Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"
1.1.2.2
Подсистема теплоснабжения (САУ Т)
Характеристика системы теплоснабжения
Для теплоснабжения объектов используют утилизаторы и водогрейные
котельные установки. Топливом для котельных является природный газ.
Тепловые сети состоят из систем трубопроводов прямой, обратной и
подпиточной воды, объединяющих котельные, утилизаторы тепла и потребителей, а
также сетевых, утилизационных и подпиточной насосов с электроприводом, задвижек
с дистанционным и ручным управлением.
Для заполнения и подпитки тепловых сетей используется вода из
хозяйственно-бытового водопровода. Для подготовки сетевой воды предусматривается
система химводоподготовки.
Котельные оборудованы системами учета тепловой энергии, газа, холодной и
горячей воды. Котлы-утилизаторы оборудованы местной автоматикой поддержания
заданного режима и защитой от аварийных режимов, которая входит в состав
автоматики ГПА. Котельные оборудуются системами охранной и пожарной
сигнализации, а также системой контроля загазованности.
Основные функции САУ Т
Подсистема теплоснабжения должна реализовывать следующие функции:
§
формирование на
дисплее оператора мнемосхемы теплосети с обозначением рабочих и резервных
насосов, котлов, потребителей и другого, а также положения главных задвижек;
§
отображение на
мнемосхеме наиболее важных параметров (температуры,
давления и расхода прямой и обратной сетевой воды, подпиточной воды,
температуры и давления в разных точках теплосети);
§
отображение на
мнемосхеме расположения и состояния местных устройств автоматики котлов,
насосов и тепловых сетей;
§
аварийная и
предупредительная сигнализация возникновения аварийных и ненормальных режимов;
§
контроль наличия
напряжения на сборках 0,4 кВ котельной и положения вводных выключателей;
§
дистанционное
управление дымососами и дутьевыми вентиляторами;
§
дистанционное
управление сетевыми и подпиточными насосами;
§
дистанционное
управление задвижками с электроприводом, клапанами подачи топливного газа и
клапанами-отсекателями;
§
дистанционное
управление пуском и остановом котельных агрегатов и их производительностью;
§
дистанционное
управление приточной и вытяжной вентиляцией, сигнализация положения её
элементов;
§
обработка,
регистрация и вывод на экран оператора информации о событиях в текстовой
(табличной) форме;
§
предупредительная
сигнализация о неисправностях устройств локальной автоматики нижнего уровня;
§
регистрация
событий, предупредительных и аварийных сигналов с присвоением метки времени;
§
учет
потребляемого газа и выработанного тепла;
§
учет расхода
прямой и обратной сетевой воды, а также подпиточной воды;
§
формирование базы
данных, ведение суточной и сменной ведомости, графиков изменения текущих
параметров, архива;
§
работа с
архивными файлами;
§
диагностика
состояния аппаратуры и программного обеспечения;
§
распределение и
вывод перечисленной выше информации на экран рабочих мест, получение твердой
копии на принтерах рабочих мест;
§
передача на
уровень АСУ-Э информации о расходе газа, выработанном тепле, расходах и
температурах прямой и обратной сетевой воды.
Система автоматического управления теплоснабжением должна функционировать
в реальном масштабе времени во всех эксплуатационных режимах работы системы
теплоснабжения.
Для решения указанных задач на нижнем уровне должны предусматриваться:
§ локальные устройства местной
автоматики и защиты котельных агрегатов с последовательным интерфейсом для
сопряжения с верхним уровнем;
§ устройства сопряжения с объектами
(УСО) для приема дискретных и аналоговых сигналов и передачи управляющих команд
с последовательным интерфейсом для сопряжения с верхним уровнем.
Состояние устройств технологической защиты тепловых сетей должно
транслироваться в САУ Т. К таким устройствам относятся регуляторы давления,
редукционные и предохранительные клапаны, клапаны подпора и рассечки сетей на
гидравлически изолированные зоны и другие устройства, препятствующие нарушению
теплового и гидравлического режима сети и систем теплопотребления.
Состояние устройств технологической автоматики тепловых сетей должно
транслироваться в САУ Т. К таким устройствам относятся местные регуляторы
давления, температуры, расхода, устанавливаемые в узловых точках тепловых
сетей.
Все механизмы и устройства, включенные в контур САУ Т, должны иметь
возможность местного управления, местные устройства сигнализации положения и
переключатель «местное управление – дистанционное управление».
Для полностью автоматизированных установок теплоснабжения небольшой
сложности допускается выполнять упрощенные САУ Т с передачей основных
параметров и основных предупредительных и аварийных сигналов на уровень ДП по
каналам телемеханики или контрольным кабелям.
Должен быть предусмотрен поочередной или поочередно-групповой самозапуск
ответственных электродвигателей (дутьевых вентиляторов, сетевых и подпиточных
насосов) после кратковременных перерывов электроснабжения и их отключение после
перерыва питания недопустимой по технологии длительности. Для обеспечения
вентиляции котлов и предотвращения образования взрывоопасной концентрации газа
дымососы должны участвовать в самозапуске независимо от длительности перерыва
питания.
Сетевые и подпиточные насосы должны быть оборудованы устройствами АВР с
действием по снижению давления и при отключении пускателя электродвигателя.
1.1.2.3
Подсистема водоснабжения (САУ В) и канализационно-очистных сооружений (САУ КОС)
Характеристика системы водоснабжения и
канализационно-очистных сооружений
Источниками водоснабжения являются 4 артезианские скважины. Насосная
станция первого подъема подает воду со скважин на станцию обезжелезивания, с
которой вода поступает в два резервуара. С резервуаров вода распределяется
потребителям по системе трубопроводов. В системе водоснабжение
предусматривается учет расхода воды.
Для отведения промышленных, дождевых и хозбытовых стоков
предусматривается система канализационно-очистных сооружений, состоящих из
системы трубопроводов сбора стоков, канализационных насосных станций,
канализационно-очистных и водоочистных сооружений разной конструкции со сбором
условно чистых стоков отвечающих нормам предельно-допустимых сбросов. Указанные
системы оборудуют местными устройствами автоматики, обеспечивающими
непрерывность процесса очистки и сброса очищенных сточных вод (АВР насосов,
контроль уровней в резервуарах, сигнализация и др.)
Основные функции систем САУ В
Подсистема должна реализовывать следующие функции:
§ формирование на дисплее оператора
мнемосхемы систем водоснабжения и КОС с указанием рабочих и резервных насосов,
положения главных задвижек, изображением емкостей, резервуаров, фильтров и
другого оборудования;
§ отображение на мнемосхеме наиболее
важных параметров (давлений и температуры воды в узловых точках системы,
расхода воды, уровней и температуры воды в резервуарах, перепадов давлений в
фильтрах мехочасти);
§ отображение на мнемосхеме
расположения и состояния местных устройств автоматики;
§ аварийна и предупредительная
сигнализация возникновения аварийных и ненормальных режимов (отключение
насосов, снижение давления, пререполнение емкостей и др.);
§ контроль наличия напряжения на
сборках 0,4 кВ насосных станций и положения вводных выключателей;
§ дистанционное управление насосами
(пожарные насосы должны включаться кнопками непосредственно с ДП КС или
расположенными на территории объекта помимо САУ В);
§ дистанционное управление задвижками с
электроприводом;
§ сигнализация положения элементов
приточной и вытяжной вентиляции;
§ обработка, регистрация и вывод на
экран оператора информации о событиях в текстовой (табличной) форме;
§ предупредительная сигнализация о
неисправностях устройств локальной автоматики нижнего уровня;
§ регистрация событий,
предупредительных и аварийных сигналов с присвоением метки времени;
§ учет расхода воды и стоков;
§ формирование базы данных, ведение
суточной и сменной ведомости, графиков изменения текущих параметров, архива;
§ работа с архивными файлами;
§ диагностика состояния аппаратуры и
программного обеспечения;
§ распределение и вывод перечисленной
выше информации на экран рабочих мест, получение твердой копии на принтерах
рабочих мест.
Все механизмы и устройства, включенные в контур САУ, должны иметь
возможность местного управления, местные устройства сигнализации положения и
переключатель «местное управление – дистанционное управление».
Для полностью автоматизированных установок водоснабжения и КОС небольшой
сложности допускается выполнять упрощенные САУ с передачей основных параметров
и основных предупредительных и аварийных сигналов на уровень ДП по каналам
телемеханики или контрольным кабелям.
Должен быть предусмотрен поочередной или поочередно-групповой самозапуск
ответственных электродвигателей насосов водоснабжения и КОС после
кратковременных перерывов электроснабжения и их отключение после перерыва
питания недопустимой по технологии длительности. Пожарные насосы должны
участвовать в самозапуске независимо от длительности перерыва питания.
Насосы водоснабжения и КОС должны быть оборудованы устройствами АВР с
действием по снижению давления или снижению (повышению) уровня и при отключении
пускателя электродвигателя.
1.1.3 Разработка
интегрированной автоматизированной системы управления энергоснабжением для КС-10,
КС «Ухтинская»
1.1.3.1
Разработка верхнего уровня АСУ-Э
Автоматизированная система управления энергоснабжения разработанная в дипломном
проекте создается для управления энергохозяйством КС-10 и КС «Ухтинская». Для
реализации предложенной системы создаются диспетчерские пункты и АРМы (рабочие
станции):
§
диспетчерская N1 АСУ-Э, располагающаяся в ДП КС
(КС-10);
§
диспетчерская N2 АСУ-ЭС, располагающаяся в здании ЭРМ
(КС-10);
§
АРМ оператора
водопроводных сетей, располагающийся на станции обезжелезивания;
§
АРМ оператора
котельной, располагающийся в здании котельной;
§
АРМ оператора
КОС;
§
диспетчерская N3 АСУ-ЭС, располагающаяся в здании
ЭСН (КС «Ухтинская»);
§
диспетчерская N4 АСУ-ТТ, располагающаяся в здании
ЭСН (КС «Ухтинская»).
Интегрированная автоматизированная системы управления энергоснабжением
КС-10, КС «Ухтинская» представлена на выносном листе 1.
Диспетчерская N1 является самым верхним уровнем автоматизированной
системы управления энергоснабжения. В состав диспетчерской АСУ-Э входят
следующие АРМы:
§
АРМ главного оператора
электроснабжения, в функции которого входит контроль состояния электроснабжения
КС-10 и КС-Ухтинская, согласование работы диспетчерской N1, N2 и N3.
Оператор принимает решения по координации работы диспетчерских при ненормальных
или аварийных режимах работы электроснабжения и отвечает за обеспечение
непрерывного электроснабжения основного технологического процесса. Также через
АРМ главного оператора производится опрос счетчиков АСКУЭ. На АРМе должна
отображаться информация о состоянии главной семы электроснабжения 10 и 0,4 кВ с
возможностью управления выключателями 10 кВ, главными выключателями КТП 0,4 кВ,
АДЭС. В функции главного оператора также входит контроль и ограничение действий
подчиненных ему АРМов.
§
АРМ оператора
ТВС, в функции которого входит контроль и управление системой тепло- водоснабжения
и канализации, согласование работы АРМа оператора водопроводных сетей, АРМа
оператора котельной, АРМа оператора КОС. На АРМе должна отображаться информация
о технологических сетях и объектов ТВС (в том числе по утилизаторам и
котельной).
Диспетчерская N2 отвечает за электроснабжение КС-10 и состоит из
следующих АРМов:
§
АРМ оператора
управления системой электроснабжения, предназначен для оперативного управления
системой электроснабжения.
§
АРМ инженера-релейщика,
предназначен для текущего обслуживания цифровых терминалов РЗА, анализа и
разбора аварий, вызова осциллограмм, программирования терминалов;
§
АРМ инженера-программиста,
совмещенная с сервером (в составе базового компьютера) – предназначена для общего
сопровождения системы, обеспечения ее работы в нормальном режиме и технического
обслуживания системы.
АРМ оператора водопроводных сетей контролирует работу системы
автоматического управления водоснабжения (САУ В). К объектам подсистемы САУ В
относятся: артезианские скважины (4 шт.), насосная 1-го подъема, станция
обезжелезивания, насосная 2-го подъема, насосная 3-го подъема, внутриплощадные
и внеплощадные сети водоснабжения.
АРМ оператора котельной контролирует работу системы автоматического
управления теплоснабжения (САУ Т). К объектам подсистемы САУ Т относятся:
утилизационные установки, котельная, теплофикационная насосная станции (ТНС-1,
ТНС-2), внутриплощадные и внеплощадные сети теплоснабжения.
АРМ оператора КОС контролирует работу системы автоматического управления
канализационно-очистных сооружений (САУ КОС). К объектам подсистемы САУ КОС
относятся канализационные насосные станции (КНС), внутриплощадные и
внеплощадные сети канализации.
Описание диспетчерских N3, N4, располагающихся в здании ЭСН КС
«Ухтинская» приводится в п.р. 1.2.
1.1.3.2
Построение верхнего уровня АСУ-Э на базе программно-технического комплекса MicroSCADA
В дипломном проекте предлагается создать автоматизированную систему
управления энергоснабжением на базе технологии MicroSCADA разработанной фирмы АББ «Чебоксары».
Специализированная система MicroSCADA представляет собой многофункциональную открытую программно-аппаратную
среду для построения автоматизированных систем контроля и управления
распределенными объектами энергетического назначения.
Выбор именно этой системы основывается на следующем: данная система
удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к автоматизации энергообъектов,
система основана на современных программно-технических средствах, фирма
производитель имеет многолетний опыт по внедрению таких систем. Система MicroSCADA является модульной и открытой во
всех отношениях. Такая структура имеет множество достоинств:
§
Система может
быть создана из небольших приложений и затем, при необходимости, постепенно
расширена.
§
Возможно
использование компьютеров разных поколений и различной конфигурации.
§
Все компьютеры
имеют одинаковый пользовательский интерфейс,
который существенно облегчает расширение системы.
§
Новые функции
добавляются оперативно, при помощи языка высокого уровня (режим on-line).
§
Связь с внешним
программным обеспечением проста, благодаря понятной спецификации интерфейса.
§
Система может
интегрироваться с терминалами РЗА (например с Sepam 2000), что позволяет автоматизировать ЦРП-10 кВ
используя только один контроллер RTU-211.
Компоненты системы MicroSCADA делятся на следующие основные категории:
§
базовые системы;
§
устройства связи
NET;
§
Интерфейс Человек-Машина (Man-Machine
Interface=MMI).
Базовые системы
Задача базовой системы может быть кратко изложена следующим образом:
Система собирает из устройств связи с процессом в базу данных процесса все
данные о процессе посредством устройств связи NET. Следовательно, база данных
процесса (БДП) отражает процесс в реальном времени. Затем собранная информация
распространяется дальше, например, для Интерфейса Человек-Машина (MMI),
архивации, расчетов, печати и дальнейшей передачи в другие системы. Таким же
образом команды управления, инициируемые, например, оператором из MMI,
автоматической функцией или другой системой, посылаются в устройства связи с
процессом из БДП посредством устройств связи NET.
К базовым системам в разрабатываемой АСУ-Э относятся:
§
базовый компьютер,
расположенный в шкафу сервера АСУ-ЭС в диспетчерской N2;
§
базовый компьютер,
расположенный в шкафу сервера АСУ-ЭС в диспетчерской N3;
§
базовый
компьютер, расположенный в диспетчерской N4;
§
базовый
компьютер, расположенный в диспетчерской N1.
§
АРМ оператора
водопроводных сетей, располагающийся на станции обезжелезивания;
§
АРМ оператора
котельной, располагающийся в здании котельной;
§
АРМ оператора
КОС.
В состав базовых компьютеров включены устройства связи NET. Физически представляющие собой платы
с ISA-шиной, DCP386i производимые
фирмой Emulex. Платы имеет собственный Intel-процессор. Связь плат с шиной SPA осуществляется по интерфейсу RS-232. К шине SPA подключаются
устройства связи с процессом (такие как: терминалы РЗА Sepam 2000, контроллеры RTU-211). Системы с SPA-шинами
строго базируется на отношениях “ведущий-ведомый” между устройствами на уровне
ячеек, такими как контроллеры RTU-211, и ведущим DCP-NET с шиной SPA.
Физическая структура шины SPA представляет собой опто-волоконный контур. Один
SPA-контур (петля) подключается к одной линии в DCP-NET. Несколько SPA-петель
могут работать параллельно. Количество ведомых устройств с протоколом SPA,
рекомендуемое для каждого контура, зависит от требований к характеристикам. Для
обеспечения более высокого быстродействия всей системы в контур будем включать
по 5 ведомых устройств.
Все АРМы, базовые системы и принтеры событий верхнего уровня АСУ-Э
связаны с помощью локальной сети Ethernet. В качестве сетевых концентраторов используются 3Com SuperStack 3.
Соединение компьютеров АРМов и базовых систем осуществляется по топологии
звезда. Для связи между диспетчерскими используется сетевой мост RAD Tiny Bridge, в котором в качестве линии связи используется
оптоволоконный кабель.
Интеграция АСУ-Э с уровнем АСУ ТП осуществляется через шлюзовой
компьютер, в котором происходит преобразование протоколов, так как данные в АСУ
ТП передаются по протоколу MODNET.
В АСУ ТП из АСУ-Э передается общая информация о состоянии энергоснабжения, а из
АСУ ТП в АСУ-Э передается информация об учете тепла, расходе воды с
утилизаторов.
MicroSCADA MMI (Интерфейс Человек-Машина), состоящий из так
называемых мониторов, может либо располагаться на компьютере с базовой
системой, либо рассредоточиваться по локальной сети LAN посредством TCP/IP. Это используется для создания
АРМов, которые используют различные мониторы и имеют разные права доступа к
базе данных. Соединения с удаленными MMI выполняются с применением утилит RAS в Windows NT. Таким образом,
используя мониторы, клиентский компьютер может получить необходимые для него
данные. Например, с АРМа главного оператора ЭС можно получить выборку данных с
базовых систем расположенных в разных диспетчерских.
В каждой диспетчерской должен располагаться сервер печати, для фиксации
оперативных, предупредительных и аварийных событий на бумаге. Выбираем сетевой
принтер HP LJ 1300N.
Доступ из базовой системы MicroSCADA к внешним базам данных возможен при
помощи интерфейса SQL/ODBC. Большинство коммерческих баз данных
поддерживает концепцию ‘Open Database
Connectivity’ (ODBC) путем установки драйверов ODBC для Windows NT. Внешняя база
данных находится в базовых компьютерах и частично (с целью резервирования) в
сервере расположенном в диспетчерской N1 АСУ-Э. Для поддержки SQL/ODBC-соединения введены специфичные
функции в язык программирования SCIL.
Интерфейс базовой системы API (Application Programming Interface) обеспечивает интерфейс с высокими
характеристиками для обмена данными между внешним приложением, выполненным при
помощи C/C++, и базовой системой MicroSCADA.
Аппаратно-программная реализация устройств связи
Как уже было описано выше, устройства связи входят в состав базовых
компьютеров. DCP-NET – это программное обеспечение, работающее со специфичным
семейством плат с ISA-шиной, называемым DCP, Emulex. Задачей DCP-NET является
преобразование внешних протоколов, используемых для связи с устройствами связи
с процессом, такими как терминалы Sepam 2000 и RTU-211, в протокол ACP.
Протокол ACP используется между узлами системы MicroSCADA, такими как базовые
системы и устройства связи NET. Кроме того, DCP-NET поддерживает некоторые
“ведомые” протоколы, которые могут использоваться для связи с системой верхнего
уровня.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|