Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные тенденции развития микропроцессорных ПТК 11
1.1. Обзор современных средств промышленной автоматизации 11
1.2. ПТК для энергетики , 21
1.3. Требования к ПТК 22
1.4. Анализ эксплуатируемых АСУ ТП в энергетике 28
Выводы 30
Глава 2. Выбор оптимальной архитектуры системной сети для интегрированной АСУ ТП ТЭЦ 32
2.1. Основные подходы 32
2.2. Иерархия математических моделей 34
2.3. Декомпозиция математических моделей 35
2.4. Иерархия целей и принятия решений . 40
2.5. Ограничения традиционных технологий (Ethernet, Token Ring), основанных на разделяемых средах передачи данных 48
2.6. Fast Ethernet как развитие классического Ethernet'a 53
2.6.1. Рост требований к пропускной способности локальных сетей 53
2.6.2. Способы повышения пропускной способности сети 54
Выводы 54
Глава 3. Архитектура системной сети интегрированной АСУ ТП {реализованная на ТЭЦ- «Мосэнерго») 56
3.1. Основные понятия.. 56
3.2. Сетевая топология 56
3.2.1. Сетевая иерархия 57
3.2.2. Резервирование сетевых средств 57
3.3. Сетевые технические средства 59
3.4. Принципы и методика построения интегрированной АСУ ТЭЦ 63
3.5. Формализация понятий и свойств ИАСУ ТЭЦ 65
3.6. Принципы интегрирования 66
3.7. Методика создания интегрированной АСУ ТП ТЭЦ-27 72
Выводы 73
Глава 4. Внедрение интегрированной АСУ ТП ТЭЦ-27 74
4.1. Этапы создания интегрированной АСУ ТПТЭЦ-27 74
4.2. Оценка надежности внедряемых средств автоматизации 79
4.2.1. Надежность схем электропитания устройств автоматики 79
4.2.2. Схемы основного регулятора уровня в барабане котла 84
4.2.3. Схемы регулятора температуры пара на выходе из котла .91
4.2.4. Исходные данные для расчетов надежности . , 94
4.2.5. Расчет надежности типовых модулей "КВИНТ" 96
4.2.6. Расчет надежности регуляторов 98
Выводы 105
4.3. Некоторые итоги внедрения 105
Заключение.. 117
Библиографический список использованной литературы 122
Приложения 130
- Обзор современных средств промышленной автоматизации
- Иерархия целей и принятия решений
- Принципы интегрирования
- Этапы создания интегрированной АСУ ТПТЭЦ-27
Введение к работе
Современные предприятия не только выпускают промышленную продукцию, но и «вырабатывают» информацию, которую необходимо собирать, контролировать, взаимоувязывать и анализировать. В качестве источников данных выступают различные подсистемы - средства автоматизации технологических процессов реального времени (SCADA, DCS, лабораторные системы, реляционные базы данных, пакеты автоматизации бизнес процессов и т.д.). Как правило, эти системы разобщены, и информация между ними не передается, либо для этого требуется достаточно громоздкая и длительная процедура. С другой стороны, любое предприятие - это единый организм, разделение его на независимые подсистемы обработки данных достаточно искусственно и ограничивает возможности по эффективному управлению.
Глобальная интеграция приложений и пользователей в масштабе предприятия объективно сдерживается разнообразием используемых технических и программных средств и отсутствием единой платформы на уровне предприятия (тем более на уровне энергосистемы, отрасли). Кроме того, единое информационное решение на предприятиях вряд ли возможно ввиду уже вложенных больших финансовых средств в существующие системы автоматизации. Поэтому приходится согласиться с тем фактом, что различные подсистемы автоматизации есть и будут, а решение проблемы интеграции следует искать в средствах объединения «островов автоматизации» на базе некоторой стандартной платформы.
Это многообразие приводит к тому, что, вводя новые подсистемы АСУ ТП необходимо обеспечивать их взаимодействие с существующими. В процессах, где участвует несколько субподрядчиков, нужно обеспечивать совместимость и взаимодействие подсистем от разных производителен. При этом остро встает вопрос, кому придется модифицировать свою подсистему для обеспечения совместимости. В этой ситуации много времени приходится тратить на проработку взаимодействия подсистем, зачастую изменяя и добавляя в них новые коммуникационные элементы. Архитектура таких систем становится громоздкой, искусственной и трудно модифицируемой.
Исходя из вышесказанного, можно сформулировать цели и задачи диссертационной работы.
Цель работы - создание методической основы и программно-технических рекомендаций по оптимальной интеграции подсистем автоматизации теплоэнергетических объектов в единую глобальную интегрированную АСУ станции, охватывающую все ее жизненно-важные аспекты функционирования.
Задачи, решаемые в работе. Систематизируя и обобщая опыт создания таких систем можно сделать вывод, что большинство проблем можно разрешить, выделив в системе программно-технический элемент (резидентный шлюз), возложив на него все функции по взаимодействию различных подсистем. Причем функция «полстран вания» лежит именно на нем, что освобождает от необходимости изменять уже существующие подсистемы.
Требования к этому элементу системы. Шлюз - это отдельный узел АСУ, связанный с подсистемами и/или контроллерами и оснащенный необходимыми, в зависимости от выполняемых функций, программными и аппаратными средствами. Основными задачами этого узла являются: Сбор данных от различных подсистем АСУ и/или контроллеров, преобразование их в единый формат (логический и физический) и передача на верхний уровень для визуализации, архивирования и т.д., а также передача команд управления от верхнего уровня в формате понятном контроллерам; - Взаимодействие между различными подсистемами АСУ ТП и/или контроллерами. Помимо разработки шлюза, в работе также решается задача выбора оптимальной сетевой топологии и сетевых средств, уровня резервирования и оптимизации информационных потоков между уровнями АСУ станции.
Научная новизна работы состоит в: применении методов и процедур анализа иерархий к оптимизации взаимодействия подсистем автоматизации на энергетических объектах; разработке методических основ и подходов с их теоретической проработкой по оптимальному объединению на электростанциях разрозненных и разнородных подсистем автоматизации.
Практическая значимость работы заключается в: создании единой методической основы для оптимизации взаимодействия на энергетических объектах разрозненных систем автоматизации; разработке программных и технических рекомендаций для создания интегрированных систем управления энергетическими объектами; реализации на основе предложенных методических подходов и рекомендаций реально действующей интегрированной АСУ ТЭЦ;
Достоверность и обоснованность результатов работы и выводов обеспечивается: использованием для анализа данных из первоисточников и от компетентных специалистов; работоспособностью реализованной на практике интегрированной АСУ ТЭЦ -27 ОАО МОСЭНЕРГО.
Личный вклад автора состоит в следующем: объединении и анализе технической документации на различные программно-технические системы и средства, с выработкой рекомендаций по их использованию; разработке концепции резидентного шлюза, обеспечивающего взаимодействие подсистем управления; практической реализации интегрированной АСУ ТЭЦ-27 ОАО "Мосэнерго" на базе разработанной стратегии оптимизации взаимодействия подсистем автоматизации.
Апробация работы. Основные положения, решения и результаты разработки докладывались на научно-техническом совете РАО ЕЭС России (28.11.2001), на научно-технической конференции «Системное и приборное обеспечение автоматизации технологических процессов производств» (Москва, НИИ Теплоприбор, 5.12.2001), на международной конференции «Эффективное оборудование и новые технологии - в Российскую тепловую энергетику» (Москва, ВТИ, 9.10.2001), на международных научных конференциях CONTROL-2000 и CONTROL-2003 (Москва, МЭИ, 29.09.2000 и 23.10.2003), на заседаниях кафедры АСУ ТП МЭИ (ТУ).
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 6 публикаций, перечень которых приведен ниже.
Долинин И.В., Тарасов Д.В, Оптимизация структуры сети и информационных потоков интегрированной АСУ ТЭЦ-27 «Мосэнерго» // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП. Междунар. научн. конф. CONTROL-2003.-Москва, 2003.
Долинин И.В., Тарасов Д.В., Гсльфанд A.M., Яхин Е.А, Интегрированная АСУ ТП ТЭЦ-27. Технология интеграции //Датчики и системы.- 2000 - № 2.
Долинин И.В., Курносое Н.М., Тарасов Д.В., Яхин Е.А. Опыт внедрения интегрированной АСУ ТП па ТЭЦ-27 Мосэнерго // Сборник докладов 80 лет ВТИ под общей редакцией члена-корреспондеита РАН Ольховского Г.Г.— Москва, 2001.
Долинин И.В., Тарасов Д.В. Интегрированная АСУ ТЭЦ-27 // Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП. Междунар. научи, конф. CONTROL-2000- Москва, 2000.
Долинин И.В., Горожаїїкин П.А., Тарасов Д.В. Опыт интеграции задач АСУ П и АСУ ТП на ТЭЦ-27 ОАО Мосэнерго // Информационно-методические материалы. Опыт разработки, внедрения и эксплуатации автоматизированных систем управления предприятием тепловых и атомных электростанций.- Москва, ЭНАС, 2000.
Барский Л.А., Зайдснбсрг Л.М., Гельфанд A.M., Говорко В.П., Тарасов Д.В. Автоматизированная система управления цехом химической во до подготовки ТЭЦ-27 Мосэнерго //Теплоэнергетика- 1999-№ 7.
Обзор современных средств промышленной автоматизации
Сегодня рынок средств промышленной автоматизации производства характеризуют: высокая конкуренция сотен фирм, выпускающих однотипные средства автоматизации и распространяющих их в разных странах; - наличие как очень крупных разработчиков средств, так и достаточно мелких системных интеграторов, зачастую предлагающих продукцию близкого качества; - быстрое развитие микропроцессорных элементов, позволяющее производителям программно-технических средств (ПТК) модернизировать технические средства каждые несколько лет; существованием международных организаций и объединений крупнейших фирм, работающих в области унификации средств автоматизации. Все эти черты определяют основные свойства лучших выпускаемых программных и технических средств: они могут стыковаться со многими средствами старых, уже эксплуатируемых систем, сравнительно легко взаимодействуют с разными средствами других фирм, все более просты в разработке, внедрении и эксплуатации. Дальнейшее углубление и совершенствование этих свойств прогнозируются и на ближайшие годы, чему способствуют основные направления развития программных и технических средств; - международная типизация и стандартизация отдельных программных и технических средств, повышающая их качественный уровень и облегчающая взаимодействие средств разных фирм; типизация является основой развития и совершенствования всех видов средств, охватывая все большее число разных характеристик, имеющих важное значение для пользователей;(сами стандарты получены путем открытого обсуждения их проектов между ведущими производителями средств и их крупнейшими пользователями); - открытость программных и технических средств разных фирм друг к другу, унифицирующая их интерфейсы; такая тенденция позволяет заказчику не быть заложником фирм, продукция которых уже используется на предприятии; при каждой модификации средств автоматизации (СА) или их расширении благодаря этому свойству заказчик может выбирать новые средства из всего спектра продукции, представленного на рынке при условии наличия у новых и уже эксплуатирующихся средств открытых интерфейсов; - модульность построения отдельных средств позволяет производить сборку конкретных средств и систем с индивидуальными свойствами из набора типовых модулей; развитие этой тенденции наряду с открытостью и стандартизацией позволяет системным интеграторам собирать из готовых модулей разных производителей необходимые системы управления. Сквозной сетевой доступ к информации на всех уровнях управления позволяет единообразно и просто для конечных пользователей производить оперативный обмен информацией между операторами технологических процессов, цеховым руководством, диспетчерами производства, работниками различных служб предприятия, его дирекцией; причем этот доступ не зависит от расстояния и действует вплоть до связей пользователей через глобальную сеть Internet. Это свойство достигается информационной прозрачностью друг к Другу всех сетей предприятия: корпоративной, информационных, промышленных полевых и их связями с Internet, Возможности иметь на любом уровне управления объективную, оперативную информацию о ходе производства и всех происходящих на предприятии событиях существенно повышают степень информированности руководства о текущих производственных ситуациях, позволяют своевременно принимать необходимые управляющие решения и упрощают интеграцию отдельных информационных и управляющих систем на предприятии. Распространение и грамотное использование этого свойства позволяет резко повысить рациональность управления при любых нештатных и аварийных ситуациях на производстве, а также лучше согласовывать работу отдельных подразделений [26]. Аутсорсинг, т. е. применение готовых разработок и готовых программных и технических продуктов сторонних фирм, как частей своих разрабатываемых средств и систем, все более широко используется не только системными интеграторами и небольшими фирмами, но и крупными, многопрофильными компаниями. Он становится все более распространенным ввиду развития стандартизации и открытости характеристик средств и позволяет производителям фокусироваться на разработке той части продукта, которая является предметом своей ключевой компетенции и закупать остальные части проектируемых средств у других производителей. Это ведет к ускорению выхода конечного продукта на рынок, упрощению любой модернизации готового продукта, экономии средств на его разработку и модернизацию. Это позволяет также достаточно небольшим фирмам выпускать на рынок мощные средства и системы автоматизации и конкурировать с ведущими транснациональными компаниями в данной области. Для пользователей средств автоматизации развитие аутсорсинга важно, поскольку оно приводит к ускорению технического прогресса в части появления новых версий средств, к уменьшению срока морального старения средств, к необходимости более внимательно подходить к вопросам перспективности приобретаемых средств [69]. Перечисленные основные направления развития современных средств автоматизации нацелены на удешевление капитальных затрат на автоматизацию предприятий, упрощение и рационализацию автоматизированного управления производством, на уменьшение затрат при эксплуатации системы автоматизации. Это, в основном, достигается за счет: - типизации, стандартизации и открытости программных и технических средств; - модульного построения отдельных средств; - технологии сквозного сетевого доступа от рабочих станций руководителей производства до интеллектуальных приборов (датчиков и исполнительных органов); - возможности строить системы из средств разных производителей. Все более простая и качественная интеграция разнородных средств и систем автоматизации позволяет строить полную, иерархическую систему управления всем производством методом постепенного наращивания и стыковки отдельных частных систем, закупленных у разных фирм [72]. Ниже подробно рассмотрено, как эти направления развития конкретно реализуются в отдельных программных и технических средствах автоматизации, предназначенных для использования на предприятиях. Проанализированы и описаны современные классы программных и технических средств автоматизации, выделены их перспективные черты, раскрыты те стандарты, на которых основана их работа.
Иерархия целей и принятия решений
Сегодня все чаще и чаще возникают повышенные требования к пропускной способности каналов между клиентами сети и серверами. Это происходит по разным причинам: повышение производительности клиентских компьютеров; - увеличение числа пользователей в сети; - появление приложений, работающих с мультимедийной информацией, которая хранится в файлах очень больших размеров; і - увеличение числа сервисов, работающих в реальном масштабе времени. Следовательно, имеется потребность в экономичном решении, предоставляющем нужную пропускную способность во всех перечисленных случаях. Ситуация усложняется еще и тем, что нужны различные технологические решения - для организации магистралей сети и подключения серверов одни, а для подключения настольных клиентов - другие. 10-Мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться его недостаточная пропускная способность. Если для компьютеров на процессорах Intel 80286 или 80386 с шинами ISA (8 Мбайт/с) или EISA (32 Мбайт/с) пропускная способность сегмента Ethernet составляла 1/8 или 1/32 канала "память - диск", то это хорошо согласовывалась с соотношением объемов локальных данных и внешних данных для компьютера. Теперь же у мощных клиентских станций с процессорами Pentium или Pentium PRO и шиной PCI (133 Мбайт/с) эта доля упала до 1/133, что явно недостаточно. Поэтому многие сегменты 10-Мегабитного Ethernet a стали перегруженными, реакция серверов в них значительно упала, а частота возникновения коллизий существенно возросла, еще более снижая номинальную пропускную способность [3]. Для повышения пропускной способности сети можно применить несколько способов: сегментация сети с помощью мостов и маршрутизаторов, сегментация сети с помощью коммутаторов и повышение пропускной способности самого протокола. Сегментация сети с помощью мостов или маршрутизаторов может повысить пропускную способность сегментов сети за счет их разгрузки от трафика других сегментов только в том случае, когда межсегментный трафик составляет незначительную долю от внутрисегментного, поскольку и мосты, и маршрутизаторы не обладают высокой внутренней пропускной способностью. В начале 90-х годов произошло два значительных события, которые дали возможность повысить пропускную способность сегментов локальных сетей, и в первую очередь сегментов технологии Ethernet. Первое событие состояло в появлении мостов нового поколения - коммутаторов, которые в отличие от традиционных мостов имели большое количество портов И обеспечивали передачу кадров между портами одновременно. Это позволило теперь эффективно применять коммутаторы и для тех сетей, в которых межсегментный трафик не очень отличался от внутрисегментного. Будущее технологии Ethernet после появления коммутаторов стало более устойчивым, так как появилась возможность соединить низкую стоимость технологии Ethernet с высокой производительностью сетей, построенных на основе коммутаторов [3]. Второе событие заключалось в появлении экспериментальных сетей, в которых использовался протокол Ethernet с более высокой битовой скоростью передачи данных, а именно 100 Мб/с. До этого только технология Fiber Distributed Data Interface (FDD!) обеспечивала такую битовую скорость, но она была специально разработана для построения магистралей сетей и была слишком дорогой для подключения к сети отдельных рабочих станций или серверов [22]. Выводы При создании АСУ ТП необходимо, учитывая сложившиеся принципы и методы управления, придерживаться системного подхода к проблеме автоматизированного управления и к основной решаемой задаче в целом. Для этого используются категории математической страты, дерева целей, слоя принятия решений и организационного звена управления. Для облегчения декомпозиции системы управления ТЭЦ, рекомендуется использование такого действенного способа составления независимых моделей, как уменьшение объема информации, циркулирующей между подсистемами. При этом необходимо эффективно использовать отличительные признаки многоуровневых систем, укрупнение информации при движении вверх по иерархии и ее детализацию - при движении вниз. Непосредственно для ТЭЦ это подразумевает: - прямую передачу наверх только тех информационных сигналов, которые связаны с задачами оперативно-диспетчерского управления и расчетами технико-экономических показателей (энергоблоков, ТЭЦ в целом и т.д.); замену конечного множества сигналов прямого измерения небольшим числом косвенных, с достоверностью, приемлемой для вышестоящего центра управления; сохранение за вышестоящим центром только функций контроля важнейших параметров и передачу функций непосредственного управления технологическим процессом блочным, агрегатным или участковым автоматам. Сокращение объема информации между подсистемами, наряду с упрощением задачи математического описания многоуровневой иерархической системы имеет еще одно важное практическое значение - освобождение оперативного персонала от «лишней информации». Естественно возникающие межуровневые и внутриуровневые конфликты в системе необходимо преодолевать с помощью иерархического подхода к организации управления а именно, при: возложении права принятия решений, непосредственно направленных на достижение глобальной цели, только на одну (главную) подсистему; - вертикальном соподчинении подсистем, наделенных правом принятия решений; - разграничении функций управления между подсистемами одного уровня, Увеличение мощности информационных потоков в системе, связанное с охватом новых контуров управления, увеличением количества решаемых задач, повышением требований к надежности и точности данных ведет к проблеме нехватки возможностей имеющихся на станции сетей для своевременной передачи информации. Для повышения пропускной способности сетей в АСУ ТЭЦ-27 на основе анализа существующих подходов к эффективному построению ЛВС предлагается использовать следующие способы: - сегментация сетей с помощью мостов и маршрутизаторов; - сегментация сетей с помощью коммутаторов; повышение пропускной способности самого протокола.
Принципы интегрирования
Одним из основных направлений работ при создании интегрированной АСУТП ТЭЦ-27 стала унификация. Так, например, на ТЭЦ применяются десятки задвижек разного исполнения с существенно отличающимися характеристиками и областью применения (от небольших вентилей до затворов со временем хода 45 минут). Однако для оперативного персонала или архива АСУ все задвижки функционально одинаковы, важно лишь место задвижки в технологическом процессе, а не то, как она устроена или каким образом подключена и каким контроллером управляется.
На практике, если задвижки в разных подсистемах подключены к контроллерам разного типа, то даже однотипные задвижки будут иметь различный набор состояний, команд, разную кодировку и разный способ представления для верхнего уровня АСУТП или смежной подсистемы. Именно в этом заключена основная трудность построения интегрированных АСУТП (а не только в различии используемых средств связи и протоколах, как это часто принято считать) [41].
На начальных этапах проектирования ИАСУТП была сформулирована некоторая совокупность функциональных понятий, которая позволила однозначно и формально строго описать свойства ИАСУ. Такое формальное описание инвариантно по отношению к конкретным техническим средствам, имеет адекватную поддержку и реализацию всех своих компонентов в базовых средствах автоматизации.
К числу таких понятий, прежде всего, следует отнести понятие «объект». Под «объектом» принимается логический элемент АСУТП, который обладает заданными свойствами и которым можно манипулировать как единым целым: отобразить на операторской станции, изменить состояние (включить, выключить), архивировать, фиксировать возникающие в объекте события, ошибки и т.д. [б]. Таким образом, излагаемый подход позволяет в функциональном аспекте рассматривать ИАСУ станции как совокупность технологически связанных «объектов», а отдельные ее локальные подсистемы - как подмножества этой совокупности, При этом «объекты» агрегируются в соответствии с их местом и ролью в технологическом процессе, а не структурой технических средств, их реализующих. Создание, сопровождение и эксплуатация подобной системы практически невозможно без системы сквозного проектирования, которая в частности должна включать систему единого информационного описания (представления) состава, характеристик и свойств всех локальных подсистем [27]. Таким образом, под ИАСУ ТП понимается автоматизированная система управления, удовлетворяющая следующим требованиям: - глубокие программно параметрируемые информационные и управляющие взаимодействия локальных подсистем, включая взаимодействия подсистем автоматизации теплотехнической и электрической частей ТЭС; обеспечение параметрически настраиваемых коммуникаций с АСУ ТП и системами управления вышестоящих уровней иерархии. При этом перечисленные взаимодействия должны обеспечивать: настраиваемые преобразования форматов данных, необходимые для обеспечения единства принципов представления и организации информации в ИАСУ ТП; - общедоступность данных, формируемых локальными подсистемами; возможность трансляции команд дистанционного управления оперативного персонала (ДИС) на исполнительные механизмы путем использования полевых контроллеров локальных подсистем автоматизации [27]. Все «объекты» ИАСУ создаются специальной Системой автоматизированного проектирования (САПР). Каждому «объекту» назначаются его характеристики и свойства с помощью инструментальных средств САПР и только в САПР. В качестве примера таких характеристик можно назвать: - уникальный идентификатор (марка) и тип «объекта»; - технологическое и проектное имя; - физический адрес узлов ПТК, в которых должны располагаться программные компоненты «объекта»; характеристики «объекта» (шкала перевода в технические единицы измерения, аварийные и предупредительные уставки, период и апертура архивирования его параметров и др.). Возможны две постановки задачи интеграции. Наиболее традиционный вариант - выделяется 3 уровня иерархии создаваемой ИАСУ, при этом существует несколько локальных подсистем, практически равноправных с точки зрения решения задачи интеграции. Пусть на верхнем уровне размещены рабочие станции АРМ, а на нижнем -локальные подсистемы. В этом случае средний уровень образует некое «интегрирующее ядро» системы, которое включает серверы баз данных, архивы, коммуникационные серверы, необходимый набор конвертеров и преобразователей протоколов связи [21]. В последнее время в публикациях, посвященных построению современных АСУТП, большое внимание уделяется вопросам организации взаимодействия отдельных подсистем АСУ. Для этих целей предлагается использовать специальный элемент «Интегратор», который можно рассматривать как «конвертор протоколов» [41]. Рассматриваемый подход оправдан, когда осуществляется локальная модернизация производства и необходимо подключить новую подсистему с минимальными доработками существующей. Для организации взаимодействия нескольких аналогичных подсистем требуется уже N-{N-\)/2 таких "Концентраторов". Кроме того, нелинейно усложняется конфигурирование операторских и архивных станций, усложняется процесс документирования текущего состояния конфигурации системы в целом. Перечисленные трудности в системах с десятками тысяч сигналов становятся трудно разрешимыми проблемами. Второй вариант предполагает существование функционально-полной подсистемы, которая принимается в качестве базовой. Построение интегрированной АСУ ТП сводится к поддержке обмена информацией (данных, команд управления) между остальными подсистемами и рабочими станциями верхнего уровня базовой подсистемы [20]. В дальнейшем будем рассматривать этот вариант, т.к. он наиболее полно удовлетворяет выше перечисленным требованиям, в том числе и относящиеся к эксплуатации и дальнейшей модернизации И АСУ.
Этапы создания интегрированной АСУ ТПТЭЦ-27
Задачам автоматизации управления и контроля процессов производства электро- и теплоэнергии на ТЭЦ-27 уделяется самое пристальное внимание с самого начала строительства. Ввод в работу основного оборудования происходил поэтапно и, как правило, сопровождался внедрением принципиально новых ПТК для автоматизации локальных объектов и производств и интенсивным поиском ПТК, который составит основу полномасштабной АСУ ТЭЦ. К концу 1993 года на ТЭЦ-27 совместно с ЭЦН была внедрена система АСУ газорегуляторного пункта и АСУ пускового парового котла Е-50 на контроллерах «Ломикопт» совместно с НИИТепло прибор, определена система контроля и управления строящегося комплекса химводоочистки (совместная работа: проект с Текон, ЦНИИЬСА, Дельфин-Информатика).
Квинт начал разрабатываться НИИТеплоприбор в 1993 г. Тогда он носил название Серия 200. Опытный образец его был смонтирован и внедрен в эксплуатацию на пусковом паровом котле Е-50 ТЭЦ-27 в 1995 году. Успешная опытная эксплуатация первого образца ПТК Квинт доказала, что именно этот ПТК должен составить основу АСУ ТП энергоблока №1 и электростанции в целом, так как в нем наиболее полно реализован весь набор функций АСУ ТП в объеме тепловой части.
Первая полномасштабная для своего времени разработка Квинта и первая отечественная АСУ ТП энергоблока №1 ТЭЦ-27, работающая в управляющем режиме, была выполнена и внедрена совместными усилиями специалистов Мосэнерго, ТЭЦ-27, НИИТеплоприбор, Мосэнергопроект, Чебоксарского приборостроительного завода ЭЛАРА, наладочного предприятия Электроцентроналадка в 1996 году.
Далее коллектив разработчиков пошел по пути поиска и объединения нескольких ПТК, каждый из которых наилучшим образом (в том числе и по стоимости ПТС) реализуют какую-либо одну или несколько функций или задач. Кроме того, ожидалось, что такое деление повысит надежность работы и эксплуатации, как отдельных автономных подсистем, так и комплекса АСУ в целом, что и подтвердилось в последующем.
На первом этапе была поставлена цель: создать интегрированную АСУ электро- и тепломеханического оборудования для готовящегося к вводу энергоблока №2 и с ним 2-ой секции элегазового оборудования КРУЭ-220 кВ, а также ГРУ-10 кВ, КРУ-10 кВ (генераторного напряжения), КРУ-6 кВ и РУСН -0,4 кВ. С АСУ тепломеханического оборудования особых проблем не возникало: уже имелся большой опыт внедрения такой системы на блоке №1, однако здесь была реализована новая версия фирменного программного обеспечения, что позволило улучшить информационный обмен сетевых устройств. В этот период на ТЭЦ-27 была сформирована группа АСУ электротехнического оборудования, в которую вошли специалисты цеха АСУ и электрического цеха ТЭЦ, служба РЗА Мосэнерго, специалисты института Мосэнергопроект и НИИТП и предприятия Электроцентроналадка, Работа этой группы была направлена на проработку вариантов реализации АСУ электротехнического оборудования и подготовку в кратчайший срок технического задания на разработку интегрированной АСУ, включающей в себя и АСУ электрической части. Решение по применению на энергоблоке №2 продукции фирмы АББ-Реле-Чебоксары было принято в мае 1997 года в Мосэнерго на совещании по следующим обстоятельствам: Определяющими, безусловно, были экономические ценовые показатели, минимальный технический и коммерческий риск; Наличие в России русскоязычной фирмы с высококвалифицированным инженерным составом; Имеющееся в России производство оборудования; Наличие нескольких реализованных проектов оснащения электрических подстанций комплексами защит, автоматики и управления, в том числе и в Москве, Специалисты АББ-Реле-Чебоксары включились в разработку технического задания, и уже в августе 1997 года оно было согласовано со всеми службами и утверждено Мосэнерго. Именно на этом этапе определилось решение о включении в состав АСУ ТЭЦ-27 одной из основных подсистем — подсистемы защит и автоматики электрооборудования АББ-Реле-Чебоксары. Был также окончательно определен объем оборудования энергоблока №2, оснащавшегося средствами АББ-Реле-Чебоксары; генератор ПО МВт, трансформатор связи 110 МВА и трансформатор СН 25 МВА, ВЛ-220 кВ - 4 шт, КРУ-10 кВ - 24 ячейки, КРУ-бкВ - всего 50 ячеек, защиты ШСВ на ГРУ-10 кВ, всего 104 защитных терминалов. Перед «АББ-Реле-Чебоксары» была выдвинута задача, поставить на ТЭЦ-27 систему не просто объединяющую в себе все терминалы, но и выполняющую системные функции АСУ электростанции. Здесь необходимо отметить, что микропроцессорные защитные терминалы при всей их важности не могут составлять основу современной АСУ электротехнического оборудования электростанции по следующим причинам: 1. Имеется большое количество сигналов, не связанных напрямую с защитами, но необходимых эксплуатационному персоналу электростанции: состояние коммутационных аппаратов, выключателей, линейных разъединителей и заземляющих ножей, состояние традиционных РЗА, положение ключей управления и другие. Эти сигналы должны поступать в систему независимо от состояния электрооборудования и защит. Количество сигналов столь велико, что ввести их в защитные терминалы, используя резервные входы невозможно, а применение для этой цели специализированных средств существенно увеличивает стоимость. 2. Сами сетевые системы, обслуживающие только защитные терминалы, как правило, не рассчитаны на передачу больших информационных потоков и имеют неудовлетворительные для полномасштабной АСУ временные характеристики при передаче сигналов управления, аналоговых измерений и т.п. 3. И, наконец, точность аналоговых каналов, используемых для защит, как правило, недостаточна. По этим причинам все управление, контроль и блокировки в АСУ электрической части ТЭЦ-27 были реализованы на средствах ПТК КВИНТ. В окончательном варианте на средствах АББ-Реле-Чебоксары реализованы следующие функции АСУ: Электрические защиты и автоматика; - Электронное осциллографирование аварийных режимов; - Регистрация текущих и аварийных событий; - Система единого времени; Предупредительная и аварийная сигнализация; - Сбор и первичная обработка информации, связанной с работой защит и автоматики; - Анализ действия защит; Архивация, хранение и представление ретроспективной информации. Специалисты АББ-Реле-Чебоксары предложили использовать в качестве выделенного электронного осциллографа новую разработку ВЭИ - регистраторы БАРС. Существенным преимуществом нового регистратора при его относительной дешевизне явилась возможность одновременно работать и в качестве средства измерения аналоговых величин - токов и напряжений, что позволяет формировать краткую информацию об аварии, ее характере и уровне токов короткого замыкания.
