Диспетчеризация электроснабжения промышленных предприятий

В статье рассказано о системе диспетчеризации, разработанной компанией ООО "МИГ Электро" на базе оборудования немецкой фирмы Janitza. Данное решение позволяет построить систему диспетчеризации для предприятия или объекта инфраструктуры.

Системы диспетчеризации электроснабжения на промышленных предприятиях имеют большую степень родства с автоматизированными системами управления электротехническим оборудованием (АСУ ЭТО), которые внедряются на объектах «большой энергетики». И так же, как АСУ ЭТО, системы диспетчеризации различаются по объему решаемых задач и степени их автоматизации.

Традиционными функциями, выполняемыми с помощью систем диспетчеризации электроснабжения промышленных предприятий, являются:

• контроль уровней напряжений, токов, потребляемой мощности, качества электроэнергии;
• наблюдение за положением коммутационного оборудования и правильностью выполнения переключений;
  
• отображение и архивирование параметров режима;
  
• коммерческий учет электроэнергии;
  
• сбор и передача данных в региональные диспетчерские управления (РДУ).
  

Системы диспетчеризации более высокого ранга обеспечивают выполнение дополнительных функций: регистрацию аварий на вводах предприятия (что позволяет предъявлять претензии поставщику электроэнергии и компенсировать потери от простоев) и технический учет электроэнергии (что дает возможность рассчитывать удельные затраты и принимать меры по экономии электроэнергии).

Наиболее передовые диспетчерские системы способны контролировать динамику изменений в энергосистеме предприятия при различных режимах работы его отдельных структур (цехов, заводов, собственных ТЭЦ и т. п.) путем измерения качества электроэнергии и регистрации переходных процессов во внутренних сетях предприятия (обычно 6 и 10 кВ). Это позволяет быстро выявлять причины и виновников нарушений, а также анализировать процессы пуска и останова крупных технологических установок (двигателей, насосов, компрессоров, гальванических ванн и т. п.).

Ну а самые смелые решения включают в себя дистанционное управление коммутационным оборудованием с автоматизированных рабочих мест (АРМ) оперативно-диспетчерского персонала.

Одной из сложностей при создании систем высокого уровня является необходимость максимальной информационной «обвязки» используемого электротехнического оборудования. Это требует сбора большого числа дискретных сигналов и использования множества измерительных преобразователей для аналоговых измерений. Дополнительные проблемы создает большой парк и типовое разнообразие систем и устройств, необходимых для решения всех задач диспетчеризации. Номенклатура этих устройств весьма широка, для их обслуживания требуется хорошо обу­ченный персонал, ЗИП (запасные части, инструменты, принадлежности) и поддержка контактов с их производителями. В конечном счете все это выливается в существенные затраты как при вводе систем в работу, так и при их эксплуатации.

Основой создаваемой системы является системное решение, выполняющее следующие функции:

• регистрацию (осциллографирование) переходных процессов;
  
• фиксацию последовательности срабатывания дискретных сигналов;
  
• расчет действующих значений токов, напряжений и мощности;
  
• формирование и выдачу дискретных сигналов для команд управления;
  
• съем данных со счетчиков электроэнергии с импульсным выходом.
  

На верхнем уровне системы диспетчеризации используется программное обеспечение (ПО) GridVis, которое способно работать не только с устройствами производства немецкой фирмы Janitza, но и с различными измерительными преобразователями, счетчиками, устройствами РЗА и прочим оборудованием от других производителей. В состав (ПО) GridVis входит функции визуализации и архивирования осциллограмм, отображения данных нормального режима в виде мнемосхем, таблиц и графиков, программы для управления коммутационным оборудованием, сигнализации о различных событиях в системе электроснабжения, передачи данных в АСУ предприятия и БД.

Рис. Структурная схема системы диспетчеризации промышленного предприятия.

Реализованные технические решения позволяют оптимизировать сбор сигналов (одно подключение для выполнения всех функций) и снизить номенклатуру устройств в системе за счет многофункциональности контроллера:

• один вход от измерительных трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) и результат одного измерения параметра предназначен для работы нескольких подсистем – отображения данных на автоматизированном рабочем месте оператора, передачи в региональные диспетчерские управления, регистрации аварийных событий, технического учета электроэнергии;

• один ввод от источника дискретного сигнала достаточен для формирования экранной мнемо­схемы, сообщения в региональные диспетчерские управления, регистрации аварийных событий, контроля выполнения команд управления, блокировки переключений.
  

Тем самым сокращаются объ­емы проектирования и монтажных работ за счет уменьшения номенклатуры оборудования и кабельных связей, что существенно снижает внедренческие и эксплуатационные расходы.

Возможность ввода в контроллер сигналов не только с электротехнического, но и с технологического оборудования выводит функциональность системы за рамки диспетчеризации электроснабжения и позволяет решать часть задач для технологов.

Предлагаемые фирмой МИГ Электро системные решения оптимизированы для объектов и оборудования различных классов напряжения, что позволяет создавать системы диспетчеризации электроснабжения как крупных промышленных предприятий с собственными генерирующими мощностями и разветвленной сетью подстанций, так и небольших производств с одним-двумя собственными распределительными пунктами (РП) и трансформаторными подстанциями (ТП).

На рисунке приведена обобщенная структурная схема системы диспетчеризации электроснабжением промышленного предприятия. Система охватывает все объекты энергохозяйства, начиная с главной понизительной подстанции любого класса напряжения и заканчивая цеховыми распределительными пунктами и трансформаторными подстанциями. На каждом таком объекте осуществляется сбор информации о текущем, нормальном режиме работы (ТИ, ТС, при необходимости с реализацией ТУ) с использованием аналоговых (ИП), цифровых преобразователей (МИП) или информации и различных устройств связи с объектами (УСО). На наиболее ответственных подстанциях также осуществляется регистрация аварийных событий и контроль качества электрической энергии (ККЭ). Производительность и комплектация контроллеров выбираются в зависимости от объема собираемых данных и выполняемых функций, что позволяет технически и финансово оптимизировать затраты на каждый из внедряемых в систему объектов.

Собранная на каждом из объектов информация передается через локальную вычислительную сеть предприятия на верхний уровень. Выбор сервера, аккумулирующего приходящие данные, осуществляется в зависимости от конкретных задач. На крупных промышленных предприятиях рекомендуется построение серверной системы на основе современных решений по резервированию, включая кластерные технологии. При этом отдельные производственные участки можно выделить в локальные вычислительные сети и сводить информацию, собранную в данном сегменте, на промежуточный сервер.

Вся собранная и обработанная информация может отображаться на экране коллективного пользования у диспетчеров на главном щите управления (ГЩУ) с помощью соответствующих мнемосхем, графиков и таблиц, а также на автоматизированных рабочих местах обслуживающего персонала. При исполнении функции управления переключения могут осуществляться с пульта диспетчера с реализацией оперативных и технологических блокировок программными методами и/или аппаратными средствами.

Также в системе предусмотрена возможность передачи данных нормального режима и аварийных осциллограмм в РДУ с реализацией технических требований системного оператора по обмену технологической информацией.

Следует заметить, что подобный комплексный подход к решению задач диспетчеризации наиболее востребован именно промышленными предприятиями. На объектах «большой энергетики» объединение в одной системе функций нескольких систем сопряжено с определенными трудностями, в первую очередь по организационным причинам. Дело в том, что в структуре энергетических предприятий есть несколько различных служб (РЗА, ТМ и связи, АСУ), каждая из которых отвечает за свои задачи и свое оборудование. Совместное обслуживание общего оборудования при этом затруднено. Структура управления электрохозяйством промышленных предприятий обычно более компактна и не имеет подобных помех для реализации такой системы диспетчеризации.

Внедрение данной системы может осуществляться поэтапно, что снижает единовременную финансовую нагрузку. При установленном сроке службы системы 15–20 лет и пожизненном сопровождении гарантийное обслуживание составляет 3 года. По мере развития элементной базы возможна модернизация и расширение аппаратной части и программного обеспечения системы.