Телемеханика электрических сетей реферат

Обновлено: 04.07.2024

Главной особенностью систем телемеханики является наличие устройств, обеспечивающих передачу информации на большие расстояния. При этом необходимо, чтобы модули телеуправления получали как можно менее искажённую информацию. В условиях значительной территориальной разобщённости элементов энергосистем и наличия значительного количества помех это создаёт наибольшую проблему для работы системы телемеханики.

Содержание работы

Введение 3
1 Применение систем телемеханики Siemens в энергетике 5
2 Система телемеханики "ОМЬ" 12
3 Система автоматизации ПС iSCS 15
Заключение 17
Библиографический список 18

Файлы: 1 файл

СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ В ЭНЕРГЕТИКЕ (ОБЗОР).docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ В ЭНЕРГЕТИКЕ (ОБЗОР)

Студентка гр. 48 В

______В. Ю. Ильман

доцент кафедры ЭЖТ

______ И. Е. Чертков

УДК 621.311: 621.314.632: 621.331

Реферат содержит 18 страниц, 2 рисунка, 2 таблицы, 6 источников.

Системы телемеханики, железнодорожный транспорт, крупные промышленные предприятия, энергетическая отрасль, модули телеуправления, модули телесигнализации, системы телеизмерения, модули передачи данных, программное обеспечение.

Цель исследования – найти и рассмотреть существующие системы телемеханики, применяемые в энергетике, обобщить знания по ним, выявить их достоинства и недостатки.

В работе перечислены системы телемеханики, применяемые в энергетике и электроснабжении в частности, существовавшие раньше, а также существующие в наши дни; изображены их схемы; перечислены особенности; приведены общие сведения; дана некоторая информация об их изготовителях; сделан обзор их функций и практического применения.

1 Применение систем телемеханики Siemens в энергетике 5

2 Система телемеханики "ОМЬ" 12

3 Система автоматизации ПС iSCS 15

Библиографический список 18

Введение

Системы телемеханики получили значительное применение в производственных отраслях, где остро стоит вопрос организации централизованного управления территориально удалёнными системами. Это железнодорожный транспорт, крупные промышленные предприятия, энергетическая отрасль и т. д.

Особо важную роль играют модули телеуправления, модули телесигнализации и так называемые контроллеры присоединения именно в энергетической отрасли, которую можно смело назвать уникальной по сравнению со всеми другими производственными отраслями. Ведь нигде, ни в одном другом производстве нет настолько чёткой и согласованной деятельности между поставщиками и потребителями готовой продукции.

Так как продукцией является электроэнергия, то все крупные производители и потребители должны быть объединены в единую систему. Если взять Россию, то в ЕЭС входят сотни электростанций, которые расположены на территории 8 часовых поясов. При этом их общая мощность превышает 170 ГВт. Для решения задач управления и координации энергетических систем необходимы современная автоматика и телемеханика.

Давайте рассмотрим, какие системы телемеханики применяются в энергетике, и их классификацию. В первую очередь разберёмся, чем автоматика и телемеханика различаются между собой.

По заложенным в них функциям и типу передаваемых данных системы телемеханики, применяемые в энергетической отрасли, классифицируются на:

- модули телеуправления, управляющие отдельными единицами оборудования или целыми комплексами;

- модули телесигнализации, на которые возложена функция дистанционного контроля состояния и положения объектов;

- системы телеизмерения, проверяющие показатели различных величин;

- модули передачи данных, предназначенные для передачи на расстояние информации об управляемых объектах в цифровой или другой форме.

Если говорить в общем, то все системы телемеханики представляют собой системы передачи данных. В них содержится совокупность технических средств (модули телесигнализации, управления, модули телеизмерения, модули дискретной сигнализации и т. д.), которые должны обеспечить передачу информации от источника к рабочему органу и выполнение всех возложенных на неё функций.

Специфическими особенностями телемеханики являются:

удалённость объектов контроля и управления;
необходимость высокой точности передачи измеряемых величин;
недопустимость большого запаздывания сигналов;
высокая надёжность передачи команд управления;
высокая степень автоматизации процессов сбора информации.

Важным показателем, которым должны обладать автоматика и телемеханика, является доступность совокупной стоимости владения, куда входит стоимость самой системы и её эксплуатации.

1 Применение систем телемеханики Siemens в энергетике

Задачи управления режимами работы единой энергосистемы и обеспечение ее надежного функционирования и устойчивого развития предъявляют серьезные требования к системам обмена технологической информацией, которые в профессиональной среде принято называть системами телемеханики. Системный оператор единой энергетической системы России, осуществляющий функции диспетчерско-технологического управления, четко регламентирует основные технические и функциональные характеристики систем обмена технологической информацией для всех участников балансирующего рынка электроэнергии.

Эти требования послужили причиной массовой замены систем телемеханики электростанций, так как отечественные системы телеметрии, созданные 20-30 лет назад, безнадежно морально устарели, физически изношены и не подлежали модернизации.

Ключевыми критериями при выборе системы телемеханики являются функциональная полнота, надежность работы оборудования и программного обеспечения, совокупная стоимость владения (цена системы и ее обслуживания). Важной характеристикой функциональных возможностей системы телемеханики является спектр поддерживаемых ею протоколов обмена данными. В Советском Союзе, а затем и в России получили распространение такие протоколы телемеханики, как АИСТ (RPT), ТМ-512, ГРАНИТ, ТМ-800А, КОМПАС, УТК-1, УТМ-7. Некоторые производители систем телемеханики поддержку этих национальных протоколов позиционируют как неоспоримое преимущество, что в наши дни уже не совсем верно. Не обсуждая технические преимущества и недостатки данных протоколов, отметим, что они не отвечают принципам открытости и стандартизации интерфейсов. Гораздо более перспективными в этом отношении являются протоколы, принятые в качестве международных стандартов: семейство МЭК 60870-5, МЭК 61850, МЭК 60870-6. Их применение в системах телеметрии гарантирует аппаратную и программную совместимость компонентов всех крупных производителей.

Только часть из представленных сегодня на рынке ПТК для построения систем телемеханики способна обеспечить выполнение всех требований регламента и сделать систему диспетчерского управления эффективным инструментом поддержки и оптимизации производственного процесса. Среди таковых следует выделить SICAM PAS - разработку департамента передачи и распределения электроэнергии компании Siemens. Этот ПТК создавался с учетом всех современных международных стандартов, успешно зарекомендовал себя на мировом и отечественном рынках, полностью пригоден для эксплуатации в России.

SICAM PAS - открытая модульная цифровая система телеконтроля и телеуправления для электроэнергетики. В ней специфические для отрасли функции совмещены с гибкостью и универсальностью ПЛК и дополнены мощными коммуникационными возможностями современных средств связи.

Модульная структура аппаратуры и программного обеспечения SICAM PAS обеспечивают высокую степень адаптируемости системы к особенностям конкретных предприятий. Заказчик имеет возможность из множества доступных компонентов выбрать только необходимые, не переплачивая за ненужную функциональность. Другим немаловажным достоинством SICAM PAS является бесшовная интеграция с любыми системами управления на базе техники SIMATIC в соответствии с исповедуемым Siemens принципом комплексной интегрированной автоматизации (Totally Integrated Automation - TIA). Это дает возможность объединения АСУТП и систем диспетчерского уровня управления и устранения избыточных взаимодублирующих элементов.

Ключевым аппаратным компонентом SICAM PAS является специализированная приемо-передающая станция (ППС), работающая под управлением Windows XP Embedded. Станция является полностью необслуживаемой за счет отсутствия изнашивающихся и вращающихся элементов. Она имеет промышленное исполнение и характеризуется высокими показателями наработки на отказ всех компонентов, к примеру, 36 лет для центрального процессорного модуля. Число ППС может варьироваться от 1 до 6 в зависимости от сложности системы телемеханики и ее топологии. Для подключения ППС к аппаратуре станционного и диспетчерского уровней имеется широкий перечень интерфейсных компонентов, обеспечивающих связь по последовательным и TCP/IP-каналам. При необходимости система может комплектоваться аппаратными средствами приема сигналов точного времени GPS. В целях повышения надежности SICAM PAS может работать в конфигурациях с полным резервированием или с резервированием каналообразующей аппаратуры.

Программное ядро SICAM PAS реализует функции конфигурирования, отладки и диагностики системы, сбора данных и преобразования протоколов, а также является OPC-сервером. Ядро системы при необходимости может дополняться опциональными компонентами: коммуникационными драйверами для протоколов МЭК 61850, МЭК 60870-5-101/103/104, Profibus DP/FMS, ModBus, DNP 3.0, OPC-клиентом и виртуальным контроллером. Драйверы телекоммуникационных протоколов и OPC в режиме реального времени обеспечивают регистрацию измерительной информации и ее передачу на верхние уровни диспетчерского управления. Виртуальный (soft-logic) контроллер позволяет реализовать функции дорасчета данных и дает возможность дополнить или проконтролировать диспетчерское управление автоматически.

Следует отметить, что SICAM PAS - не единственное решение Siemens для систем телеметрии и диспетчерского управления. В зависимости от особенностей решаемой задачи SICAM PAS может дополняться или заменяться техническими и программными средствами SINAUT ST7, SICAM eRTU и SIPLUS RIC, SAT 1703:

Системы телемеханики в энергетике

Телемеханизация — оснащение технических объектов средствами телемеханики с целью управления объектами на расстоянии и объединения их в единые комплексы с централизованным управлением. Телемеханизация может быть полной или частичной, в зависимости от функций, выполняемых данной системой.

Телемеханика – это комплекс оборудования и программного обеспечения, которые обеспечивают возможность приема и передачи информации, сигналов от различных объектов, а также позволяют управлять оборудованием данных объектов.

В данной статье рассмотрим, что представляют собой системы телемеханики электроэнергетических объектов – электростанций, подстанций.

Телемеханика электроэнергетических объектов, по сути, являющаяся автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУ ТП) , включает в себя несколько отдельных систем:

системы автоматического управления (САУ);

средства диспетчерского и технического управления (СДТУ);

программное обеспечение, служащее для сбора, обработки, хранения, анализа различной информации относительно работы электрического оборудования (SCADA);

автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ);

пульты управления, панели с переключающими устройствами, контрольно-измерительными приборами.

Для передачи данных между телемеханическиеми системами объектов с центральными пунктами управления, в зависимости от взаимного расположения объектов, используют беспроводные, проводные средства связи, ВЧ-связь по высоковольтным линиям электропередач.

Системы телемеханики строятся таким образом, чтобы обеспечить высокую точность, скорость и надежность при передаче информации, сигналов управления оборудованием. Также одной из основных задач данных систем является организация быстрой и точной фиксации изменения тех или иных параметров электрической сети, состояния оборудования, что обеспечивается благодаря максимальной автоматизации данного процесса.

Системы телемеханики применяют для организации контроля и управления над оборудованием объектов, которые расположены в различной степени удаленности от центра управления. На энергетических объектах, на которых запрещено находиться продолжительное время или вовсе нахождение человека невозможно (например, по причине высокого радиационного фона, высокого уровня загрязнения).

Достоинства и недостатки систем телемеханики в энергетике

К достоинствам систем телемеханики можно отнести:

- независимость от удаленности объектов контроля и управления энергетическими объектами (для электрических распределительных подстанций – центральный диспетчерский пункт). Благодаря наличию телемеханических систем на энергетических объектах и использования современных средств связи, контроль и управление над данными объектами можно выполнять из любой точки, независимо от взаимного расположения объектов. То есть посредством систем телемеханики можно организовать контроль и управление над объектами, расположенными, например, в нескольких областях;

- возможность контроля над оперативно-техническим персоналом. Во время проведения оперативных переключений на оборудовании, особенно во время ликвидации аварий и технологических нарушений, оперативно-технический персонал может допустить ошибку. Благодаря наличию систем АСУ ТП, в частности SCADA, дежурный диспетчер, который отдает команды на операции с оборудованием на подстанции, может в реальном времени контролировать процесс выполнения команд.

В случае допущения ошибок во время выполнения оперативных переключений, дежурный диспетчер может своевременно обнаружить данную ошибку и сообщить о ней оперативному персоналу, что позволяет предупредить возникновения различных негативных последствий.

Например, при необходимости вывода в ремонт силового трансформатора, оперативный персонал выполнит все необходимые операции по отключению данного элемента оборудования от электрической сети, но заземление данного элемента произведет только после того, как вышестоящий оперативный персонал – дежурный диспетчер лично убедиться в правильности выполненных переключений и возможности производства дальнейших операций – заземления силового трансформатора. В зависимости от сложности выполняемых переключений такая проверка может выполняться несколько раз;

- экономия средств. Благодаря наличию систем телемеханики на энергетических объектах, можно значительно снизить затраты на содержание обслуживающего персонала, так как контроль над режимом работы оборудования, считывания информации с микропроцессорных терминалов защит оборудования относительно нарушений режимов работы в электрических сетях, а также выполнения операций с высоковольтными выключателями, автоматическими выключателями с мотор-приводами можно вести дистанционно;

- оперативность. Управление оборудованием персоналом непосредственно на объекте занимает определенное количество времени: обнаружение неисправности, фиксирование в журнале, доклад вышестоящему персоналу, получение команды на выполнение тех или иных команд, фиксация команды в журнале, выполнение команды, фиксация в журнале о выполненной команде, доклад вышестоящему персоналу.

В случае управления оборудованием дистанционно посредством систем АСУ ТП выполнение необходимых операций производится более оперативно, так как команда может быть выполнена непосредственно дежурным диспетчером сразу при возникновении такой необходимости.

Что касается недостатков, то наиболее ярко выраженным недостатком систем телемеханики является их уязвимость. Система телемеханики – это сложный комплекс техники, один из элементов которой, может в любой момент выйти из строя. Это приведет к некорректной работе данной системы, наличию ложных сигналов или вовсе полной ее неработоспособности. Подобные нарушения работы встречаются достаточно редко, но они имеют место быть.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что полностью отказаться от обслуживающего персонала на энергетических объектах, оборудованных системами телемеханики, нельзя, так как в случае отказа систем телемеханики или возникновения ошибок в ее работе необходимо вмешательство персонала.

Но все же применение данных систем в энергетике позволяет значительно сократить количество обслуживающего персонала. Например, в группе нескольких подстанций благодаря наличию систем телемеханики отсутствует необходимость наличия постоянного обслуживающего персонала на каждой из подстанций, так как контроль над всеми объектами ведется дистанционно с диспетчерского пункта.

В данном случае для обслуживания объектов достаточно лишь оперативно-выездной бригады, которая в случае возникновения каких-либо аварийных ситуаций, требующих оперативного вмешательства персонала, прибудет на объект. В случае же отсутствия систем телемеханики на подстанциях для постоянного контроля над режимом работы оборудования и с целью своевременного обнаружения возникших неисправностей и аварийных ситуаций необходимо наличие на подстанциях постоянного обслуживающего персонала.

Развитие общества предполагает поиск и внедрение нового, лучшего, всего автоматизированного. Энергетика не стала исключением. Здесь также вводят новшества, улучшают системы электроснабжения, регулируют основные параметры работы сети и так далее. Практически все новации переплетаются с телемеханикой в электроэнергетике. Как она работает и зачем ее использовать в повседневной работе энергетиков, читаем далее в статье.

Телемеханика в электроэнергетике: что это такое?

В современном смысле под этим понятием может рассматриваться наука или отрасль техники. В университетах и институтах энергетической направленности изучается предмет, где даются базовые понятия о передаче кодированных радио- и электрических сигналов, которые являются основой управления, контроля и измерения параметров энергетического оборудования.

Что касается отрасли техники, то здесь рассматривается практическая сфера. Последняя предполагает выполнение поставленных задач путем передачи кодированных сигналов. Важно отметить, что телемеханика в электроэнергетике выстраивается на различных стандартах кодирования, предполагающих применение того или иного оборудования.

Как функционирует телемеханика: составные элементы

Функционирование отлично показано на схеме выше. Имеется оборудование (измерительное, сигнализирующее или управляющее), которое подключается к шкафу телемеханики. После чего происходит кодирование информации, передающейся по каналам связи на принимающую серверную часть. Здесь выполняется декодирование с выводом результата на пульт в диспетчерской.

Исходя из такой системы, для налаживания единства процесса потребуется: серверная часть на подстанции и в диспетчерском пункте; средство передачи информации аналогового сигнала; элемент кодирования и декодирования. Наладкой и обслуживанием занимается служба СДТУ.

Основные требования к телемеханике

Телемеханика в электроэнергетике – это сложная система, к которой предъявляются особые требования по ряду характеристик. На текущий момент в основу положены следующие позиции:

Безотказность. Способность оборудования выполнять поставленные перед ней задачи при определенных условиях и в заданный период. Нормирование связывается со средним временем между отказами и выражается в часах. Существуют 3 класса по безотказности.
Готовность. Представленная позиция характеризуется способностью выполнять телемеханикой поставленные перед ней задачи. Выражается вероятностной величиной, находящейся как отношение времени работы к времени работы с учетом простоев.
Ремонтопригодность. Это возможность восстановления работоспособности оборудования при обнаружении отказа. Характеристика выражается величиной среднего времени на ремонт телемеханики.
Защищенность. Указанное требование дополняет описанное выше и проявляется через способность избегать неконтролируемую или опасную ситуацию.
Достоверность. Данная характеристика во многом определяет эффективность средств телемеханики. Некоторые ошибки могут приводить к неправильному измерению, что влияет на работу оборудования и принятие решений обслуживающего персонала.

Телесигнализация, телеуправление и телеизмерение

В простом понимании для чайников, телемеханика в электроэнергетике выстраивается на следующей триаде:

Телесигнализация. Предполагает передачу информации о текущих измерениях на подстанциях. Как отмечалось выше, система требует высокой точности, так как от этого зависит правильность принимаемых решений. Для определения точности в телемеханику закладываются алгоритмы, которые резервируют функционирование всей системы измерений.
Телеуправление. В электроэнергетике телемеханика используется для управления оборудованием в основном на подстанциях 110 кВ и выше. Это связывается с наличием у трансформатора собственных нужд, обеспечивающих запитку телемеханики. Но современные трансформаторные подстанции распределительной сети также снабжаются выключателями, которые обладают телеуправлением.
Телеизмерение. Представленное направление предполагает передачу информации на пульт путем периодического опрашивания оборудования. Что касается измерений, то для высоковольтной подстанции важны параметры нагрузки (А), напряжение (В, кВ), потребление (мВт). Это позволяет вести режим работы, обеспечивать подачу электроэнергии с сохранением качественных характеристик. К примеру, информация относительно уровня напряжения может стать сигналом к понижению или повышению последнего через РПН.

Эти способы являются гарантом эффективной работы диспетчерского персонала в условиях непрерывного функционирования сети и оборудования.

Современные тенденции: автоматизация электрических сетей

Выше отражено понятие телемеханики в электроэнергетике, что это такое и зачем требуется. Заметим, что вопрос автоматизации на современном этапе развития отрасли стоит остро. Большинство продвинутых стран вкладывают огромные деньги в эту сферу, создавая комплексные сети под названием SmartGrid.

Сокращение реальных потерь, благодаря учету с параллельной передачей информации по запросу.
Получение достоверных данных о реальном потреблении электрической энергии, возможность тщательного планирования и контроля энергопотребления.
Снижение аварийности, рост надежности. Уменьшение времени устранения аварии в распределительных сетях.
Повышение уровня безопасности персонала, что выражается в отсутствии необходимости проведения оперативных переключений.

Заключение

Современные направления делают телемеханику в электроэнергетике незаменимым элементом, который обеспечивает максимальную результативность в контроле, обслуживании и управлении энергосистемы. В ближайшем будущем учебная специальность окажется максимально востребованной. Поэтому каждый молодой человек, который еще не нашел себя в жизни, может погрузиться в изучение телемеханики и обеспечить себе неплохой доход в перспективе.

Телемеханизация позволяет собирать, передавать информацию о функционировании объектов электрической сети, а также передавать команды диспетчерского управления обозначенным объектам. Для организации телемеханизации используются устройства телемеханики, которые в комплексе с каналами связи формируют систему телемеханики.

Благодаря телемеханизации достигается ряд эффектов:

— улучшается общая надёжность энергосистемы и повышается качество обслуживания потребителей;

— значительно улучшается уровень оперативно-диспетчерского реагирования и управления;

— оперативное управление схемой электросети посредством дистанционного управления коммутационным оборудованием (ВВ, МВ) подстанций;

— уменьшается время готовности оборудования при оперативном реагировании на возникшие аварийные ситуации;

— снижаются эксплуатационные затраты, которые связаны с мониторингом оборудования электросетей;

— осуществляется анализ энергопотребления электроэнергии за отчётные периоды времени; реализуется дальнейшая модернизация комплексов телемеханики и диспетчеризации на базе общесистемного подхода.

Возможности комплексов телемеханики:

— выполнение команд телеуправления, телесигнализации и телеизмерений;

— использование web-интерфейса для публикации отчётов; установление прав пользователям и их авторизация;

— использование каналов связи сетей GSM CSD/GPRS, Ethernet 10/100, телефонных линий, радиоканалов;

— мониторинг функциональности и исправности электрооборудования, а также каналов связи;

— энергетический учёт по всем ячейкам и в отдельности;

— уведомление оператора об аварийных ситуациях либо других значимых событиях;

— навигация по мнемосхемам, структуре комплекса;

— вывод станционных параметров (общая мощность, напряжение системы шин и т.п.), и телесигналов (охрана, авария и пр.);

— телесигналы ячейки (Опер. Ток, МТЗ, положение МВ, З.З. и др.);

— измерение параметров ячеек (энергия, мощность, ток и пр.);

— полное предоставление отчёта диспетчеру по функционированию подстанций, их отдельным ячейкам, а также по всей системе в целом.

Подстанции по праву обслуживания разделяют на группы: А, Б, В. К А группе относятся подстанции, не имеющие персонала, обзор которых полностью вынесен на централизованное обслуживание. Также к таким подстанциям обеспечивается комфортный и быстрый подъезд выездного персонала не позднее 1 часа для проведения ремонтных работ, ликвидации нарушений, аварий, осуществления надзора, переключения.

В группу Б и В входят подстанции, которые имеют местный обслуживающий персонал. Ремонт и эксплуатация подстанций группы Б реализуются в дневное время, а устранение аварий и нарушений по мере необходимости. Для подстанций группы В, работы и надзор производятся в определённое время суток, а персонал проживает поблизости от подстанции. Вызываемый человек должен иметь возможность добраться не позднее 15 минут после срабатывания сигнализации на подстанции.

Подстанции группы В не рекомендуется телемеханизировать. Для подстанций групп А и Б может применяться телемеханизация в случаях, когда по условиям функционирования есть необходимость бесперебойного снабжения потребителей и частых оперативных переключений выключателей.

Читайте также: