SCADA-система для электроэнергетики “АТЛАНТ”

Создание системы диспетчеризации и визуализации с целью повышения эффективности и производительности технологического процесса (ТП) является актуальной задачей для современных промышленных предприятий. Особую актуальность эта задача приобретает в условиях проведения реконструкции на действующей подстанции. Внедрение должно осуществляться по детально проработанному плану производства работ. Этот план должен включать в себя все этапы внедрения: проектирование, непосредственно внедрение, гарантийное и постгарантийное обслуживание. ОАО “Ивэлектроналадка” имеет большой опыт в проведении подобных работ. 

Можно привести ряд подобных работ.

В 2003 г. фирма  выполнила работы по проектированию РЗ и АСУ для реконструкции ОРУ-500 кВ подстанции 500/110/10 кВ “Радуга”  ОАО "ФСК ЕЭС". 

В объем проекта вошли все подсистемы,  включая:

- цифровую систему управления, выполненную на контроллерах ВМ-9100 (Alstom) с использованием оптоволоконной кольцевой сети управления EFIP (Alstom);

- терминалы защит Micom Pxxx и Micom Мxxx (Alstom);

- системы связи и телемеханики на базе ETL (ABB).

Далее, реализуя “свой” проект, персонал ОАО “Ивэлектроналадка” выполнил “под ключ” электромонтажные и наладочные работы (включая изготовление шкафов с ЭМС-защитой) в сложных условиях реконструкции действующей подстанции. 

Положительный результат был обусловлен комплексным решением поставленной задачи и тесным сотрудничеством с МЭС Центра на всех этапах строительства. В настоящее время идут работы по реконструкции ОРУ-110 кВ этой подстанции. 

В 2004 году проводились работы на другом крупном объекте ОАО “ФСК ЕЭС” - подстанции 330/110/10 кВ “Бологое”, где ОАО “Ивэлектроналадка” выполняет работы по проектированию и наладке вторичной коммутации с использованием цифровых защит и системы управления. Проектом предусмотрено применение микропроцессорных устройств управления, защиты и автоматики различных фирм-производителей:

- АBB (терминалы серии REx5xx, контроллеры RTU, аппаратура связи серии ETL5xx);

- Alstom (терминалы серии Micom Pххх и Micom Мххх);

- Schneider Electric (выключатели серии Masterpact NTxx).

В 2005 году в сотрудничестве с объединением “Союзэлектроавтоматика” проводилось проектирование реконструкции АСУ ОРУ-220 кВ на Жигулевской ГЭС и на ПС 500 кВ “Вешкайма” и “Ключики”.

В 2006 году на нефтеперекачивающей станции Балтийской трубопроводной системы “Сестро-рецкая” выполнен полный комплекс работ по проектированию, монтажу и наладке АСУ энергохозяйства. 

Опыт проделанных работ показывает, что наиболее сложным при внедрении системы управления является разработка прикладного программного обеспечения (ПО). Приступая к разработке специализированного прикладного ПО для системы управления, системный интегратор или конечный пользователь может осуществлять программирование с использованием “традиционных” языков или использовать готовые инструментальные проблемно-ориентированные средства. Целесообразно идти по второму пути, приобретая, осваивая и адаптируя какой-либо готовый, уже апробированный, универсальный инструментарий. В качестве подобного инструментария используются SCADA-системы. При этом большое значение приобретает выбор SCADA-системы (исходя из требований и особенностей ТП). Этот выбор представляет собой достаточно трудную задачу, усложненную особенностями ТП и невозможностью оценки ряда критериев из-за недостатка информации. Также при выборе необходимо учитывать стоимостью внедрения и сопровождения системы. В связи с этим становится очевидным использование специализированных SCADA-систем, изначально нацеленных на решение определенных задач.

Одной из таких специализированных систем является SCADA “АТЛАНТ”, разработанная ОАО “Ивэлектроналадка” (г. Иваново), отличительной особенностью которой является ориентация на объекты электроэнергетики. Ввиду быстротечности переходных электрических процессов в электросетях к системам управления предъявляются дополнительные требования. В “АТЛАНТ” помимо основных функций, выполняемых всеми SCADA-системами, изначально заложены дополнительные функции и типовые алгоритмы работы с электрооборудованием и представлением собираемой информации, а также поддержка широкого круга терминалов защит РЗиА различных производителей (ABB, AREVA, Schneider, НПФ “Радиус”, НПО “ЭКРА”, НТЦ “Механотроника” и др.).

Преимущества применения специализированных систем в условиях рыночной экономики и жесткой конкуренции оправданы и  очевидны как для инжиниринговых компаний, так и для конечных пользователей (предприятий электроэнергетики).  Проявляются они в применении типовых готовых решений, сокращении сроков разработки, снижении ошибок на этапе разработки и внедрении, сокращении времени на обучение персонала; снижении издержек.

SCADA- “АТЛАНТ” представляет собой программно-технический комплекс. Один из вариантов исполнения технической части комплекса показан на рис. 1. 

Программно-технический комплекс “АТЛАНТ” имеет трехуровневую архитектуру. Нижний уровень образуют локальные устройства сопряжения с объектом (УСО) и цифровые устройства релейной защиты и автоматики (ЦРЗА). Средний уровень образуют базовые серверы системы, устройства синхронизации времени и компьютер-шлюз. Верхний уровень образуют автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов и сторонние SCADA-системы.

Функции централизованного сбора, хранения и передачи сигналов в системе выполняет один или несколько серверов. Количество серверов определяет степень надежности системы. Количество АРМ определяет степень удобства использования системы. В SCADA “АТЛАНТ” реализованы алгоритмы “горячего” резервирования, позволяющие в случае неисправности автоматически заменить основные элементы системы резервными (без вмешательства персонала), тем самым обеспечивающие постоянную работоспособность системы в целом.

В системе предусмотрена возможность использования удаленных АРМ, связь которых с системой может осуществляться с использованием различных каналов связи. Функции согласования удаленных АРМ и SCADA-систем с системой “АТЛАНТ” осуществляет компьютер-шлюз.

Данная структурная схема технического комплекса не является жесткой. Возможны различные варианты ее исполнения, например, использования одного сервера, совмещенного со шлюзом, или одной рабочей станцией, включающей в себя сервер, шлюз и АРМ. Различные варианты обеспечивают различную степень резервирования и надежности. 

Указанные функциональные элементы системы при типовом ее исполнении функционируют в сети Fast Ethernet (100MB/s). Для повышения надежности может использоваться Dual (двойной) Ethernet, а при наличии протяженных участков - оптоволоконная сеть. Связь с цифровыми устройствами защит выполняется по протоколам передачи данных, поддерживаемыми соответствующими терминалами. Сигналы, поступающие с управляемого объекта “сухими контактами”, обрабатываются системой посредством использования УСО.

На рис. 2 представлена общая структурная схема программного обеспечения SCADA “АТЛАНТ”. Программная часть системы “АТЛАНТ” представляет собой комплекс программных средств, основанных на технологии связывания и внедрения объектов для промышленной автоматизации ОРС (OLE for Process Control). Она предназначена для построения АСУ электрической и технологической частей как небольших, так и крупных энергетических  объектов. Система легко наращивается и масштабируется благодаря модульной архитектуре.

Для организации взаимодействия между человеком (оператором) и оборудованием, система “АТЛАНТ” предоставляет различные средства многофункционального человеко-машинного интерфейса, а именно: возможность отображения получаемой информации в виде мнемосхем, таблиц, графиков (трендов), панелей управления, панелей сигнализации. На дисплей может быть выведена аналоговая и дискретная информация, необходимая для адекватной оценки ситуации и управления объектом.

Конфигурирование АСУ “АТЛАНТ” является гибким и максимально упрощенным, что позволяет  производить инжиниринг системы с минимальными затратами времени. При этом конфигурирование системы доступно специалисту-энергетику, не имеющему навыков программирования. Все средства конфигурирования SCADA-системы “АТЛАНТ” предоставляются бесплатно. Система также имеет встроенную поддержку скриптовых языков программирования. Данная возможность позволяет производить любые математические и логические операции над поступающими данными в систему, что позволяет без труда расширить сервисные возможности системы.

Используемый человеко-машинный интерфейс должен обеспечивать определенный уровень защиты во избежание случайного или преднамеренного исполнения запрещенных операций. Гибко настраиваемая защита от несанкционированного доступа интегрирована во все интерфейсные элементы SCADA-системы “АТЛАНТ”, гарантируя полную безопасность исполнительной системы. Система защиты от несанкционированного доступа “АТЛАНТ” поз-   воляет назначить пользователям (операторам) различные права. Каждому пользователю назначаются свои регистрационное имя и пароль, которые он должен указывать для получения доступа к различным компонентам системы. Добавление и удаление пользователей, а также изменения прав существующих пользователей возможно без останова системы управления.

Подавляющее большинство SCADA-пакетов являются закрытыми, если речь идет о структуре данных, с которыми они работают. Для того чтобы получить доступ к данным в этих системах, необходимо воспользоваться специализированными пакетами разработчика, что зачастую невозможно. “АТЛАНТ” полностью поддерживает технологию ОРС, все собираемые данные хранятся в стандартных базах данных; осциллограммы хранятся  в международном формате  “COMTRADE”. Более того, существует возможность экспортировать данные в другие стандартные базы данных. Для совместимости со SCADA-системами, не поддерживающих технологию ОРС, в системе “АТЛАНТ” реализованы стандартные протоколы передачи данных (МЭК 61850, МЭК 60870-5-101, МЭК 60870-5-104, и др.).

Однако, не смотря на все преимущества специализированных систем, важным элементом успеха их внедрения, является качество поддержки со стороны разработчика и системного интегратора на всех этапах ее внедрения. ОАО “Ивэлектроналадка” имеет большой опыт внедрения систем управления на объектах электроэнергетики. Как показывает практика, наиболее эффективно внедрение систем управления происходит, когда оно увязывается в единый комплекс работ по реконструкции и внедрению релейной защиты и автоматики (РЗА) с привлечением специализированной инжиниринговой фирмы. В частности, такой комплексный подход к реконструкции РЗА и внедрению систем управления предлагает ОАО “Ивэлектроналадка”.

В качестве примеров практического использования системы “АТЛАНТ” можно привести проекты, выполненные для объектов ОАО “ФСК ЕЭС”, ОАО АК “Транснефть”, Трубопроводной системы Восточная Сибирь - Тихий океан (ВСТО) и др.

Также важным фактором успешного внедрения автоматизированной системы управления является обучение эксплуатационного персонала. Опыт применения SCADA-систем показывает, что успешность ее внедрения во многом зависит от реакции персонала, который будет эксплуатировать данную систему. Практика подтверждает, что недоучет влияния человеческого фактора и, следовательно, отсутствие специальной работы с персоналом в период адаптации новых автоматизированных систем может полностью поставить под угрозу реализацию проекта.

Специалисты ОАО “Ивэлектро-наладка” уделяют особое внимание вопросу обучения персонала. С 2003 г. SCADA-система “АТЛАНТ” применяется в учебном процессе Ивановского государственного энергетического университета (ИГЭУ), кафедры “Автоматизированного управления электроэнергетическими системами” и заслужила высокую оценку экспертов ИГЭУ. 

Д.Ю. Апухтин, А.А. Савинов, 

ОАО “Ивэлектроналадка”, г.Иваново,

тел: (4932) 230-230,

E-mail: office@ien.ru