Разработка автоматизированной системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ

Адаптер 23RS61 подключается к последовательному порту связи NFK (порт связи с центральной станцией) посредством 10-штырькового ленточного кабеля.

Питание шкафа N2 АСУ-ЭС и шкафов расположенных в других ТП осуществляется от ШУОТ 220 В постоянного тока. Из установленного в шкафах оборудования питание необходимо контроллеру RTU-211, которое он получает от преобразователя PS1 и преобразователям SPA-ZC17. В таблице 1.4 представлена нагрузка от средств автоматизации для КТП.

 

Таблице 1.4 – Нагрузка от средств  автоматизации для КТП

Нагрузка	Кол.	Мощность, Вт
PS1. Источник питания =220/ =110 В	1	330
SPA-ZC17. Оптоэлектрический преобразователь =220 В	1	2,5

 

В таблице 1.5 представлен перечень элементов обозначенных на рисунке 1.3.

 

Таблица 1.5 – Перечень элементов связи контроллеров RTU-211 установленных в ТП-8, ТП-9, ТП-10, ТП-11 с АСУ-ЭС

Обозн.	Наименование	Кол.
B1–B4	Преобразователь опто-электрический SPA-ZC17	4
AS1– AS4	23RS61/RS485 адаптер последовательного порта	4
A1– A4	23CP61. Плата центрального процессора контроллера RTU-211	4
ОРТ3	Коробка оптическая распределительная	1
каб.1– 4	Кабель интерфейсный RS-485	4
каб.5– 8	10-ти полюсный ленточный кабель  для 23RS61	4

 

1.3.4 Верхний уровень АСУ-ЭС

Диспетчерская N2 АСУ-ЭС КС-10 располагается в здании электроремонтной мастерской (ЭРМ). В диспетчерской располагаются АРМы и «Шкаф сервера АСУ-ЭС», в котором находится компьютер связи, являющийся также базовым.

Если делить АСУ-ЭС на уровни, то диспетчерская является верхним уровнем, а блоки Sepam 2000 и котроллеры RTU-211 нижним уровнем. Верхний уровень организован в виде локальной сети по стеку протоколов TCP/IP с канальным уровнем Ethernet 10 Мбит/с.

В АСУ-ЭС верхнего уровня предусматриваются следующие АРМы (рабочие станции):

• Рабочая станция оператора управления системой электроснабжения – подключается к сети АСУ-ЭС, устанавливается в операторной здания ЭРМ, предназначена для оперативного управления системой электроснабжения.
• Рабочая станция инженера-релейщика – подключается к сети АСУ-ЭС, устанавливается в кабинете релейщика или аппаратной, предназначена для текущего обслуживания цифровых терминалов РЗА, анализа и разбора аварий, вызова осциллограмм, программирования терминалов;
• Рабочая станция инженера-программиста, совмещенная с сервером (в составе базового компьютера) – предназначена для общего сопровождения системы, обеспечения ее работы в нормальном режиме и технического обслуживания системы.

В качестве основного  концентратор локальной сети используется 8 портовый Switch Super Stack 3 производства фирмы 3COM. Имеет следующие характеристики:

• обеспечивается расширенная полоса пропускания, встроенные функции управления;
• используется программная коммутация портов;
• производится постоянный мониторинг трафика между портами, и для освобождения ценной полосы пропускания трафик может перенаправляться на другой порт, балансировка может включаться автоматически в заданные моменты времени или при превышении определенных пороговых значений нагрузки.

Через верхний уровень  АСУ-ЭС осуществляется связь с АСУ-Э. Так как весь верхний уровень АСУ-Э построен базе локальной сети по стеку протоколов TCP/IP с канальным уровнем Ethernet 10 Мбит/с и так как ЭРМ находится на значительном расстоянии от диспетчерской АСУ-Э, то для связи используется сетевой мост с оптическим портом RAD Tiny Bridge производства фирмы RAD. Имеет следующие характеристики:

• не применяются программные средства;
• канальные интерфейсы: V.24, V.35, V.36, RS-530, Х.21; встроенный оптоволоконный модем;
• скорость синхронной передачи данных по каналу глобальной связи до 10 Мбит/с и асинхронной - до 115.2 Кбит/с;
• автоматическое обучение и адаптация.

Приходящие с нижнего  уровня оптоволоконные кабели заводятся  в распределительную коробку ОРТ1 (рисунок 1.4) и через нее связываются с преобразователями SPA-ZC22 имеющие 3 дуплексных оптических соединителей.

Преобразователи связаны  с компьютером связи по интерфейсу RS-232. В качестве логического протокола связи RTU-211 с АСУ используется стандартный протокол RP-570; у терминалов Sepam 2000 – протокол связи Modbus.

На крыше здания ЭРМ  установлена антенна GPS, для приема сигналов точного времени. Сигналы поступают на компьютер связи, через него происходит синхронизация времени с блоками Sepam 2000 и контроллерами RTU-211.

Питание шкафа сервера АСУ-ЭС и АРМов осуществляется двух вводов ШУОТ 220В переменного тока, которые заводятся на источник бесперебойного питания. В таблице 1.6 представлена нагрузка от средств автоматизации для диспетчерской N2.

На рисунке 1.4 показан шкаф сервера АСУ-ЭС. В таблице 1.7 представлен перечень элементов обозначенных на рисунке 1.4.

Общая нагрузка от средств  автоматизации входящих в состав АСУ-ЭС КС-10 составляет 7115 Вт.

 

Таблица 1.6 – Нагрузка от средств автоматизации для диспетчерской N2

Нагрузка	Кол.	Мощность, Вт
UPS. Источник бесперебойного питания ~220/~220 В	1	1000
SPA-ZC22.Оптоэлектрический преобразователь ~220 В	3	2,5
Компьютер базовый ~220 В	1	300
Рабочая станция инженера-релейщика ~220 В	1	300
Рабочая станция оператора ~220 В	1	300
Концентратор сетевой Switch Super Stack 3 ~220 В	1	33
Сервер печати ~220 В	1	300
Сетевой мост RAD TinyBridge ~220 В	2	1,5
Приемник GPS 166 Meinbere ~220 В	1	30

 

Таблица 1.7 – Перечень элементов расположенных в шкафу N1 АСУ-ЭС

Обозн.	Наименование	Кол.
А1	Базовый компьютер	1
А1-1	Плата связи с устройством  нижнего уровня DCP 386i	1
А1-2	Сетевая плата 3COM 980 TX PCI	1
А2	Концентратор сетевой на 12 портов Switch Super Stack 3	1
А3	Приемник GPS 166 Meinbere	2
А4, A5	Сетевой мост с оптическим портом RAD Tiny Bridge/U/ST13	2
А6	Источник бесперебойного питания 2000 ВА, 30 мин.	1
B1...B4	Преобразователь опто-электрический SPA-ZC22	4
ОРТ1	Коробка оптическая распределительная  на 24 порта	1
ОK1-12	Вилка дуплексная ST/PS-CC, 65,5/125	12
Каб.1– 5	Кабель интерфейсный RS-232	5
Каб.6	Кабель интерфейсный Ethernet	1
Каб.7,8	Кабель интерфейсный RAD Tiny Bridge – HUB	2
K1	Кабель интерфейсный к антенне GPS RG58	1
K2– K4	Кабель интерфейсный Ethernet	4

 

1.4 Разработка автоматизированной системы комплексного учета энергоресурсов

 

АСКУ-ЭР является подсистемой АСУ-Э. Учет энергоресурсов целесообразно разделять на технический и коммерческий не только функционально, но и физически.

 

1.4.1 Технический учет

Применительно к КС-10 к техническому учету необходимо отнести:

• в подсистеме САУ Т учет потребляемого газа и выработанного тепла, расхода прямой, обратной и подпиточной воды, учет наработки насосов.
• в подсистеме САУ В и КОС учет расхода воды и стоков, учет наработки насосов.
• в подсистеме АСУ-ЭС учет расхода электроэнергии.

Для технического учета  электрической энергии используются вычисляемые значения активной и реактивной мощности на каждой отходящей линии ЦРП-10 кВ в реле Sepam 2000. Также технический учет ведется в КТП, параметры снимаются с платы 23DP61 контроллера RTU-211.

Блок Sepam позволяет получать на месте и дистанционно совокупность величин, необходимых для эксплуатации и полезных при наладке.

Ток: Измерение тока в каждой из трех фаз цепи.

Максиметр тока: Измерение наибольшего значения средних токов во всех трех фазах для определения потребляемого тока, при скачках мощности. Расчет средних токов периодически возобновляется (период осреднения может регулироваться в пределах 5, 10, 15, 30 или 60 минут).

Напряжение: Измерение трех линейных напряжений цепи.

Активная и  реактивная мощность: Измерение активной и реактивной мощности с учетом направления в симметричной и несимметричной трехфазной сети.

Максиметр активной и реактивной мощности: Измерение наибольшего среднего значения активной (или реактивной) мощности для определения потребляемой мощности при скачках нагрузки. Расчет среднего значения производится периодически (период осреднения может регулироваться в пределах 5, 10, 15, 30 или 60 минут).

Коэффициент мощности: Измерение cosj с учетом емкостного или индуктивного характера передаваемой мощности.

Частота: Измерение частоты.

Активная и  реактивная энергия: Алфавитно-цифровое устройство индикации показывает значения 4 счетчиков энергии:

• потребленная активная энергия,
• обратная активная энергия,
• потребленная реактивная энергия,
• обратная реактивная энергия.

При отключении питания  значения счетчиков сохраняются.

Токи отключения: Измерение значения тока в каждой из трех фаз и тока замыкания на землю, которые запоминаются в тот момент, когда Sepam дает команду на отключение, чтобы знать аварийный ток (анализ повреждения) и оценить степень износа выключателя (помощь при обслуживании).

Действительный  эффективный ток: Измерение действительного значения тока фазы 1 до четырехкратного значения In, с учетом:

• основного значения тока,
• гармоник до 21.

Запись осциллограмм аварийных режимов: Запись электрических сигналов и логической информации до и после команды на отключение коммутационного аппарата.

Платы 23DP61 контроллера RTU-211 позволяет получать на месте и дистанционно совокупность величин, необходимых для эксплуатации и полезных при наладке. На основании значений выборки вычисляются следующие величины:

• 3-х линейных напряжений;
• 3-х фазных напряжений;
• 3-х фазных токов;
• ток нейтрали;
• напряжение нулевой последовательности;
• активная мощность, реактивная мощность, полная мощность;
• коэффициент мощности, частота;
• накопленная активная мощность, потребляемая, отпущенная;
• накопленная реактивная мощность, потребляемая, отпущенная.

 

1.4.2 Коммерческий учет

Коммерческому учету  подлежит только отпускаемая электроэнергия, так как единственный энергоресурс, за который производит коммерческий расчет с энергоснабжающей организацией ОАО «Комиэнерго».

В связи с тем, что  для надежности системы электроснабжения планируется строительство ЦРП-10 кВ, на площадке КС-10 изменяется схема электроснабжения. Все КТП-10/0,4 кВ расположенные на промпощадке будут запитываться от ЦРП-10 кВ. ЦРП будет получать питание от двух вводов главной понизительной подстанции 110/35/10 кВ от ЗРУ-10 кВ. Поэтому для коммерческого учета электроэнергии достаточно установить в ЗРУ-10 кВ ГПП два счетчика на отходящих ячейках в ЦРП.

В настоящее время находится в эксплуатации АСКУЭ на базе КТС «Энергия» позволяющая организовать расчетный и технический учет потребления электроэнергии на КС-10. Сбор данных со счетчика производится по импульсным каналам учета с подключением их к преобразователю (УСД) Е443М2. Далее данные поступают:

а) по симплексному и полудуплексному  каналам связи на плату ввода и плату ПДС соответственно, сервера КТС «Энергия»;