Унифицированный программно-технический комплекс для реализации устройств па




Скачать 89.84 Kb.
Дата02.08.2016
Размер89.84 Kb.

УНИФИЦИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УСТРОЙСТВ ПА


Е.Е. Глазырин, А.М. Петров, А.Э. Петров, О.О. Сакаев

ЗАО «ИАЭС»



Аннотация

В настоящее время одним из основных направлений развития устройств ПА в энергетике является унификация комплекса технических и программных средств, используемых при реализации устройств. В статье рассматриваются подходы к решению задачи унификации и результаты работы в данном направлении.


В настоящее время одним из основных направлений развития устройств противоаварийного управления в энергетике, с точки зрения проектирования и разработки, является унификация комплекса технических и программных средств. Использование данного подхода позволяет сократить время проектирования устройства ПА, формализовать процесс настройки и последующего контроля уставок, оптимизировать расходы на изготовление и упростить тиражирование типовых устройств. При этом, на базе унифицированного программно-технического комплекса может быть разработана линейка устройств ПА, обладающая следующими технологическими преимуществами:

- возможность выполнения функций ПА любого уровня;

- возможность гибкой адаптации устройства для выполнения конкретных функций ПА на конкретном объекте;

- возможность интеграции устройства в существующую систему ПА;

- возможность построения интегрированной системы ПАУ на базе набора типовых устройств, от верхнего до нижнего уровней.

На основании многолетнего опыта работы в данном направлении, был разработан комплекс противоаварийной автоматики многофункциональный (КПА-М).


Назначение КПА-М


КПА-М предназначен для решения задач противоаварийной автоматики и противоаварийного управления различных уровней иерархии и сложности, и может выполнять, в зависимости от комплектации, следующие функции:

- Локальная автоматика дозировки управляющих воздействий (ЛАДВ)

- Районная автоматика дозировки УВ (РАДВ)

- Координирующий комплекс АДВ (КАДВ)

- Автоматика запоминания дозировки УВ (АЗД)

- Автоматика фиксации отключения линии или трансформатора (ФОЛ или ФОТ)

- Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР)

- Автоматика управления линейным реактором (АУЛР)

- Автоматика ограничения повышения напряжения (АОПН)

- Автоматика управления шинными реакторами (АУШР)

- Автоматика ограничения снижения напряжения (АОСН)

- Автоматика предотвращения термической перегрузки (АПТП)

- Другие виды локальной и системной автоматики

Рассмотрим структуру комплекса технических и программных средств КПА-М.


Стандартная структура комплекса технических средств КПА-М


Решение задач локальной автоматики выдвигает к устройствам ввода-вывода информации следующие требования:

- необходимость универсального устройства ввода как стандартных аналоговых сигналов от измерительных преобразователей, так и сигналов непосредственно из измерительных цепей ТТ и ТН;

- необходимость одновременного ввода замеров по фазам (например, для устройств АЛАР);

- необходимости минимизации задержек при вводе и выводе информации.

В связи с этим, были разработаны стандартные платы ввода-вывода:

- плата ввода токовых сигналов (1 А или 5 А);

- плата ввода напряжений (100 В);

- плата ввода стандартных аналоговых сигналов (0-5 мА, 4-20 мА);

- плата ввода-вывода дискретных сигналов (16 входов или выходов).

Для работы с этими модулями был разработан блок функциональный (БФ), представляющий собой микропроцессорное устройство на базе одноплатного промышленного компьютера Advantech в конструктиве «Евромеханика», в котором размещаются платы ввода-вывода. Питание БФ может осуществляться от сетей переменного или постоянного оперативного тока. БФ оснащен светодиодами сигнализации «Работа», «Неисправность», а также светодиодами индикации срабатывания с запоминанием (до 8 сигналов). Для загрузки операционной системы и данных настройки, а также для хранения протоколов работы и осциллограмм в БФ используются твердотельные диски. Кроме того, БФ имеет два сетевых интерфейса Ethernet 100BaseT.

Производство БФ и плат ввода-вывода информации было налажено на базе ЗАО «Модульные системы Торнадо».

Кроме стандартных комплектующих собственной разработки, в составе КПА-М используются следующие стандартные комплектующие в промышленном исполнении:

- Стандартный шкаф 19'', глубиной 600 или 800 мм;

- Системные блоки;

- ЖК консоль;

- Сетевой коммутатор;

- Источник бесперебойного питания (ИБП).

Системный блок, в структуре КТС КПА-М называемый также блоком сервера (БС), представляют собой микропроцессорное устройство общего назначения в промышленном исполнении, оснащаемое:

- Высокопроизводительным процессорным модулем;

- Твердотельным диском для загрузки операционной системы и данных настройки;

- Дисковым массивом RAID1 из двух жестких дисков для хранения протоколов работы устройства и резервирования твердотельного диска на случай отказа последнего;

- Двумя сетевыми интерфейсами Ethernet 100 BaseT;

- Стандартными платами ввода-вывода дискретных сигналов (например, Advantech PCI-1756);

- Стандартными платами ввода аналоговых сигналов от измерительных преобразователей (например, Advantech PCI-1715).

Компоненты КТС КПА-М выполняют следующие функции:

Блок функциональный (БФ) выполняет функции ввода-вывода информации, функций локальной автоматики (ФОЛ, ФОТ, АЛАР, АУЛР, АУШР, АОПН, АОСН, АПТП и т.п.), а также функции ПАУ нижнего уровня (ЛАДВ и АЗД).

Блок сервера (БС) выполняет функции ПАУ среднего и верхнего уровня (РАДВ, КАДВ), внешнего контроля и протоколирования работы БФ, рабочее место оператора и т.п.

Сетевой коммутатор (СК) предназначен для организации межмашинного обмена в пределах КПА-М, а также связи с устройствами верхнего уровня АСУ ТП и ПАУ при помощи сетевого интерфейса Ethernet. По требованию заказчика, СК может быть оснащен выходом для подключения оптоволоконной линии.

Консоль ввода-вывода с жидкокристаллической панелью (ЖК) предназначена для обеспечения доступа эксплуатирующего персонала к БФ и БС с целью проведения работ по эксплуатационному обслуживанию (контроль, тестирование, конфигурирование).

Источник бесперебойного питания (ИБП) предназначен для организации бесперебойного питания БС, СК, ЖК.


Стандартная структура комплекса программных средств КПА-М


Для выполнения функций устройств ПА было разработано стандартное программное обеспечение на базе операционной системы реального времени QNX, с применением следующих подходов:

- унификация;

- модульная структура, развиваемость;

- разделение системных и технологических процессов;

- поддержка нескольких интерфейсов взаимодействия с «внешним миром».

Программные блоки КПА-М могут быть разделены по функциональности на следующие группы:

системные блоки, организующие технологическую цепочку, протоколирование работы и контроль функционирования;

блоки ввода-вывода и фиксации информации от подключенных к устройству датчиков, а также от устройств АСУТП, верхнего и нижнего уровней ПАУ и т.п.;

технологические блоки, реализующие конкретные функции устройства ПА.

Таким образом, программное обеспечение конкретного устройства на базе КПА-М представляет собой набор программных блоков, объединенных в технологическую цепочку при помощи стандартных механизмов обмена данными, по сути — при помощи таблиц настройки (рис. 1). При этом, программные блоки, отвечающие за фиксацию и обработку дискретных сигналов (аварийные сигналы, сигналы состояния элементов схемы района управления) выполняют все необходимые операции в течение четко детерминированного интервала времени (стандартная величина - 1 мс).




Рис 1. Технологическая цепочка КПА-М


Для обеспечения надежности функционирования на программном уровне предусмотрены средства синхронизации функционирования полукомплектов дублированного устройства ПА, средства само- и взаимодиагностики полукомплектов, средства автоматического восстановления функционирования отдельных программных блоков и всего устройства в целом после сбоя.

Для обмена информацией с устройствами телемеханики, АСУТП, устройствами верхнего и нижнего уровней иерархии ПАУ реализованы стандартные протоколы обмена МЭК 870-5-104 и Modbus/TCP.


Примеры типовых конфигураций КПА-М


КПА-М в комплектации шкафа линейной автоматики выполняет следующие функции:

- Автоматика фиксации отключения линии (ФОЛ)

- Автоматика ликвидации асинхронного режима (АЛАР)

- Автоматика ограничения повышения напряжения (АОПН)

- Автоматика управления линейным реактором (АУЛР)

В шкафу линейной автоматики устанавливается от 1 до 3 БФ, в зависимости от конкретного состава выполняемых на объекте функций и требований по их аппаратном размещению. Кроме того, в состав шкафа входит следующее оборудование:

- 1 БС, выполняющий функции внешнего контроля и протоколирования работы БФ

- 1 СК для организации межмашинного обмена в пределах КПА-М, а также связи с верхним уровнем

- ЖК

- 1 ИБП для обеспечения бесперебойного питания БС, СК и ЖК.



Шкаф линейной автоматики КПА-М устанавливается на линию.

Ввод аналоговой информации в шкаф производится от измерительных цепей трансформаторов тока (1 или 5 А) и напряжения (100 В). Ввод дискретной информации производится сигналами типа «сухой контакт» от контактных устройств. Вывод дискретных сигналов осуществляется сигналами типа «сухой контакт».

Связь с устройствами верхнего уровня осуществляется при помощи сетевого интерфейса Ethernet по протоколам МЭК 870-5-104 или Modbus/TCP.

Структура функциональных связей шкафа линейной автоматики КПА-М, в варианте с тремя БФ, приведена на рис 2.

Р
ис 2. Структура функциональных связей шкафа линейной автоматики КПА-М (вариант с размещением функций в 3 БФ)

КПА-М в комплектации шкафа РАДВ выполняет следующие функции:

- Районная автоматика дозировки УВ (РАДВ)

- Автоматика запоминания дозировки УВ (АЗД)

Для выполнения данных функций в шкафу установлено следующее оборудование:

- два БФ, выполняющие функции АЗД

- 1 БС, выполняющий функции внешнего контроля и протоколирования работы БФ

- 1 ЖК консоль

- 1 СК для организации межмашинного обмена в пределах КПА-М, а также связи с верхним уровнем

- 1 ИБП для обеспечения бесперебойного питания БС, СК и ЖК

При значительном объеме входных и выходных сигналов в комплектацию входит также кроссовый шкаф для организации дискретного ввода-вывода. С целью резервирования устройства РАДВ, возможно двухшкафное исполнение, при этом один шкаф находится в эксплуатации, второй (подменный) — в горячем резерве.

Шкаф РАДВ КПА-М устанавливается в центрах районов противоаварийного управления.

Ввод аналоговой и дискретной доаварийной информации в шкаф производится от устройств телемеханики при помощи сетевого интерфейса Ethernet по протоколам МЭК 870-5-104 или Modbus/TCP. Ввод дискретной информации об аварийных возмущениях производится сигналами типа «сухой контакт» от контактных устройств. Вывод дискретных сигналов осуществляется сигналами типа «сухой контакт».

Связь с устройствами верхнего уровня осуществляется при помощи сетевого интерфейса Ethernet по протоколу МЭК 870-5-104.

В рамках иерархической системы ПАУ, РАДВ способен работать в режиме удаленного АЗД, выставляя дозировку УВ, выбранную устройством верхнего уровня, в качестве приоритетной. В случае потери связи с устройством верхнего уровня, РАДВ автоматически переходит в режим выставления собственной дозировки УВ.

Структура функциональных связей шкафа РАДВ КПА-М приведена на рис 3.

Р
ис 3. Структура функциональных связей шкафа РАДВ КПА-М

Примеры внедрения КПА-М


В настоящее время КПА-М сертифицирован МВК. Устройства РАДВ на базе КПА-М в двухшкафном исполнении установлены на ПС 1150 кВ Алтай и ПС 500 кВ Таврическая. В рамках развития системы ПАУ ОЭС Сибири ведется разработка устройств АДВ для установки на ПС Рубцовская, ПС Камала, ПС Озерная, Богучанской ГЭС, Саяно-Шушенской ГЭС, на стадии внедрения находится координирующая система противоаварийной автоматики (КСПА) с центром в ОДУ Сибири. Ведутся работы по внедрению устройств РАДВ в ЕЭС Казахстана. Кроме того, значительное количество локальных устройств ПА установлено и продолжает внедряться в Читинской, Томской, Омской, Иркутской, Красноярской и других энергосистемах.

Об авторах


Глазырин Евгений Евлампиевич, главный специалист отдела РЗиПА ЗАО «ИАЭС». Тел (383) 3630265, e-mail: gee@iaes.ru.

Петров Александр Михайлович, генеральный директор ЗАО «ИАЭС», к.т.н. Тел (383) 3630265, e-mail: petrov@iaes.ru.



Петров Алексей Эдуардович, технический директор ЗАО «ИАЭС». Тел (383) 3630265, e-mail: alexey@iaes.ru.

Сакаев Оскар Олегович, главный специалист отдела ТСиПО ЗАО «ИАЭС». Тел (383) 3630265, e-mail: oskar@iaes.ru.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница