Программно-информационный комплекс оперативного управления и сбора данных автоматизированной системы диспетчеризации и учёта в электрических сетях

В.В. Князева, О.Ю. Чубаров

В.В. Князева, О.Ю. Чубаров

Программно-информационный комплекс оперативного управления и сбора данных автоматизированной системы диспетчеризации и учёта в электрических сетях

Эффективность управления энергосистемой невозможна без применения автоматизированных систем сбора, обработки и управления энергообъектами.

Программно-информационный комплекс оперативного управления и сбора данных автоматизированной системы диспетчеризации и учёта в электрических сетях предназ­начен для приёма, обработки, передачи и хранения телеметрической информации о режиме работы энергетической системы, поступающей в реальном времени, а также результатов измерений с первичных приборов учёта.

Программно-информационный комплекс реализуется на базе программного обеспечения SCADA и выполняет следующие функции [1]:

●  обеспечивает реальную и полную картину состояния всех инженерных систем в любой момент времени;

●  круглосуточный контроль технологических процессов;

●  отображение в реальном времени мнемосхемы участка технологического процесса и значений измеряемых параметров;

●  дистанционная диагностика оборудования и каналов связи;

●  генерация отчётов об отпуске и потреблении электроэнергии;

●  ведение журнала событий;

●  представление информации в удобном для анализа виде (таблицы, графики, диаграммы);

● дистанционный диспетчерский контроль за возникновением нештатных ситуаций на автоматизированных объектах;

●  звуковое и световое предупреждения о нештатных и аварийных ситуациях;

●  система контроля доступа на автоматизированные объекты;

●  коммерческий учет потребления электроэнергии.

Внедрение системы диспетчеризации и учёта значительно повышает надёжность электроснабжения объектов и снижает экономические издержки энергосистемы по восстановлению нормальных режимов энергоснабжения.

Программно-технический комплекс выполнен в сетевой распределенной архитектуре. Он может работать как на одиночном сервере, так и в составе многомашинных комплексов. Клиенты, пользующиеся информацией программно-информационного комплекса (ПИК), работают на отдельных рабочих станциях и могут подключаться к серверам ПИК при помощи вычислительных сетей различного рода. Принципиально возможна работа клиента и сервера на одном компьютере.

На рис. 1 предложена архитектура и состав комплекса диспетчеризации и учёта на основе так называемой двухуровневой системы.

<!--

Рис 1. Реализация комплекса

Контроль и управление системой осуществляют с пункта управления (ПУ), где находятся АРМ диспетчера, АРМ главного энергетика, сервер БД.

Объекты контроля и управления находятся на контролируемом пункте (КП).

Основным элементом устройства сбора данных и управления является контроллер компании ОВЕН ПЛК 150.

Контроллер на КП собирает информацию об объекте с устройств телемеханики и счётчиков электроэнергии.

Устройствами телемеханики могут быть простые двухпозиционные переключатели, состояние которых изменяется при изменении состояния объекта (включен/выключен, норма/авария и т.п.). Контроллер КП следит за состоянием устройств и при изменении хотя бы одного из них передает на ПУ посылку, которую называют телесигналом (ТС). Сервер БД ПУ, получив ТС, передает его на АРМ по локальной сети. ПО на АРМ изменяет состояние изображения контролируемого объекта на схеме.

Для количественной оценки состояния объекта на КП применяют преобразователи, которые преобразуют физические параметры (температура, давление, напряжение, ток) в нормированные электрические сигналы. Контроллер ОВЕН ПЛК 150 измеряет значения этих сигналов и передает их на ПУ в цифровом виде в посылках телеизмерений (ТИ). Аналогично ТС, ТИ поступают на АРМ для отображения. ПО на АРМ может отслеживать уровни приходящих измерений и сигнализировать, например, о превышении критического порога.

При необходимости вмешательства в ход контролируемого процесса диспетчер посредством ПО выдает в систему команду телеуправления (ТУ). C АРМ команда поступает на сервер БД, который с помощью CDMA-роутера передает её на контроллер ОВЕН ПЛК 150. Контроллер при получении команды проверяет её достоверность, выдает электрический сигнал для включения исполнительного механизма (например, запуск электродвигателя), передает на ПУ квитанцию о выполнении команды. Команды ТУ обычно двухпозиционные: ТУ включить и ТУ отключить.

Также контроллер ОВЕН ПЛК 150 может получать информацию не только с устройств телемеханики, но и с различных микропроцессорных приборов учёта, а конкретно со счётчиков электроэнергии. Для стыковки с такими устройствами применяется один из локальных интерфейсов,  а именно RS-485.

Информационный обмен идет с использованием одного из совместимых протоколов, например, Modbus ASCII.

Взаимодействие между ПУ и КП происходит по каналам связи:

●  основному (CDMA);

●  резервному (GSM).

У выделенных каналов есть большое преимущество в том, что они
позволяют создавать не только системы учёта электроэнергии, но и полноценные системы диспетчеризации.

Данные между ПУ и КП передают с помощью CDMA-роутера (основной канал), который подключён к контроллеру ОВЕН ПЛК 150 по Ethernet. В случае отказа или потери сети CDMA-роутером, данные передаются с помощью GSM-модема (резервный канал), подключённого к контроллеру ОВЕН ПЛК 150 по
RS-232.

ПИК ПТК «ТопИнфо», расположенный на АРМ диспетчера, АРМ главного энергетика, сервере БД, построен на основе трёх подсистем:

●  подсистема сбора данных и управления;

●  подсистема архивирования;

●  подсистема отображения.

Подсистема сбора данных и управления  предназначена для контроля и достоверизации данных, анализа и архивирования информации, поступающей из различных источников, с целью обеспечения потребностей подсистем различных уровней, а также для управления устройствами телемеханики [2].

Подсистема архивирования программно-информационного комплекса диспетчеризации и учёта электрической энергии выполняет функции хранения накопленных данных по результатам измерений значений контролируемых параметров, хранения рассчитанных значений и  контроля экспорта данных во внешние системы.

Подсистема отображения на базе SCADA-системы InTouch устанавливается на автоматизированных рабочих местах и позволяет конфигурировать рабочие места под конкретные задачи оперативно-диспетчерского управления.

Диспетчеру вся информация предоставляется в графическом и табличном виде. Подготавливаются мнемосхемы для группового отображения состояния автоматизированных объектов и мнемосхемы с детальной информацией по каждому объекту, содержащие оперативную схему и табличное представление параметров всех счётчиков на объекте (рис. 2).

Рис. 2. Мнемосхема системы диспетчеризации и учёта.

При выходе параметров электрического тока за заданные пределы или изменении состояния дискретных сигналов телесигнализации отображается сигнализация на мнемосхеме, произошедшее событие фиксируется в базе данных событий.

В зависимости от своего функционального назначения мнемосхемы обладают различным содержанием и степенью детализации. В числе таких мнемосхем следует выделить:

●  схемы, нанесённые на географические карты, для отображения структуры сети и связей между входящими в сеть регионами;

●    окна выстроены в иерархическую структуру;

●  оперативные схемы для отображения состояния энергосистемы в целом и её структурных частей;

●   подробные схемы электрических станций и подстанций для отображения состояния оборудования и коммутационных аппаратов;

●  схемы коммутаций линий, включающие фрагменты схем подстанций. Представление на одной экранной форме коммутационного оборудования;

●  представление информации об учёте электроэнергии в форме графиков или таблиц.

Графические элементы отображения и управления используются для вывода на схемы аналоговых и дискретных параметров с объектов контроля в абсолютном, относительном или условном (мнемоническом) виде, а также осуществления телеуправления и телерегулирования объектами контроля. Помимо значения сигнала элементы отображают свойства параметров.

В результате научно-исследовательской работы получены следующие
результаты.

1.Проведён анализ требований к программно-информационному
комплексу.

2. Проведён анализ вариантов реализации комплекса.

3.Разработана архитектура программно-информационного комплекса.

4. Разработано программное обеспечение для подсистемы
отображения на базе SCADA-системы InTouch.

Результаты научно-исследовательской работы использованы в разработке
автоматизированной системы диспетчеризации и учёта ЗАО «Дедовский Хлеб» и ЗАО «Кулон-Истра» Истринского района Московской области. Центр сбора данных расположен в МУП «Истра-Энергосбыт», а также на самих объектах.

Литература

1.      Андреев Е.Б. Куцевич Н.А., Синенко О.В. SCADA-системы: взгляд изнутри. – М. : Издательство «РТСофт», 2005.

2.      Программное обеспечение ТопИнфо. Руководство пользователя. ООО «АВИАТЭКС», Москва, 2007 г.