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.

Инновационные решения построения систем телемеханики и программируемой электромагнитной блокировки на основе ПТК «ТМИУС КП»

Предлагаемые компанией ООО «ЦентрЭнергоАвтоматика» решения систем телемеханики и программируемой электромагнитной блокировки на базе ПТК «ТМИУС КП» – надежное и унифицированное, проверенное временем решение, основанное на применении высоконадежных контроллеров производства компаний MOXA и ICPDAS. Контроллеры и промышленные компьютеры базируются на высокопроизводительных платформах ARM и x86 и работают под управлением операционной системы Linux, что позволяет разрабатывать программное обеспечение с высокой степенью наследуемости и практически не прилагать усилий при переходе на новые платформы.

ООО «ЦентрЭнергоАвтоматика», г. Москва

Centr_avtom_logo.png


Одна из главных задач электроэнергетической компании состоит в том, чтобы обеспечить бесперебойное и надежное электроснабжение потребителей электрической энергии. Решить ее возможно только с помощью применения предельно надежного оборудования, систем, обеспечивающих безопасность производства оперативных переключений, а также систем автоматизированного контроля и управления.

Одним из направлений деятельности компании «ЦентрЭнергоАвтоматика» является разработка и внедрение систем телемеханики и программируемой электромагнитной блокировки ПТК «ТМИУС КП» на базе программируемых контроллеров uPAC‑7186EX, iPAC‑8841, LinPAC‑8781 и модулей ввода/вывода серийного производства компании ICPDAS, а также промышленных контроллеров и компьютеров производства MOXA. Крупнейшие компании, разработавшие и выпустившие данные устройства, являются мировыми лидерами по производству средств промышленной автоматизации. Их годовой объем составляет сотни тысяч единиц, оборудование признано во всем мире, имеет международный сертификат соответствия, массово используется в системах АСУ ТП в энергетике, на железнодорожном транспорте, в туннелях автомобильных дорог, оборонной промышленности и других сферах.

ПТК «ТМИУС КП» – система, обладающая как общепринятым функционалом телемеханики, так и функционалом программируемой электромагнитной блокировки (ЭМБ) разъединителей, представляющей собой одну из подсистем АСУ ТП подстанции и обеспечивающей повышение надежности, безопасности и безаварийности производства оперативных переключений. Мониторинг и диагностика системы состояния блок-контактов КСА приводов разъединителей обеспечивают выявление неисправных либо находящихся в неопределенном положении блок-контактов, что дает возможность быстро устранить неисправность и соответственно исключить необоснованное деблокирование приводов разъединителей оперативным персоналом.

ПТК «ТМИУС КП» соответствует всем требованиям, предъявляемым в настоящее время к системам телемеханики и оперативной блокировки для объектов электроэнергетики, и имеет широкие возможности для построения централизованных и распределенных систем. Один контроллер LinPAC‑8781 может быть расширен до 28 портов RS‑485 и двух портов Ethernet, чего более чем достаточно для любого типа подстанции 110 кВ. Имеются модули ввода дискретных сигналов как на 24 В, так и на 220 В постоянного тока.

На рис. 1 представлена структурная схема системы телемеханики в сочетании с программируемой блокировкой разъединителей.

Ris.1.png

Рис. 1. Структурная схема системы телемеханики и/или оперативной блокировки ПТК «ТМИУС КП»

ПТК «ТМИУС КП» успешно функционирует как система телемеханики более чем на 200 объектах. На большей их части комплекс выполняет еще и функцию оперативной блокировки, поскольку для ее создания достаточно всего лишь добавить модули дискретного вывода, реле, проложить кабельные линии связи до электромагнитных блок-замков и прописать логику управления оперативной блокировкой разъединителей. При комплексном подходе доля дополнительных затрат на внедрение программируемой электромагнитной блокировки составляет порядка 20–25 % от стои­мости затрат на реконструкцию системы телемеханики.

Построение систем телемеханики и программируемых блокировок разъединителей на основе одних и тех же программно-технических средств не только повышает надежность функционирования объекта в целом и обеспечивает выполнение требований к объему передаваемых режимных параметров, но и существенно снижает последующие эксплуатационные расходы энергосистем.

Основой программного обеспечения ПТК «ТМИУС КП» является мощное коммуникационное ядро, позволяющее производить сбор и передачу информации по неограниченному количеству каналов в различных протоколах. Поддерживаются протоколы:
- Modbus RTU/ASCII/TCP для устройств в роли Master;
- Modbus RTU/ASCII/TCP для устройств в роли Slave;
- МЭК 870-5-101/103/104 для сервера с возможностью считывания осциллограмм с устройств РЗА;
- МЭК 870-5-101/104 для клиента;
- FT 3, протоколы счетчиков и многие другие.

Кроме того, поддерживается «прозрачный» доступ к устройствам полевого уровня через TCP-канал.

Удобная и гибкая структура данных позволяет производить правильную организацию сигналов для отображения и передачи в другие системы, а встроенная система «дорасчета» и автоматизации дает возможность выполнять арифметические и логические операции с сигналами, вследствие чего успешно решаются прочие локальные задачи автоматизации.

При необходимости отображения информации через человеко-машинный интерфейс (HMI) возможно применение различных сред визуализации:
- вывод информации через веб-интерфейс контроллера, в том числе диспетчерских схем, графиков, списка событий, архивов аналоговых измерений;
- программное обеспечение рабочего места диспетчера на базе распространенного в энергетике графического редактора Модус 5.1 под ОС Windows. Используется как для АРМ оператора, так и для панельного компьютера;
- операторские панели Weintek, позволяющие достичь высокой степени кастомизации интерфейса, и широкие коммуникационные и программные возможности обеспечивают высокую степень интеграции в систему в целом.


Особенность и преимущества программно-технических решений системы

Большой жизненный цикл разработки программного обеспечения с правильно выбранной основой позволяет постепенно реализовывать множество полезных дополнительных функций при отлаженном ядре и базовом функционале, а использование новых технологий, таких как веб-интерфейс параметрирования системы, автоконфигурирование, «живое» дерево сигналов, автоматическая привязка сигналов к схеме, значительно повышает удобство и скорость работы.

Очевидным преимуществом системы на базе ОС Linux является возможность создания компактного образа операционной системы с минимальным набором программных средств, что позволяет даже на самых низкопроизводительных контроллерах иметь малое время загрузки и высокую скорость обработки информации. Например, время полной загрузки системы с программными модулями прикладного ПО контроллера LinPAC‑8781 с процессором AMD GEODE LX800 частотой 500 МГц – всего 12 секунд. При этом образ операционной системы является статическим и защищен от записи, что значительно повышает надежность необслуживаемой системы. Архивы баз данных хранятся, как правило, на внешних носителях, таких как CompactFlash, SD, USB или сетевые диски.

Другим преимуществом системы на базе ОС Linux является возможность переноса программного обеспечения на различные аппаратные платформы. Это позволяет оптимально выбрать аппаратное обеспечение с необходимым уровнем функциональных возможностей, надежности и гарантийных обязательств в зависимости от решаемых задач.

В таблице приведен оптимальный набор аппаратных решений в зависимости от решаемой задачи.

Таблица. Рекомендуемый выбор аппаратных решений для разных приложений

Tab.png


Интерфейс

Одним из важных компонентов ПТК «ТМИУС КП» является программное обеспечение конфигурирования и визуализации технологической информации и оперативной блокировки. Программное обеспечение создано с применением широко распространенного в электроэнергетике графического компонента ActiveX – редактора Модус 5.1, в силу чего система легко воспринимается обслуживающим персоналом заказчика. Программой предусмотрены алгоритмы диагностики состояния системы, наглядные табличные и графические формы отображения, подсистема автоматизированного конфигурирования логики управления и привязки базы сигналов положения коммутационных аппаратов и сигналов телеуправления блокировки к электрическим схемам объекта.

Пример различных схем программируемой блокировки проиллюстрирован на рис. 2 и 3.

Ris.2.png

Рис. 2. Конфигурирование системы оперативной блокировки


Ris.3.png

Рис. 3. Элемент схемы оперативной блокировки в системе визуализации ПТК «ТМИУС КП»

Также пользователю предлагается возможность конфигурирования и наладки системы через веб-интерфейс. Данное решение обеспечивает кросс-платформенность клиентского рабочего места и не требует установки дополнительного ПО. Веб-интерфейс также может использоваться как полноценное рабочее место диспетчера. Через веб-интерфейс доступны функции отображения графиков, однолинейной электрической схемы, журнала событий, ретроспективы телесигналов и телеизмерений.

На рис. 4 представлен фрагмент веб-интерфейса пользователя.

Ris.4.png

Рис. 4. Фрагмент веб-интерфейса пользователя ПТК «ТМИУС КП»

Шкафы на базе ПТК «ТМИУС КП» выпускаются как в напольном, так и навесном исполнении с возможностью оснащения оборудованием для поддержания микроклимата.

Функциональные возможности и широкая масштабируемость ПТК «ТМИУС КП» позволяют использовать его для многочисленных задач, таких как мониторинг щита постоянного тока, автоматизация реклоузеров, конвертор протоколов, ССПИ, сервер АСУ ТП подстанции, а низкая стоимость решения и невысокий порог вхождения для наладки значительно экономят средства.


Выводы

Предлагаемые компанией ООО «ЦентрЭнергоАвтоматика» решения базируются на следующих основных принципах: высокая надежность, низкие эксплуатационные издержки, унифицированная элементная база, признанная во всем мире, возможность поэтапного обновления элементной базы, замена устаревающего оборудования новым без дополнительного монтажа и замены конструктива шкафов.

Ris.5.png

Рис. 5. Шкаф оперативной блокировки


Ris.6.png

Рис. 6. Шкаф телемеханики 192 ТС, 224 ТУ


Внедрение ПТК «ТМИУС КП» – это надежное и унифицированное, проверенное временем решение, обеспечивающее:
- внедрение АСУ ТП и ее подсистем на основе одних и тех же программно-технических компонентов, что позволяет максимально повысить эффективность капиталовложений, сократить последующие эксплуатационные издержки;
- автоматизированное конфигурирование системы c использованием графического интерфейса, что сокращает время наладки. Заложенные при этом алгоритмы контроля в максимальной степени исключают возможные ошибки эксплуатационного персонала;
- передачу данных одновременно на несколько направлений в различных протоколах;
- визуализацию состояния блок-контактов коммутационных аппаратов и диагностику работы модулей системы, что сокращает время на устранение неисправностей;
- возможность удаленного параметрирования (конфигурирования) контроллеров системы;
- использование стандартных протоколов Modbus ASCII/RTU/TCP, МЭК 870-5-101/104, что дает широкие возможности для интеграции системы с другими смежными системами, включения новых устройств, наращивания и развития системы;
- использование стандартных, признанных во всем мире средств промышленной автоматизации, конфигурирование систем и формирование алгоритмов управления на уровне пользователя через веб-интерфейс, максимальную легкость в освоении технологии внедрения систем, что исключает критическую зависимость заказчика от поставщика программно-технических комплексов;
- реализацию информационного перекрестного взаимодействия систем телемеханики и программируемой блокировки, повышающего надежность телеуправления объектами;
- снижение расхода кабельной продукции.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(47)_2013

А. В. Игнашев, технический директор
ООО «ЦентрЭнергоАвтоматика», г. Москва,
тел.: (495) 234-7643,
www.cea-energo.ru