SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Создание центра сбора и обработки технологической информации генерирующей компании «Квадра»

В статье рассматривается проект по созданию единой инфраструктуры сбора и обработки технологической информации генерирующей компании «Квадра». Проектом были охвачены исполнительный аппарат ОАО «Квадра», десять исполнительных аппаратов региональных генераций, 24 ТЭЦ и две промышленные котельные.

Компания «Сумма Технологий», г. Санкт-Петербург

Сумма_Технологий.jpg


На фоне удорожания топливной составляющей производства электроэнергии и политики государства по сдерживанию роста тарифов жизненно важное значение для генерирующих компаний при­обретает повышение эффективности управления выработкой тепловой и электрической энергии и улучшение показателей производственной деятельности. Решение этих задач напрямую связано с вопросами консолидации данных о производственных показателях по всем, зачастую разбросанным территориально и разнородным по эффективности, энергоактивам компании. Поэтому важным этапом в построении системы планирования и организации производственной деятельности генерирующей компании становится создание единой инфраструктуры сбора и обработки данных по параметрам технологических процессов производства электроэнергии и тепла. Для решения подобных задач в компании «Квадра» (ранее – ТГК‑4) была разработана и развернута система «Центр сбора и обработки технологической информации» (ЦСТИ).

ОАО «Квадра» является одной из крупнейших российских территориальных генерирующих компаний. В ее состав входят 24 электростанции, 371 котельная, а также более 4600 км тепловых сетей в 11 регионах России. Общая установленная электрическая мощность компании составляет 3 517,8 МВт, тепловая – 15 260,1 Гкал/ч. Компания обеспечивает четверть потребности Центрального федерального округа в тепловой энергии.

В 2010 году в целях оптимизации производственной деятельно­сти компании было принято решение о создании ЦСТИ. Разработку и развертывание данной системы выполнила компания «Сумма технологий».

ЦСТИ компании «Квадра» предстояло выполнить следующие основные задачи:
- обеспечить сбор данных от различных информационных технологических систем ТЭЦ, инфраструктурных организаций (ОАО «АТС», ОАО «СО ЕЭС»);
- консолидировать и долгосрочно хранить данные в едином хранилище;
- проводить обработку (математическую, статистическую, структурную) данных в соответствии с принятыми алгоритмами обеспечения эффективной работы на ОРЭМ;
- предоставлять информацию оперативному персоналу и руководителям всех уровней;
- передавать производственную информацию в смежные системы и на уровень ERP.

ЦСТИ занимает уровень систем оперативного управления производством (MES), обеспечивая поддержку принятия решений и выступая в качестве связующего звена между системами автоматизации технологических процессов и системами более высокого уровня, такими как корпоративные системы управления (КИСУ/ERP).

Автоматизированная система сбора и обработки технологической информации компании «Квадра» включает четыре подсистемы: сбора технологической информации, коммерческой диспетчеризации, ИТ-мониторинга, службы релейной защиты и автоматики (РЗА).

Подсистема сбора технологической информации консолидирует данные от различных АСУ ТП теплоэлектростанций и обеспечивает контроль фактических производственных показателей ТЭЦ. Источниками данных для этой подсистемы выступают более 300 систем контроля и учета энергоресурсов, оперативного диспетчерского управления, локальных АСУ ТП, устройств телемеханики, регистрации аварийных событий, релейной защиты и автоматики (РЗА/РАС).

В соответствии с требованиями технического задания ЦСТИ представляет собой трехуровневую территориально-распределенную систему (рис. 1).

Рис.1.png

Рис. 1. Структура системы ЦСТИ


Система включает в себя следующие уровни:
- нижний (уровень ТЭЦ):
-- сервер приложений/сбора данных WAS (Wonderware Application Server);
-- серверы ввода/вывода сторонних производителей;
-- система визуализации на базе InTouch for System Platform на каждой ТЭЦ (АРМ пользователей);
-- существующие автоматизированные системы – АИИС КУЭ, системы телемеханики, АСУ ТП котельных агрегатов, АСУ ТП турбоагрегатов, отдельные средства измерения, не входящие в системы автоматизации, АС учета теп­ла, АС учета топлива.

Сервер WAS обеспечивает сбор и обработку данных от серверов ввода/вывода сторонних производителей и существующих автоматизированных систем, а также является источником данных для серверов среднего уровня системы и для АРМ пользователей уровня ТЭЦ (InTouch for System Platform). Данное решение позволяет обеспечивать пользователей ТЭЦ оперативной информацией вне зависимости от состояния среднего и верхнего уровня системы.

- средний (уровень региональной генерации):
-- сервер приложений/сбора данных WAS в каждой генерации и серверы ввода/вывода сторонних производителей;
-- сервер хранения Historian;
-- система визуализации на базе InTouch for System Platform (АРМ пользователей).

Сервер WAS обеспечивает сбор и обработку данных от серверов нижнего уровня, архивацию технологической информации на сервере хранения Historian, а также является источником данных для серверов верхнего уровня системы и АРМ пользователей среднего уровня (InTouch for System Platform). Данное решение позволяет обеспечивать пользователей региональной генерации оперативной информацией вне зависимости от состояния верх­него уровня системы. На базе решений, применяемых для данного уровня, возможно последующее расширение систем диспетчеризации региональных генераций с подключением систем автоматизации иных объектов, помимо ТЭЦ.

- верхний (уровень исполнительного аппарата):
-- сервер приложений WAS;
-- сервер хранения Historian;
-- сервер расчетов;
-- сервер веб-доступа Wonderware Information Server (WIS).

Сервер WAS обеспечивает сбор и обработку данных от серверов среднего уровня, сохранение исторической информации на сервере хранения Historian, а также является источником данных для АРМ пользователей.
Сервер веб-доступа WIS обеспечивает предоставление данных пользователям по веб-интерфейсу.
Сервер расчетов обеспечивает:
- сбор данных с различных технологических веб-сайтов, из электронной почты и локальных папок;
- предварительную обработку и сохранение полученной информации в БД ЦСТИ;
- аналитическую и статистическую обработку данных;
- формирование отчетности.

Сбор, анализ и отображение данных, необходимых для участия на рынке мощности, осуществляется в подсистеме коммерческой дис­петчеризации.

Источниками данных для этой подсистемы являются отчеты инфраструктурных организаций и специализированные веб-сайты. На основе данных, полученных от производственных подразделений и инфраструктурных организаций, действующих регламентов ОРЭМ и принятых в организации алгоритмов работы на РСВ и БР рассчитывается топливная составляющая в себестоимости электроэнергии, ожидаемое значение цен балансирующего рынка, параметры ценопринимающих заявок, рекомендации по несению нагрузки, определяются результаты работы на БР, РСВ и рынке мощности. Подсистема позволяет формировать отчетную информацию о предварительных финансовых результатах участия компании на ОРЭМ за заданный пользователем отчетный период.

Все производственные подраз­деления ОАО «Квадра» оснащены регистраторами аварийных событий (РАС), которые служат для регистрации факта возникновения аварий, формирования среза большого количества электротехнических параметров с указанием значений регистрируемых аварий до и после момента их наступления. Данные устройства формируют файлы осциллограмм, которые в дальнейшем должны анализироваться соответствующими службами. ЦСТИ выявляет факт появления новых файлов осциллограмм по каждому из РАС, выполняет загрузку их в БД на уровень ТЭЦ, после чего эти файлы реплицируются на уровень Региональной генерации и Исполнительного аппарата. Подсистема службы релейной защиты и автоматики позволяет специалистам вести контроль работоспособности оборудования ТЭЦ за пределами самой ТЭЦ.

В связи с большим количеством серверного оборудования, пользовательских приложений (толстый и тонкий клиент), а также каналов связи между ними возникла необходимость в разработке дополнительной подсистемы, обеспечивающей мониторинг работоспособности инфраструктуры ЦСТИ и диагностику основных компонентов и модулей системы.

Подсистема ИТ-мониторинга отслеживает работоспособность каналов связи и основного оборудования с помощью стандартных средств протокола ICMP. Кроме того, обрабатываются сообщения от активного сетевого оборудования, формируемые в соответствии со стандартом SNMP. Для каждого объекта, выбранного пользователем (или администратором системы),подсистема отображает текущие и ретроспективные данные о доступности узлов сети, о работе сетевых интерфейсов, о поступлении или отсутствии в БД данных от источников.

ЦСТИ реализован на базе продуктов Wonderware System Platform v4.0, предоставляющих полный набор сервисов для задач интеграции различных промышленных приложений, надежного хранения и удобного отображения информации. Платформа Wonderware позволяет производить поэтапное масштабирование и конфигурирование системы без необходимости замены существующих решений. Таким образом, за счет использования Wonderware System Platform v4.0 появилась возможность оперативно интегрировать большое количество источников технологической информации, а также обеспечить условия для дальнейшего развития системы за счет подключения новых объектов, наращивания ее функционала и интеграции в системы масштаба предприятия (EAM/ERP). Так, содержащаяся в ЦСТИ информация позволяет в будущем разрабатывать экспертные системы и имитационные модели для каждой ТЭЦ, рассчитывать более эффективные режимы работы ТЭЦ с целью оптимизации загрузки генерирующих мощностей.

Реализованная система в настоящее время находится в опытной эксплуатации. Ожидаемым результатом от ее внедрения является обеспечение:
- надежного и точного конт­роля параметров технологических процессов производства электро­энергии и тепла в режиме реального времени;
- сигнализации и оперативного извещения диспетчеров об отклонении значений выработки за установленные пределы;
автоматического расчета топливной составляющей в себестоимости электроэнергии для каждого часа, заявок для участия на БР и РСВ и рекомендаций по повышению эффективности работы ТЭЦ;
- мониторинга параметров работы ТЭЦ и оперативного персонала.

Внедрение Центра сбора и обработки технологической информации позволит повысить эффективность работы генерирующей компании «Квадра» в целом, планировать и оптимизировать загрузку оборудования, минимизировать производственные затраты, достич более высоких показателей работы на оптовом рынке электроэнергии и мощности и обеспечить стабильность развития компании.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(40)_2012

Горячев М. А., начальник управления по продаже электроэнергии и мощности ОАО «Квадра»,
Костин М. В., ведущий специалист отдела ИСУТП управления ИТ ОАО «Квадра», 
Мякишев П. В., главный инженер проекта ООО «Сумма технологий»,
компания «Сумма Технологий», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 334‑7225,