного и вспомогательного электрооборудования;
- контроль неэлектрических параметров функционирования подстанций (сигналы охранной и пожарной сигнализации, температурный режим на подстанции и др.);
- вычисление расчетных величин (расчет линейных напряжений и токов по фазным, 3Uo, 3Io. U2, I2 и др.);
- контроль и регистрация выхода измеряемых параметров за установленные границы, регистрация аварийных событий и нарушений;
- формирование сообщений предупредительной и аварийной сигнализации;
- изменение уставок работы оборудования, формирование и передача команд телеуправления на устройства нижнего оборудования;
- диагностика и самодиагностика комплекса технических средств системы: измерительных, регистрирующих и регулирующих устройств, линий связи, серверного оборудования;
- ведение архивов измеряемых и рассчитываемых значений, ведение журналов действий пользователя в системе;
- формирование технической, оперативной, эксплуатационной и отчетной документации;
- обмен информацией со смежными и внешними информационными системами.
В зависимости от задач Заказчика в системах управления электроснабжением может быть также реализована функциональность информационно-аналитических систем управления энергоэффективностью в части учета и анализа параметров потребления электрической энергии, в том числе:
- учёт потребления электроэнергии на различные нужды (потребление по отдельным производствам, цехам, участкам);
- сравнение потребления однотипных потребителей;
- анализ почасовых и сезонных профилей потребления;
- контроль над ростом и равномерным распределением нагрузок;
- контроль параметров по договорам энергоснабжения;
- оперативное планирование потребления электроэнергии;
- вычисление балансов электроэнергии, сравнение с проектными решениями, выявление нерационального использования и потерь электрической энергии.