ПРЕСС-ЦЕНТР

Новые решения компании "РТСофт" по построению АСУТП подстанций

Энергетик 7/2005

Компания "РТСофт" работает на рынке средств и систем автоматизации для энергетики и промышленности с 1992 г. Одним из новых и перспективных направлений деятельности "РТСофт" в энергетике являются системы автоматизации подстанций и электрической части энергообъектов (далее АСУТП ПС).

В данной статье приводится краткий анализ вопросов создания АСУТП ПС и предлагаемых типовых решений.

Постановка задачи

Основной класс объектов автоматизации это ПС 330 кВ и выше, находящиеся в ведении ОАО "ФСК ЕЭС". Аналогичные решения могут применяться на ПС 110-220 кВ (ФСК, АО-Энерго, промышленных предприятий), а также при построении АСУ электрической части генерирующих объектов (ГРЭС, ГЭС, ТЭЦ, АЭС).

Создание АСУТП ПС может быть актуально в различных случаях:

  • при строительстве новых объектов;
  • при реконструкции объектов (с заменой основного оборудования и РЗА);
  • при частичной модернизации объектов (например, при замене комплекса телемеханики).

Основные требования к функциональности АСУТП ПС:

  • сбор и обработка аналоговой и дискретной информации о режимах работы ПС и происходящих событиях;
  • контроль текущего режима и состояния главной схемы ПС с АРМ персонала;
  • предупредительная и аварийная сигнализация;
  • автоматизированное управление коммутационными аппаратами;
  • контроль текущего состояния электрооборудования (диагностика);
  • регистрация аварийных ситуаций;
  • организация АРМ релейщика с функциями доступа к устройствам РЗА, анализа аварийных процессов, осциллограмм и действия защит;
  • технический учет электроэнергии;
  • контроль качества электроэнергии;
  • обмен информацией с вышестоящими уровнями АСДУ.

Технические требования к системе различны в зависимости от класса объекта и сценария его модернизации.

Принципы построения АСУТП ПС

Следует отметить, что общепромышленные средства автоматизации (программируемые контроллеры, универсальные SCADA-системы, полевые шины и др.) практически неприменимы в составе АСУТП ПС ввиду специфики электрических процессов и требований к обработке информации. Для построения АСУТП ПС 110 кВ и выше требуются специализированные программно-технические средства (ПТС), ориентированные на применение в электроэнергетике.

Можно выделить два различных подхода к созданию АСУТП ПС комплексный и интеграционный. При комплексном подходе максимально применяются ПТС одного производителя: низовые устройства АСУТП, коммуникационное оборудование, ПО верхнего уровня (SCADA, СУБД). При этом желательна реализация подсистем, интегрируемых в АСУТП (РЗА, ПА, АСКУЭ, РАС и др.), на ПТС того же производителя, что не всегда возможно.

Интеграционный подход означает, что АСУТП ПС строится из нескольких функциональных подсистем (аналоговый ввод, дискретный ввод-вывод, автоматика, стык с  низовыми устройствами, SCADA, СУБД, сервер телемеханики и др.), реализуемых на базе ПТС различных производителей, и интегрируется на базе стандартных протоколов и механизмов информационного обмена.

Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки (см. табл. 1).

Таблица 1. Сравнительные характеристики различных подходов к созданию АСУТП

Характеристика

Комплексные решения

Интеграционные решения

Функциональность АСУТП

Более мощная

Менее мощная

Интеграция в АСУТП ПТС того же производителя

Полная интеграция

(в т.ч. все сервисные функции)

Возможна полная интеграция всех ПТС, но ее реализация сложна

Интеграция в АСУТП ПТС других производителей

Как правило,

полная интеграция затруднена

Простота конфигурирования и обслуживания ПТС АСУТП

Сравнительно просто (единое сервисное ПО для всех ПТС АСУТП)

Сравнительно сложно (единый инструментарий отсутствует)

Протоколы и механизмы информационного обмена

Как правило, частнофирменные

Как правило, стандартные

(МЭК 870 и др.)

Возможность поэтапного создания АСУТП

Затруднена

Имеется

Стоимость создания АСУТП

Сравнительно высокая

Сравнительно низкая

В рамках текущих проектов было принято решение об использовании интеграционного подхода к созданию АСУТП ПС.

Система строится на базе таких основных элементов, как:

  1. многофункциональные цифровые измерительные преобразователи серии ION (Power Measurement Ltd., Канада);
  2. ввода-вывода (УСО) Smart-RTU (ЗАО "РТСофт");
  3. серверы и АРМ операторов на базе SCADA-системы (ОАО "НИИПТ");
  4. коммуникационные серверы для связи с РЗА и другими низовыми устройствами (ОАО "НИИПТ");
  5. сервер телемеханики для обмена данными с вышестоящими уровнями АСДУ (ЗАО "РТСофт").

Информационный обмен между основными элементами системы выполняется по сети Ethernet по протоколу МЭК 870-5-104; физическая среда передачи оптоволокно или "витая пара". Возможно резервирование элементов АСУТП и локальной сети. Для обеспечения точной привязки информации к астрономическому времени (1 мс) используется выделенная шина синхронизации.

Рис. 1. Пример структуры АСУТП ПС

Основным аргументом, определившим выбор "РТСофт" в пользу интеграционного подхода, явилась его открытость и большая универсальность по сравнению с комплексными решениями "из одних рук", где производители были вынуждены использовать закрытые фирменные протоколы для реализации специализированных функций (удаленная диагностика и параметрирование, считывание осциллограмм, межконтроллерный обмен, точная синхронизация и др.). Однако в ближайшем будущем ситуация должна измениться благодаря появлению нового международного стандарта МЭК 61850, описывающего семейство протоколов связи, специально разработанных для применения в энергетике.

Протоколы стандарта МЭК 61850 полностью отвечают требованиям, предъявляемым к механизмам обмена информацией в АСУТП ПС. Это открывает новые возможности для построения современных систем автоматизации как на базе комплексных решений от одного производителя, так и на базе разнородных ПТС, подключаемых к локальной сети АСУТП напрямую или через коммуникационные серверы. В настоящий момент еще не завершена работа по разработке данного стандарта и руководящих документов по его применению в условиях российской энергетики, но уже сейчас очевидно, что стандарт МЭК 61850 будет определять архитектуру современных АСУТП ПС на ближайшие годы.

Перспективы развития

Компания "РТСофт" сегодня предлагает комплексные решения по построению АСУТП ПС. Совместно с партнерами (ОАО "НИИПТ", ООО "НПП Экра", ЗАО "Союзэлектроавтоматика", проектными и наладочными организациями) ведутся работы на ряде объектов ФСК ЕЭС, Тюменьэнерго, Волжского гидроэнергетического каскада. Продолжается развитие и совершенствование изделий собственного производства (Smart-RTU, коммуникационных серверов и др.).

В ближайшем будущем мы планируем предложить нашим клиентам два варианта технических решений по АСУТП ПС:

  • оптимизированное по составу, функциональности и стоимости типовое интеграционное решение для применения на подстанциях 110-220 кВ и частично модернизируемых объектах;
  • комплексное решение в соответствии со стандартом МЭК 61850 для строящихся или реконструируемых подстанций 330-750 кВ.