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.

ПТК для Саяно-Шушенской и Майнской ГЭС

В статье рассмотрены основные функциональные возможности ПТК электрогидравлического регулятора и ПТК маслонапорной установки, предназначенных для гидроагрегата Майнской ГЭС и изготовленных в рамках работ по модернизации АСУ ТП Саяно-Шушенской и Майнской ГЭС.

ООО “НПФ “Ракурс”, г. Санкт-Петербург

Rakurs_site.gif

В марте 2007 г. специалисты НПФ “Ракурс” в присутствии представителя заказчика успешно провели предпоставочные испытания ПТК электрогидравлического регулятора (ПТК ЭГР) и ПТК для маслонапорной установки (ПТК МНУ), предназначенных для гидроагрегата Майнской ГЭС и изготовленных в рамках работ по масштабной модернизации АСУ ТП Саяно-Шушенской и Майнской ГЭС. ПТК выполнены на базе ПЛК фирмы “OMRON”. 


ПТК регулятора частоты и активной мощности для гидравлических турбин 

ПТК ЭГР предназначен для ведения режимов агрегата ГЭС по активной мощности и частоте как в составе станционной АСУ, так и при приеме команд от дежурного инженера станции. Выполняет функции формирования сигналов включения механизмов третьей и четвертой ступеней гидромеханических (противоразгонных) защит агрегата. Обеспечивает управление всеми типами электрогидравлических следящих систем приводов регулирующих органов гидравлических турбин. 

Структура и состав использованных при проектировании программно-аппаратных средств обеспечивают (рис. 1.):
- полное аппаратное дублирование всех элементов, участвующих в формировании управляющих функций ПТК;
- двойную гальваническую изоляцию внутренних цепей контроллеров от внешних цепей устройств связи с объектом;
- аппаратные и программные средства самодиагностики, выявления и локализации неисправностей и ввода резерва;
- формирование предупредительных сигналов и доступ к информации о состоянии объекта управления и функциональных блоков с установленного на передней панели ПТК монитора;
- непрерывную передачу данных о состоянии объекта и управляющих воздействиях в АСУ ТП ГЭС.

 1.gif
 Рис. 1. Структура и состав использованных при проектировании программно-аппаратных средств

Кроме того, регулятор обеспечивает:
- двухступенчатый (интенсивный разгон - торможение разгона) программный пуск агрегата с автоматическим выходом на подсинхронную (с заданным скольжением относительно сети) скорость вращения и дальнейшее устойчивое поддержание этого скольжения;
- автоматический набор с выбранной скоростью заданного уровня (0…100%) мощности или величины открытия направляющего аппарата (после включения в сеть);
- отработку задания верхнего уровня по командам “Больше”, “Меньше” и устойчивое поддержание заданного уровня нагрузки (без учета участия в стабилизации частоты);
- участие в регулировании частоты в энергосистеме  с заданным статизмом, устанавливаемым в процентном соотношении отклонения частоты к относительным единицам открытия или отклонения частоты к относительным единицам мощности агрегата или  отклонение частоты (Гц) к приращению мощности в МВт;
- автоматический переход в режим регулирования частоты вращения с заранее заданным статизмом и отключением корректора мощности в случае отклонения частоты в энергосистеме за некоторые установленные пределы;
- формирование оценки повышенной степени колебательности переходных процессов в режиме стабилизации частоты;
- автоматический переход в режим синхронного компенсатора и обратно;
- трехпараметрическое формирование комбинаторной зависимости (по открытию направляющего аппарата, действующему напору и электрической активной мощности агрегата) в случае поворотно-лопастных турбин;
- возможность автоматической коррекции комбинаторной зависимости по критерию минимальной энергии вибрации машины; 
- пропорционально-импульсное управление главным золотником сервомотора рабочего колеса поворотно-лопастной турбины, обеспечивающее его установку в среднее положение после разворота лопастей на требуемый угол; 
- рациональное управление группами сопел и отсекателем ковшевой турбины для повышения экономичности и улучшения динамики процесса управления;
- ручное управление регулирующими органами турбины. 


Система управления маслонапорной установкой ПТК МНУ

ПТК МНУ предназначен для поддержания параметров рабочей жидкости (масла) гидравлических усилителей системы управления в пределах, обеспечивающих выполнение гарантий регулирования.

Структура и состав использованных при проектировании программно-аппаратных средств обеспечивают:
- резервирование системы питания ПТК, аналоговых датчиков давления МНУ;
- двойную гальваническую изоляцию внутренних цепей контроллера от внешних цепей устройств связи с объектом;
- возможности самодиагностики, выявления и локализации неисправностей и ввода резерва;
- формирование предупредительных сигналов и доступ к информации о состоянии объекта управления и функциональных блоков с установленного на передней панели ПТК монитора;
- непрерывную передачу данных о состоянии объекта и управляющих воздействиях в АСУ ТП ГЭС.
 
2.gif
 Рис. 2. Система управления маслонапорной установкой ПТК МНУ

Контур поддержания давления ПТК МНУ обеспечивает: 
- автоматическое управление подачей масла при прерывистом и непрерывном режиме работы  насосов (управление подачей масла осуществляется посредством открытия/закрытия клапанов рециркуляции без пуска-останова насосов);
- ручной или автоматический выбор очередности пуска насосов в соответствии с установленными с пульта приоритетами или с автоматически изменяющимися приоритетами по критериям: равномерного распределения приоритетов по времени, равномерного использования моторесурса насосов или одинакового числа пусков;
- ручной режим работы для любого из насосов с его автоматическим отключением при выходе давления или уровня масла в аккумуляторе за предельно допустимые значения;
- работу с двумя датчиками давления и автоматический переход при неисправности с основного датчика давления на резервный;
- выработку предупредительных сигналов при наличии признаков параметрического отказа одного из датчиков давления;
- кратковременную работу с использованием отметок включения/отключения насосов по уровню при отказе обоих датчиков давления;
- необходимый объем масла в аккумуляторе поддерживается за счет подачи воздуха высокого давления в воздушный объем аккумулятора. При этом возможно использование одного из двух законов включения/отключения клапана: по уровню масла, независимо от величины давления (используется, когда давление в магистрали воздуха высокого давления всегда выше, чем в аккумуляторе) или по линейной комбинации отклонения уровня и давления от номинальных (используется, когда давление в магистрали воздуха высокого давления равно среднему давлению в аккумуляторе или когда требуется более высокая точность поддержания уровня).

Поддержание материального баланса масла в контуре рабочей жидкости регулятора осуществляется управлением лекажным насосом, включаемым по мере накопления утечек масла в баке лекажного агрегата. Управление прокачкой охлаждающей воды через маслоохладитель в зависимости от температуры масла в сливном баке позволяет поддерживать его физические свойства на уровне, требуемом для устойчивой работы исполнительной системы.

ПТК МНУ формирует предупредительные и аварийные сигналы при отклонениях давления и запасов рабочей жидкости в аккумуляторе, о неисправностях и отказах насосов и клапанов рециркуляции для системы гидромеханических защит агрегата.

Программная составляющая ПТК МНУ и ЭГР позволяет:
- разрабатывать программы контроллеров на технологическом языке релейной логики, соответствующему стандарту IEC3111-3;
- отлаживать программы в режиме on-line с возможностью изменения программы “на лету” без перезагрузки контроллера;
- диагностировать состояние: входных дискретных сигналов с фиксацией ошибки при расхождении состояния сигналов в двух резервированных контроллерах; аналоговых сигналов с фиксацией ошибки при обрыве сигнала либо при коротком замыкании сигнала;
- программную коррекцию (калибровку) аналоговых сигналов;
- выводить на терминал переходные процессы основных параметров в виде графиков (функция многоканального мини-осциллографа с памятью);
- задавать уставки закона поддержания давления в аккумуляторе МНУ и стабилизации частоты и управления мощностью ЭГР, тем самым меняя качество переходных процессов. Доступ к уставкам разрешен только после регистрации в системе, путем ввода пароля;
- синхронизировать время в контроллерах ПТК с системой единого времени АСУ ТП ГЭС;
- вести архив событий в пространстве единого времени АСУ ТП ГЭС с точностью регистрации событий 1 мc и  установить время опроса дискретных каналов до 5 мc.

Выполняемые функции и законы поддержания давления, температуры и запасов масла в аккумуляторе МНУ, а также  формируемые ЭГР законы стабилизации частоты и управления мощностью в части применяемых алгоритмов и точности их реализации удовлетворяют требованиям МЭК60308: 1998-10 и МЭК61362: 1998-03. Все основные аналоговые сигналы регулятора проверяются РОСТЕСТом.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(15)_2007

А.С. Мисюль, ООО “НПФ Ракурс”, г. Санкт-Петербург,
тел: (812) 702-47-51,
e-mail: market@rakurs.com