шала 0,04%. Этот показатель соответствует современным требованиям, предъявляемым к первич- ному регулированию частоты вращения.

Надежное функционирование регуляторов частоты и мощности ГТЭ-110 подтверждено длительной эксплуатацией на испытательном стенде при изменении нагрузок в диапазоне от 0 до 110 МВт и

работе как на жидком, так и на газообразном топливе1.

Âсостав системы регулирования ГТЭ-110 включен также регулятор температуры газов за турбиной, задание которого сравнивается с заданием регулятора мощности на селекторе минимума.

Âшироком диапазоне нагрузок задание регулятора температуры, выполняющего функции стерегущего, обычно больше задания регулятора мощности, поэтому он вступает в работу только при значительном повышении температуры газов за турбиной. В регуляторе температуры реализован ПИ-закон. На вход регулятора подается сигнал небаланса, образованный как разница между заданным значением температуры, которая корректируется в зависимости от температуры наружного воздуха, и средней температурой газов за турби-

ной, измеренной 20 термопарами. При расчете

1Результаты испытаний ГТЭ-110 на стенде Ивановской ГРЭС на жидком топливе Романов В. В., Филоненко А. А., Межибовский В. М. и др. – Теплоэнергетика, 2002, ¹ 9.

средней температуры учитываются достоверные измерения. Для повышения быстродействия регулятора выполнена компенсация инерционности термопар.

Выводы

1.Создана АСУ ТП ГТЭ-110 в составе АСУ ТП испытательного стенда на основе отечественных программно-технических средств ТПТС. Результаты ее эксплуатации в течение года на Ивановской ГРЭС полностью подтвердили выполнение всех требуемых функций управления газовой турбиной во всех режимах, в том числе выполнение автоматического пуска.

2.Результаты испытаний разработанной мик-

ропроцессорной системы регулирования ГТЭ-110 подтвердили выполнение современных требований к регулированию частоты и мощности в энергосистеме.

3.Эксплуатация ГТЭ-110 на испытательном стенде показала, что АСУ ТП обеспечила надежную работу во всем диапазоне нагрузок на жидком

èгазообразном топливах.

4.Впервые отработаны алгоритмы взаимодей-

ствия тиристорного пускового устройства и АСУ ТП на этапах пуска ГТЭ-110.

Современные автоматизированные системы управления энергообъектами

Горелик Т. Г., êàíä. òåõí. íàóê, Касаточкин А. А., Кумец И. E., инженеры

ОАО НИИПТ

До недавнего времени основной проблемой при создании больших интегрированных систем АСУ ТП являлась недостаточная мощность вычислительных средств (ВС), которые обеспечивали бы обработку больших потоков информации в допустимом промежутке времени. Это не позволяло обрабатывать данные, поступающие от оборудования с интервалом обновления 1 с или менее, в установившемся режиме и при возникновении аварийной ситуации.

В последнее время в связи с качественным изменением состава технических и программных средств вычислительной техники появилась возможность создания централизованной системы управления и контроля всего технологического цикла, осуществляющей решение всего круга задач сбора, обработки, передачи информации, а также управления объектом в режиме реального времени.

Такая система при одновременном подключе- нии пользователей различного ранга могла бы предоставлять необходимую для них информацию без нарушения работы модулей, контролирующих работу объекта. Система должна обладать дружественным для конечного пользователя интерфейсом и отображать данные в виде, удобном для восприятия, что становится возможным при использовании современных, мощных средств графического представления информации.

В основу общей идеологической концепции построения АСУ ТП положены следующие принципы, отработанные на различных энергетических объектах РАО “ЕЭС России” в условиях многолетней эксплуатации:

вся информация, поступающая от объекта, должна быть синхронизирована с точностью до 1 мс по отношению к абсолютному времени;

32

2003, ¹ 7

на уровне сервера должны производиться централизованная обработка и архивирование информации;

пользователь должен иметь доступ к оперативной информации, позволяющей качественно и количественно оценить состояние объекта или подсистемы;

при любом состоянии экрана (вызове любого видеокадра) дежурный должен получать оперативную информацию об изменении состояния любой из подсистем объекта в объеме, позволяющем ка- чественно оценить тяжесть и место аварийного нарушения;

вывод количественной информации при аварийном нарушении или смене режима должен производиться по требованию дежурного подачей однократного сигнала (нажатия клавишей) из любой видеоформы;

представление информации дежурному персоналу должно производиться с использованием всех современных средств отображения (изменение цветовой гаммы, вывод информации в графи- ческой, табличной и обобщенной форме, использование объемных изображений, использование аудиосредств и т.д.);

система должна обеспечивать возможность модификации видеоформ пользователем простыми средствами самостоятельно без изменения и переработки программного обеспечения;

в системе должно быть полностью исключено “навязывание” количественной информации дежурному, т.е. исключаются автоматически всплывающие меню, автоматическая смена видеокадров по событиям и др.

Исходя из сказанного, в НИИ постоянного тока разработан комплекс технических и программных средств “Венец”, предназначенный для атомных, тепловых и гидравлических электростанций, подстанций переменного и постоянного тока и систем электроснабжения промышленных предприятий.

Комплекс технических и программных средств позволяет:

производить сбор и регистрацию в реальном масштабе времени информации об аварийных и установившихся процессах с привязкой к астрономическому времени с точностью до 1 мс;

производить комплексную обработку информации;

архивировать информацию; отображать информацию в графических и таб-

личных формах; управлять энергетическим объектом.

Число контролируемых каналов в данной системе находится в следующих пределах.

Аналоговые сигналы:
нормального режима	16 – 1000
аварийного режима	16 – 1000

Дискретные сигналы:
типа сухой контакт	16 – 5000
управления	16 – 500

Комплекс АСУ ТП имеет трехуровневую структуру, изображенную на ðèñ. 1.

Верхний уровень представлен оборудованием локальной сети и персональными ЭВМ, обладающими ресурсами, достаточными для полного отображения информации о режиме и для управления объектом. Программное обеспечение работает под управлением MS WINDOWS NT 4.0 Workstation , которая имеет несколько степеней защиты от несанкционированного доступа и обеспечивает надежную и бесперебойную работу приложений.

Пользователь рабочей станции этого уровня благодаря специально разработанной “клиент-сер- верной” технологии имеет возможность для доступа к любой информации на уровне предоставленных ему прав. Это существенно снижает вероятность “случайного” сбоя системы по вине пользователя.

Поток данных на рабочую станцию (РС) регламентирует перечень тех подсистем, которые реально работают в данный момент на данном рабочем месте. Это освобождает ресурсы РС от анализа всего объема информации и позволяет вести эффективную обработку локальных задач. Мощные графические возможности MS WINDOWS NT 4.0 , MS Visual C++ 6.0 и MS Visual Basic 6.0 позволяют обеспечить вывод данных в удобном для восприятия виде.

В рамках системы предусмотрена возможность настройки системы отображения под конкретного пользователя, имеется система гибкого перепрограммирования функциональных клавиш, панелей управления и меню.

Средний уровень представлен выделенным СЕРВЕРОМ для централизованной обработки информации, ее хранения в архивах и выдачи по требованию соответствующих задач, запускаемых на рабочей станции. Для обеспечения оперативного предоставления данных конечным пользователям и для своевременной обработки и сортировки поступающей информации на сервере реализуются два вида хранения данных:

долговременный архив для занесения обработанных данных о работе всей системы. Объем хранимой информации регламентируется только желанием пользователя, поскольку он реализован на базе СУБД MS SQL SERVER 7.0 и возможна организация хранения данных на внешних носителях информации;

динамический архив для хранения данных о текущем состоянии системы. Он находится постоянно в оперативной памяти сервера и обеспечивает быстрый доступ к данным. Размер этого архива ограничен оперативной памятью сервера (реально он рассчитывается на несколько часов).

2003, ¹ 7

33

	Сервер АСУТП 1,2				ÀÐÌ
	Ethernet
	Магистраль СЕВ							GPS
	ÔÊ +		ÔÊ +			ÔÊ
	ÓÑÎ		ÓÑÎ
			ÖÐÇÀ			ÖÐÇÀ
			ÖÐÇÀ	ÖÐÇÀ			ÖÐÇÀ
	Входные каналы	ÖÐÇÀ	Входные каналы		ÖÐÇÀ	ÖÐÇÀ		ÖÐÇÀ
	(аналоговые, дискретные)ÖÐÇÀ ÖÐÇÀ ÖÐÇÀ					ÖÐÇÀ
	* ! !

Такой подход позволяет обеспечить быстрый доступ к данным при осуществлении контроля за работой системы в текущий момент и удобный доступ к долговременным архивам при анализе работы системы за длительный промежуток времени. Следует отметить, что современные СУБД и MS SQL SERVER 7.0 в их числе имеют высокую степень защиты данных как от сбоев в работе системы, так и от несанкционированного доступа. Сервер работает под управлением MS WINDOWS NT 4.0 Server .

Нижний уровень включает:

стойки (полустойки) с функциональными контроллерами (ФК);

устройства связи с объектом (УСО), выносные или совмещенные с ФК;

систему и сеть единого времени (СЕВ); нормирующие преобразователи и датчики

мгновенных значений тока и напряжения; комплект аппаратуры волоконно-оптической

связи; технологическую сеть УСО;

внешние устройства или подсистемы (цифровые защиты, счетчики электроэнергии, подсистемы диагностики).

Модули УСО, входящие в состав нижнего уровня, обеспечивают:

МАС – прием аналоговых сигналов тока5(20) мА с фильтрацией и привязкой ко времени; МДВ – прием дискретных сигналов напряжения от датчиков в виде открытого коллектора или “сухого” контакта с защитой от дребезга и привязкой их ко времени; опрос датчиков производится

постоянным напряжением 24 В (ток 10 мА); МЦО (состоит из двух частей) – многоканаль-

ный синхронный ввод и измерение быстропротекающих аналоговых сигналов напряжения (с измерительных трансформаторов) с привязкой ко времени и записью в буферное ОЗУ;

МДУ – вывод дискретных сигналов в виде замыкания контактов реле с защитой от ложного срабатывания;

МАУ – вывод аналоговых сигналов 0 – 20 мА. Нижний уровень обеспечивает коммутацию технологического оборудования с верхними уровнями системы, кроме того, на этом уровне проводятся первичная обработка и фильтрация данных и обработка управляющих воздействий с верхнего уровня. Учитывая это, ФК реализованы на базе промышленных ЭВМ с подходящими характеристиками эксплуатации (температура, влажность и т.д.), работающих под управлением ОС QNX . Это UNIX-подобная система с очень компактным

ядром и высокой производительностью.

34

2003, ¹ 7

Такая схема позволяет более рационально использовать ВС системы. Благодаря этому информация проходит несколько стадий обработки на всех уровнях. Это позволяет существенно уменьшить сетевой трафик при передаче данных, делает систему достаточно гибкой и дает возможность для быстрого реагирования на возникновение той или иной ситуации. Также преимуществом этого подхода является возможность контроля и управления за объектами, разнесенными на достаточно большое расстояние, что существенно облегчает работу обслуживающего персонала.

В состав комплекса входят следующие про-

граммные средства.

Программный комплекс осциллографирования. Разработанная структура технических средств позволила создать уникальное программное обеспечение, обеспечивающее наивысший уровень автоматизации обработки аварийной информации. Программное обеспечение позволяет:

производить сбор информации с частотой опроса от 42 мкс. Частота опроса может быть переменной величиной в зависимости от характера процессов, регистрируемых системой;

производить осциллографирование аналоговых сигналов в практически любом временном диапазоне. Продолжительность времени непрерывного осциллографирования определяется лишь объемом оперативной памяти в модуле;

получать дополнительную информацию от подсистем регистрации аналоговых сигналов установившегося режима, от цифровых защит (фирм ЭКРА и “Механотроника”) и других внешних устройств;

производить запуск по уставкам, превышение которых регистрируется контроллером, или от внешних устройств (типа УПО). Также возможна работа в режиме “предыстория”, при котором запуск осуществляется по инициативе сверху, по заранее сформированным логическим сигналам;

объединять на сервере отдельные осциллограммы в единые аварийные процессы по признаку общего интервала времени. В системе вполне возможна ситуация, когда осциллографирование по отдельным модулям началось и закончилось неодновременно. Обрабатывающая программа на сервере объединяет отдельные осциллограммы в единый блок для дальнейшего просмотра;

производить анализ и просмотр осциллограмм с помощью дружественного интерфейса программы “Осциллограф”, функционирующей на рабо-

чей станции диспетчера и службы РЗА.

Программный комплекс регистрации аварийных процессов (срабатывания защит и блин-

керов) позволяет регистрировать срабатывание дискретных сигналов от защит, устройств автоматики и коммутационной аппаратуры с точностью до 1 мкс. Такая точность, намного превышающая реально необходимую, достигается без увеличения стоимости аппаратуры. В состав комплекса входит

задача “Авария”, отображающая последовательность срабатывания защит и блинкеров и являющаяся удобным инструментом для работы инже-

нера-релейщика.

Программный комплекс регистрации переключений коммутационного оборудования ïî-

зволяет регистрировать срабатывание дискретных сигналов от выключателей, разъединителей, короткозамыкателей и прочего коммутационного

оборудования.

Программный комплекс по отображению информации в табличном и графическом виде

(ðèñ. 2) предоставляет возможность отображать получаемую аналоговую и дискретную информацию в виде таблиц или графиков (трендов). Таблицы и графики обладают легко настраиваемым, дружественным интерфейсом, позволяют выводить данные в абсолютных и относительных единицах, отображать краткие наименования и единицы измерения, менять цветовые настройки и настройки шрифтов.

В системе присутствует также “мастер” для создания таблиц и трендов, который связан с базой данных по аналоговым и дискретным сигналам и позволяет в рамках действующей системы легко

создавать и настраивать новые таблицы и тренды.

Программный комплекс по отображению информации в виде схемы – задача “ Мнемосхе-

ìà”. Используя широкие возможности, предоставляемые MS Visual C++ 6.0 и MS Visual Basic 6.0 в плане визуализации, в рамках системы предусмотрено создание практически любой мнемосхемы с возможностью организации “горячих зон”, доступа из мнемосхем к базам данных и с выводом на мнемосхемы динамической аналоговой и дискрет-

ной информации.

Программный комплекс архивирования информации предусматривает удобный интерфейс в виде временной оси для просмотра архивов и программные средства доступа как к долговремен-

ным, так и к динамическим архивам.

Программный комплекс дистанционного управления коммутационным оборудованием.

В рамках работы программного комплекса осуществляется не только управление коммутационной аппаратурой, но и контроль за правильностью действий персонала. В данном комплексе установлены система паролей, контролирующая доступ к программе, и система архивирования действий

персонала.

Комплекс логической обработки данных по критериям, заданным пользователем, является

одной из ключевых задач АСУ ТП среднего и верхнего уровней обработки информации. Принимая первичную информацию от функциональных контроллеров, комплекс программ осуществляет логическую обработку данных по произвольным, определяемым пользователем критериям на базе экспертных систем и логического анализа.

2003, ¹ 7

35

" ! ! +

Критериями могут служить как элементарные условия, как-то, выход сигналов за уставки, коммутационные операции, срабатывания защит и т.д., так и более сложные комплексные выражения, охватывающие одновременно несколько подсистем АСУ ТП. Основной целью при включении задачи в состав АСУ ТП подстанции является полу- чение некоторых обобщенных сообщений (системных и пользовательских), заранее определенных администратором системы, представляющих

особый интерес для различных служб подстанции. Ведомость событий. Программный комплекс

предусматривает регистрацию и отображение событий по всем подсистемам АСУ ТП. Они могут быть отображены как в виде элементарных событий, так и в обобщенном виде. Вывод событий на экран дисплея возможен в виде списков с сортировкой и комментариями по времени и типу события, в виде графиков и диаграмм, а также возможно подключение звуковых сигналов по типу собы-

тия и речевого вывода.

Ресурс оборудования. Технический контроль ресурса оборудования первичных цепей подстанции осуществляется в системе следующим образом.

Экспертная система в базе данных учитывает число включений и отключений выключателей, состояние защит и мгновенных значений токов в нормальном или в аварийном режиме, время и объем ремонтов, уровни перегрузки оборудования.

В базе знаний на основе опыта инженеров по эксплуатации собираются условия изменения ресурса оборудования и в зависимости от конкретных данных вырабатываются рекомендации по да-

льнейшей эксплуатации.

Программный комплекс для расчета режима и оценивания состояния разработан для по-

вышения надежности и качества исходной информации. Согласно теории оценивания состояния наиболее близких к истинным значений параметров установившегося режима можно достигнуть, минимизируя разницу между расчетными и измеренными значениями параметров. Комплекс осуществляет минимизацию ошибок измерений, диагностику исправности измерительного оборудования и расчет неизмеряемых параметров устано-

вившегося режима.

Программный комплекс для усреднения и дорасчета параметров установившегося режи-

36

2003, ¹ 7

ма “Логические датчики”. Задача “Логические датчики” разработана для проведения дополнительных расчетов по аналоговым сигналам без применения программирования. С помощью данной задачи можно производить расчет полной мощности, суммарной активной и реактивной мощности, производить усреднение фазных значений токов и напряжений, вычислять баланс мощностей, легко менять размерность выводимых в таблицы сигналов, организовать учет потребляемой и выдаваемой энергии (за час, за сутки, за произвольный ин-

тервал времени) и многое другое.

Программный комплекс для метрологиче- ской аттестации измерительных каналов “Метрология”. Задача “Метрология” разработана в це-

лях оптимизации проведения метрологической аттестации измерительных каналов АСУ ТП энергосистем, электрических и тепловых станций и подстанций.

Основные функции, выполняемые задачей: опрос измерительных каналов во время проведения метрологической аттестации, обработка результатов опроса измерительных каналов, создание архивов метрологической аттестации, формирование результирующего протокола метрологической аттестации за весь период времени по группам однотипных измерительных каналов с определением границ доверительного интервала погрешности, распечатка протоколов метрологической аттестации. Таким образом, задача “Метрология” представляет собой автоматизированное рабочее место инженера-метролога при проведении метрологи-

ческой аттестации измерительных каналов.

АРМ диспетчера и работников служб эксплуатации. В состав АРМ диспетчера входят такие

комплексы программ, как программа “Генератор отчетов”, “Суточная ведомость”, программа ведения документооборота “Бланки переключений”. Эти комплексы программ позволяют существенно облегчить работу диспетчеров и работников служб эксплуатации, так как позволяют создавать отчеты и формы различных видов, таких, например, как суточная ведомость, ведомость событий, бланки

переключений, должностные инструкции и т.д.

Программный комплекс для управления цифровыми защитами. В состав программного

комплекса входит как общая мнемосхема расположения и состояния всех цифровых защит, с привязкой к объекту, так и диалоговые окна, создающие удобный интерфейс для настройки параметров защит (уставки, маски, ключи и т.д.) и для просмотра аналоговой и дискретной информации, получаемой от защит. При доступе к системе управления цифровыми защитами предусмотрена система паролей.

Основные отличительные особенности системы “Венец”.

Система единого времени позволяет синхронизировать все процессы опроса с точностью в 1 мс. Подключение к навигационным системам GPS или “Глонас” позволяет синхронизировать процессы опроса по отношению к абсолютному времени. Благодаря такой схеме синхронизации системы становится возможным контролировать и проводить анализ работы удаленных модулей с высокой степенью точности. Также появляется возможность проведения сравнительных анализов процессов на различных станциях в единый момент времени, так как передача временных сигналов производится через спутниковую сеть с высокой точностью.

Модульный принцип компоновки комплекса позволяет потребителю из полного набора техни- ческих средств выбрать необходимое, что может существенно сказаться на стоимости системы. При этом сохраняется возможность расширения системы в дальнейшем.

Обмен информацией с внешними подсистемами дает возможность обмениваться информацией:

ñцифровыми защитами (фирм ЭКРА, “Механотроника”, “Радиус” и т.д.);

ñсистемами учета и контроля электроэнергии. Это является достаточно уникальной возмож-

ностью, так как производители подобного оборудования не всегда предоставляют программные средства для дистанционного контроля и управления или же предоставляют средства, которые несовместимы с оборудованием других производителей.

Обмен информацией по локальной сети АСУ ТП, модемным и радиоканалам связи позволяет обмениваться по стандартным протоколам информацией с пунктами диспетчерского управления более высокого уровня.

Дистанционное управление коммутационным оборудованием позволяет производить коммутации выключателей, разъединителей, короткозамыкателей прямо с пульта диспетчерского управления.

Программно-технический комплекс реализован на базе технических средств отечественных и зарубежных производителей. Программное обеспечение работает под управлением ОС MS WINDOWS NT 4.0 Server , MS WINDOWS NT 4.0 Workstation , QNX , программные модули реализованы с применением современных информационных технологий, коммутация рабочих мест по ЛВС по протоколу TCP/IP на основе технологии Ethernet или Fast Ethernet. Комплекс разработан на высоком современном уровне и не уступает зарубежным аналогам, а по некоторым параметрам превосходит их.

2003, ¹ 7

37