Норильско-Таймырской энергосистеме, которая, в силу географического расположения, работает автономно, предстоит интеграция с Единой энергетической системой России. Поэтому необходимо было провести ее модернизацию, построив системы удаленной передачи данных, соответствующие стандартам системного оператора. Российская компания АО «ТЯЖМАШ» разработала новые системы диспетчерского управления (АСДУ) и технологического учета (АСТУЭ), поставила всё необходимое оборудование и выполнила работы по установке систем, а также модернизировала диспетчерские пункты.
АО «ТЯЖМАШ», г. Сызрань, Самарская обл.
Включение территориально изолированных энергетических систем в состав ЕЭС
Норильско-Таймырская энергетическая компания (АО «НТЭК») обеспечивает электро- и теплоэнергией труднодоступный северный регион, расположенный за полярным кругом, в условиях вечной мерзлоты: г. Норильск, его районы Талнах и Кайеркан, г. Дудинку и другие населенные пункты, так или иначе связанные с деятельностью ПАО «ГМК «Норникель». Эта энергетическая система, в силу географического положения и суровых северных условий, технологически не связана с Единой энергетической системой России и функционирует автономно: во-первых, рассчитана только на свой регион, а во-вторых, подчиняется не системному оператору России, а собственному диспетчерскому центру в Норильске.
Однако к настоящему времени технологии связи достигли уровня развития, который дает возможность управлять объектами, расположенными в любых, самых удаленных и труднодоступных районах, – и это нашло отражение в законодательстве. В июне 2022 года был принят Федеральный закон № 174-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон „Об электроэнергетике”», согласно которому с 1 января 2024 года системный оператор будет осуществлять централизованное оперативно-диспетчерское управление не только Единой энергетической системой России, но и технологически изолированными территориальными электроэнергетическими системами, к которым относится и АО «НТЭК».
Данные изменения потребовали провести целый ряд мероприятий по включению Норильско-Таймырской энергосистемы в Единую российскую энергосистему. Одним из главных мероприятий стало внедрение современных автоматизированных систем, построенных на базе цифрового оборудования. Эту работу выполнила компания АО «ТЯЖМАШ» в рамках проекта «Создание автоматизированной системы диспетчерского управления электрических станций и сетей АО „НТЭК”».
АО «ТЯЖМАШ» известно как один из центров тяжелой промышленности России, участник строек на всех российских космодромах, производитель уникального оборудования высокого класса для ГЭС и АЭС, систем автоматического управления гидроагрегатами и всей ГЭС, грузоподъемных механизмов, радиотелескопов и многих других машин и сооружений, которые создаются не только для нашей страны, но и для реализации зарубежных проектов. Более чем за 80 лет своей истории предприятие значительно расширило область деятельности, включив в нее построение систем автоматизации. В Норильске компании потребовалось осуществить сложную задачу на действующем энергообъекте: модернизировать систему, которая десятки лет развивалась как автономная, достаточно сильно устарела и имеет дополнительные ограничения из-за географического положения.
Что было сделано
Специалистам АО «ТЯЖМАШ» предстояло построить две автоматизированные системы – диспетчерского управления (АСДУ) и технологического учета электроэнергии (АСТУЭ), а также переоборудовать центральный диспетчерский пункт, расположенный в Норильске (рис. 1).
Рис. 1. Структурная схема реализованных систем АСДУ и АСТУЭ (увеличить изображение)
Сбор данных должен осуществляться из разных населенных пунктов, расположенных относительно недалеко друг от друга, но в труднодоступной местности (вечная мерзлота, болота, ограниченность путей сообщения). Поэтому пришлось гибко подстраиваться под обстоятельства, используя для подключения электросчетчиков и других устройств полевого уровня самые разные виды связи, как уже работающие, так и новые: это могут быть GSM-модемы, медные провода стандарта SHDSL, коммутируемый доступ, высоковольтные линии, ВОЛС (в 2017 году в Норильск была проложена волоконно-оптическая линия связи). Для передачи данных со среднего уровня в диспетчерский пункт, на серверы АСДУ и АСТУЭ, могут быть использованы интерфейсы RS-485 и Ethernet, GSM-связь и другие проводные и беспроводные технологии, в частности, Open VPN – ВОЛС-канал, арендованный у интернет-провайдера МТС.
В целях модернизации системы в 2019–2022 годах была произведена масштабная замена оборудования. На нижнем (полевом) уровне вместо старых индукционных приборов учета электроэнергии с классом точности 2,0 были установлены отечественные цифровые приборы учета СЭТ-4ТМ класса точности 0,2 или 0,5. Всего заменено 1826 счетчиков. Приборы учета подключены к устройствам сбора и передачи данных (УСПД), передающим информацию на верхний уровень по технологической сети, частью которой они являются. Наряду со счетчиками на нижнем уровне были дополнительно установлены 1974 реле-повторителя, они обеспечивают подключение к АСДУ дополнительных дискретных сигналов по положению коммутационных аппаратов и срабатыванию защит.
На среднем (станционном) уровне более чем на сотне объектов (на ста трех подстанциях, в трех ТЭЦ и четырех диспетчерских пунктах) изношенные и морально устаревшие устройства телемеханики типа ВРТФ-3 и «Гранит» были заменены на современное оборудование: стойки телемеханики (СТМ), произведенные АО «ТЯЖМАШ» с применением контроллера АСДУ ARIS, продукта инженерной компании «Прософт-Системы» (г. Екатеринбург), и включенные в ограничительный перечень заказчика. Для трансляции данных на верхний уровень были реализованы резервные GSM-каналы.
Полной замене подвергся верхний (диспетчерский) уровень: здесь было установлено современное программное обеспечение АСДУ и АСТУ, а также внедрено новое аппаратное обеспечение (рис. 2). АСДУ построена на базе известного программного комплекса SCADA Simatic WinCC OA (v.3.16), а АСТУЭ – на базе программного комплекса «Энергосфера 8.1», производства ООО «Прософт-Системы». «Энергосфера 8.1» обеспечивает удаленный опрос электросчетчиков, определяет количество полученной и переданной электроэнергии на объектах, рассчитывает баланс электроэнергии по объекту, коэффициент мощности, а также обеспечивает удаленный доступ к приборам учета для снятия векторных диаграмм по присоединениям. Что касается аппаратного обеспечения, то диспетчерские в Норильске, Талнахе и Дудинке были заново оснащены серверами, автоматизированными рабочими местами (АРМ) и видеостенами. Для надежного функционирования всего этого оборудования была внедрена система бесперебойного питания от аккумуляторных батарей на основе промышленных ИБП, которая гарантирует не менее восьми часов работы при отсутствии внешнего электропитания.
Рис. 2. Центральный диспетчерский пункт в Норильске: а – до ремонта; б – после ремонта
Особенно большой объем работ был выполнен в центральном диспетчерском пункте в Норильске:
- демонтированы 60 комплектов устройств телемеханики ВРТФ-3;
- установлены два щита электропитания розеточных групп и освещения помещений диспетчерского пункта;
- установлен щит аварийного освещения (ЩАО);
- модернизирован щит электропитания (ЩП) оборудования телемеханики и ИБП;
- установлены пять систем гарантированного электропитания (СГП) для оборудования телемеханики ДП;
- установлены серверы АСДУ и АСТУЭ;
- проведен ремонт диспетчерского пункта с перепланировкой помещений;
- установлены кондиционеры для регулирования температуры в помещении аппаратной телемеханики.
Ключевые особенности новых систем
Резервирование. Одной из ключевых особенностей обеих систем, как диспетчерского управления, так и технологического учета, является резервирование, которое гарантирует их безотказную работу. Так, в АСДУ на уровне подстанций применены резервированные центральные процессоры контроллеров, а для каждого объекта в дополнение к основному каналу создан резервный канал связи с диспетчерским пунктом. В АСТУЭ на уровне подстанций применены резервированные центральные процессоры УСПД. Кроме того, технологическая система учета применяет общие с АСДУ резервированные каналы связи каждого контролируемого объекта с сервером учета.
Повышенная степень интеграции и безопасность передаваемой информации. Была проведена интеграция (то есть объединение в рамках АСДУ) существующих систем диспетчеризации на семи понизительных подстанциях (ГПП) по технологии OPC-туннелирования с использованием протокола МЭК 60870-5-104.
Визуализация данных в ПО реализована по стандартам системного оператора: вывод информации для ДЭС осуществляется в соответствии с СТО 56947007-25.040.70.101-2011 «Правила оформления нормальных схем электрических соединений подстанций и графического отображения информации посредством ПТК и АСУ ТП» (рис. 3).
Рис. 3. Примеры отображения информации (увеличить изображение)
Вся информация, собранная в электросетях, дублируется в СУБД Oracle серверов АСДУ ДП ЭС г. Норильска и ДП РЭС Талнаха, что отвечает требованиям правил оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, утвержденных Постановлением РФ № 854 от 27.12.2004.
Доступность данных для пользователей. В рамках АСДУ реализован веб-интерфейс, который позволяет получить доступ к ее данным без возможности телеуправления. Сходная функциональность предусмотрена в системе технологического учета: имеется веб-интерфейс, позволяющий клиентам получить учетные данные и отчетную документацию. АСТУЭ предоставляет следующие отчеты:
- «Учет электроэнергии», содержащий информацию по группам приборов учета приема, отпуска электроэнергии и приборов учета собственных нужд за сутки, декаду, месяц и другой период;
- «Коэффициент мощности» как по присоединениям, так и по объекту;
- «Баланс электроэнергии»: расчетные потери электроэнергии на установленном оборудовании (трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, ограничители напряжения, реакторы, трансформаторы собственных нужд и т. д.);
- «Справочник оборудования», отражающий перечень всего оборудования на объекте с указанием любой информации, требующей контроля (дата установки, серийный номер, дата поверки и т. д.) и, соответственно, планирования ремонтов, ревизий и замен.
Благодаря профессионализму специалистов АО «ТЯЖМАШ» все работы выполнены на высоком уровне. В результате проведенной модернизации системы значительно повысилась надежность и безопасность энергообъектов, удобство эксплуатации и технического обслуживания оборудования. В настоящее время модернизация систем управления АО «НТЭК» практически завершена.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 3(105)_2023
Д. Р. Волков, начальник ОП НПК,
С. О. Крупин, ведущий инженер-программист,
М. А. Тамаров, начальник отдела проектирования,
разработки электротехнического
и вспомогательного оборудования,
В. С. Чернавин, инженер-исследователь,
В. А. Федянин, заместитель начальника
отдела по разработке электротехнического
и вспомогательного оборудования,
обособленное подразделение Научно-
производственный комплекс
АО «ТЯЖМАШ» в г. Ульяновске,
тел.: +7 (8464) 37-8999 (доб. 14-60),
e-mail: npk@tyazhmash.com,
сайт: tyazhmash.com
_big.jpg'); "6(114)_small.jpg")
