1.2 Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС «Ухтинская»
1.2.1 Цель создания АСУ-ЭС
Целью разработки является создание интегрированной АСУ ТП, объединяющей в единое целое АСУ электрической и теплотехнической частей электростанции, подсистему электроснабжения объектов КС, чтобы обеспечить устойчивую работу электростанции, объектов электроснабжения КС "Ухтинская" и прилегающего энергорайона в нормальных, аварийных и после аварийных режимах.
Для достижения указанной цели АСУ ТП должна решить задачи:
- обеспечения обмена информацией в реальном масштабе времени между уровнями и подсистемами АСУ ТП и системой управления КС "Ухтинская",
- повышения надежности и экономичности работы оборудования за счет оптимизации технологических процессов, сокращения времени обнаружения неисправностей за счет диагностики и информации об отказах, уменьшения времени простоев оборудования после аварийных остановов и в ремонте,
- улучшения условий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет повышения информированности о ходе технологических процессов и работе оборудования, качества формирования и анализа оперативной и архивной документации,
- обеспечения высокого уровня автоматизации контроля и управления технологическими процессами и защиты оборудования за счет высокой надежности АСУ ТП на базе микропроцессорной техники.
1.2.2 Краткая характеристика объектов автоматизации
Объектами управления и контроля АСУ ТП ЭСН являются следующие основные группы оборудования:
- шесть функциональных групп оборудования локальных энергоблоков на базе газотурбогенератора ГТГ-1800 и трехфазных синхронных генераторов с выходным напряжением 10,5 кВ,
- общестанционное оборудование технологических и инженерных систем ЭСН, система вентиляции производственных и административно-хозяйственных помещений, система заполнения маслобаков ГТГ, пожарная сигнализация, система контроля загазованности помещений, система коммерческого учета расхода газа,
- ЗРУ-10кВ.
- КТП-10/0.4 кВ ЭСН.
- КТП-10/0.4 кВ ПЭБ.
- КТП-10/0,4 кВ АВО газа.
- КТП-10/0,4 кВ зоны СПК.
- Аварийный дизель-генератор КТП ЭСН.
- Аварийный дизель-генератор КТП ПЭБ.
- Щит постоянного тока (ЩПТ).
АСУ ТП должна обеспечивать передачу на ДП КС "Ухтинская" сигналов аварийной и предупредительной сигнализации от объектов электроснабжения.
Вся аппаратура верхнего уровня должна располагаться в помещении ГЩУ электростанции (диспетчерская N3).
1.2.3 Основные функции АСУ-ЭС
1. Управление выключателями ЗРУ-10 кВ, за исключением выключателей, на которых производится синхронизация. Синхронизация выполнена на выключателях генераторов, секционном и вводных и управление ими осуществляется с панелей управления, расположенных на главном щите управления. Предусмотрены два вида синхронизации: точная ручная синхронизация с блокировкой от несинхронных включении и автоматическая синхронизация.
2. Управление главными выключателями 0,4 кВ (вводными, секционным, аварийного ввода). КТП ЭСН, КТП ПЭБ, КТП АВО газа, КТП зоны СПК, аварийными дизель-генераторами 0,4 кВ.
3. Отображение текущего состояния электрической части (мнемосхемы ЭСН, ЗРУ, КТП аварийных дизель-генераторов) с непрерывным указанием наиболее важных параметров.
4. Предупредительная и аварийная сигнализация.
5. Обработка информации, получаемой от цифровых защит Sepam 2000 по протоколу Modbus и блоков УСО.
6. Контроль ЩПТ, режима аккумуляторной батареи, состояния подзарядных агрегатов.
7. Коммерческий и технический учет электроэнергии.
8. Обработка и вывод на экран дисплея информации о событиях в текстовой (табличной) и графической формах.
9. Формирование базы данных, ведение суточной ведомости, сменной ведомости, ведомости событий, архива.
10. Связь с технологической АСУ. В технологическую АСУ предается информация о состоянии электрической части, о выработке и расходе электроэнергии.
11. Передача информации о выработке и расходе электроэнергии в энергоучетную организацию.
1.2.4 Разработка верхнего уровня АСУ-ЭС
На верхнем уровне АСУ предусмотрено пять рабочих мест:
- рабочее место оператора (№ 1);
- рабочее место ДИСа (№ 2);
- рабочее место инженера-релейщика (№ 3);
- рабочее место инженера-программиста (№ 4);
- ДП КС (№ 5).
На рабочих местах № 1 – № 4 отображаются мнемосхема, предупредительная и аварийная сигнализации; лист событий и т.д.
На рабочем месте № 1 – возможно управление выключателями (за исключением главных), квитирование событии аварийной и предупредительной сигнализацией.
На рабочем месте № 3 – вывод осциллограмм для анализов работы, ввод и коррекция уставок защит, разбор аварий.
На рабочем месте № 4 – изменение конфигурации системы, анализ работоспособности и выявление неисправностей.
На рабочем месте № 5 – предупредительная и аварийная сигнализация.
На ГЩУ располагаются панели управления, на которых смонтированы: ключи управления, сигнализация выключателей; управление мощности генераторов; центральная сигнализация всего объекта. Панели управления предназначены для управления выключателями вводов, секционным и генераторными.
На панелях управления выключателями вводов и секционным располагаются: все ключи управления выключателями; переключатели синхронизации; кнопки ввода/вывода, делительной защиты; устройства сигнализации.
На панелях управления генераторами располагаются: ключи управления выключателями; управление возбуждением, активной к реактивной мощностью генераторов; переключатели синхронизации; измерительные приборы; устройства сигнализации.
На панели центральной сигнализации и синхронизации располагаются приборы центральной сигнализации всего объекта, колонка синхронизации и автосинхронизатор УТС-3, переключатели синхронизации, а также переключатели ввода рабочего и резервного питания оперативного тока этой панели.
1.2.5 Нижний уровень АСУ-ЭС
Нижний уровень АСУ состоит из:
1. Цифровых свободно программируемых блоков Sepam 2000;
2. Специальных блоков УСО.
Блоки Sepam 2000 осуществляют полный сбор, обработку и хранение информации по присоединению, а также по последовательному каналу связи передают информацию в АСУ. Через терминалы защит Sepam 2000 осуществляется также управление выключателями (кроме присоединений, на которых осуществляется синхронизация). Блоки УСО используются в качестве вспомогательных устройств и собирают информацию, которую не могут собрать блоки Sepam 2000. В КТП блоки УСО являются основными устройствами сбора данных, так как там нет цифровых защит. Блоки УСО предназначены для сбора дискретной и аналоговой информации, управления главными выключателями КТП-10/0,4 кВ, а также информации о положении заземляющих ножей и тележек выключателей.
Устройства УСО выполняются на базе контроллеров RTU-211 фирмы АББ и запитываются от ЩПТ 220 В. В качестве логического протокола связи УСО с АСУ используется стандартный протокол RP-570; у терминалов Sepam 2000 – протокол связи Modbus. Информация нижнего уровня АСУ от устройств УСО и терминалов защит поступает на сервер системы – базовый компьютер и заносится в его базу данных. Связь нижнего уровня АСУ с базовым компьютером осуществляется по оптическим каналам связи, которые позволяют устранить влияние электромагнитных полей на входы устройств нижнего и верхнего уровней. Преобразование электрических сигналов в оптические производятся посредством оптоэлектрических преобразователей SPA- ZC17.
Для технического учета электрической энергии используются вычисляемые в реле значения активной и реактивной мощности.
1.3 Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС-10
1.3.1 Цель создания АСУ-ЭС
Целью разработки АСУ-ЭС является создание системы решающей следующие задачи:
- обеспечение высокого уровня автоматизации контроля, управления и защиты электрооборудования за счет высокой надежности АСУ на базе микропроцессорной техники,
- повышения надежности и экономичности работы оборудования за счет оптимизации технологических процессов, сокращения времени обнаружения неисправностей за счет диагностики и информации об отказах, уменьшения времени простоев оборудования после аварийных остановов и в ремонте,
- улучшение условий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет повышения информированности о ходе технологических процессов и работе оборудования, качества формирования и анализа оперативной и архивной документации,
- обеспечение обмена информацией в реальном масштабе времени с более высоким уровнем АСУ-Э (связь с диспетчерской N1), через которую осуществляется связь с уровнем АСУ ТП.
Автоматизированная система управления электроснабжением КС-10 представлена на выносном чертеже 2.
Краткая характеристика объектов автоматизации
Объектами автоматизации являются:
- центральная распределительная подстанция (ЦРП-10 кВ);
- КТП-10/0,4 кВ цеха №1 (ТП-1), АДЭС АС-630;
- КТП-10/0,4 кВ цеха №2 (ТП-2), АДЭС КАС-500;
- КТП-10/0,4 кВ цеха №2 (ТП-3), АДЭС КАС-500;
- КТП-10/0,4 кВ цеха №3 (ТП-6), АДЭС АС-630;
- КТП-10/0,4 кВ цеха №4 (ТП-8), АДЭС АС-630;
- КТП-10/0,4 кВ цеха №4 (ТП-9), АДЭС АС-630;
- КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №1 (ТП-14);
- КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №2 (ТП-15);
- КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №3 (ТП-4);
- КТП-10/0,4 кВ АВО газа цеха №4 (ТП-10);
- КТП-10/0,4 кВ ТНС-1 (ТП-11), АДЭС КАС-500;
- КТП-10/0,4 кВ участка текущего ремонта (ТП-250);
- КТП-10/0,4 кВ в районе насосной 2-го подъема (ТП-16).