Создание АСУ ТП подстанции 220 кВ «Черемушки-1» МЭС Юга

Подстанция ПС 220 кВ Черемушки-1 с заходами ВЛ 220 кВ является транзитной подстанцией в зоне обслуживания Филиала ФСК ЕЭС МЭС Юга и находится в оперативном ведении ОДУ Юга. ПС 220 кВ Черемушки-1 относится к классу подстанций высокого напряжения, к надежности и эффективности управления которыми предъявляются повышенные требования. В соответствии с действующими в электроэнергетике нормативно-техническими документами при строительстве подстанций данного класса создаются автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые станут основным средством контроля и управления режимами и состоянием оборудования ПС.

Как следствие, повысится надежность электроснабжение потребителей электроэнергии, сократятся эксплуатационные затраты за счет сокращения числа обслуживающего персонала подстанции.

В системе выделяется три уровня программно-технических средств:

• Уровень измерительных преобразователей (нижний уровень);
• Уровень сбора и обработки информации (средний уровень);
• Уровень хранения, передачи и представления информации (верхний уровень).

Для реализации надежности и безотказности работы в ЛВС АСУ ТП применяются резервированные сети Gigabit/Fast Ethernet на основе кольцевой топологии.

Такая архитектура позволяет противостоять не только отдельным отказам оборудования и линий связи, но и проводить работы по реконфигурации сети, не останавливая обмена данными в системе. Кроме того, время восстановления системы после отказа минимально.

В качестве базового стандарта используется стандарт IEC 61850, регламентирующий процессы взаимодействия компонентов и подсистем АСУ ТП.

Нижний уровень

На нижнем уровне функционируют контроллеры уровня присоединений D25 производства компании General Electric, осуществляющие сбор, первичную обработку, контроль и регистрацию текущей аналоговой и дискретной информации.

Кроме того, благодаря наличию коммуникационного интерфейса к множеству внешних систем, контроллер D25 используется для сбора данных от устройств измерения показателей качества электроэнергии PM175 компании Satec.

Наряду со сбором данных с контроллеров D25 АСУ ТП осуществляет сбор данных от устройств релейной защиты и автоматики, также выполненной на оборудовании General Electric.

Наличие у контроллеров D25 и устройств РЗА дублированного интерфейса позволило организовать на нижнем уровне резервируемую оптоволоконную сеть на базе управляемых коммутаторов RuggedSwitch RS1600.

Средний уровень

Средний уровень образуют контроллеры управления подстанцией D400, осуществляющие сбор информации с цифровых измерительных преобразователей и локальных подсистем, предоставления ее на верхний уровень системы для отображения оператору, а также в удаленные диспетчерские центры.

В контроллере D400 ведется база данных реального времени, которая работает под управлением операционной системы Linux Kernel и обеспечивает обработку до 131072 точек данных. Для ведения архива на сервере D400 находится вложенная база данных MS SQL. Также сервер поддерживает работу по технологии OPC (в состав входит OPC-сервер). Вся информация хранится на двух модулях памяти CompactFlash (объемом до 2 Gb каждая).

Контроллеры управления подстанцией D400 функционируют в режиме горячей замены, при выходе из строя основного контроллера система автоматически переключается на резервный компонент практически без задержек по времени и без потерь информации.

Коммуникационные возможности контроллера позволили объединить в единую информационную и управляющую систему следующие локальные подсистемы: подсистема релейной защиты и автоматики, противоаварийной автоматики, автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, система мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования, подсистема диагностики состояния основного электрооборудования, подсистема автоматизации и контроля собственных нужд, подсистема автоматизации и контроля щита постоянного тока, подсистема связи, подсистема ССПТИ.

Таким образом, подсистемы, поддерживающие различные протоколы (IEC 61850 , 60870-5-104/101, DNP3.0, Modbus) были объединены в резервированную отказоустойчивую сеть под управлением коммутаторов RuggedSwitch RSG2100 для обмена данными по стандарту DNP3.0 с верхним уровнем АСУ ТП.

Верхний уровень

К верхнему уровню АСУТП относятся средства передачи, хранения и представления информации для оперативного и инженерно-технического персонала, реализуемые с помощью основного и резервного серверов и автоматизированных рабочих мест (АРМ) дежурного оперативного персонала ПС, инженера АСУТП и инженера РЗА.

На верхнем уровне отображается информация о режимных параметрах электрической сети и состоянии схемы соединений ПС, формируются команды управления коммутационными аппаратами, обеспечивается долгосрочное хранение всех видов архивной информации, формируются отчетные документы.

Верхний уровень АСУ ТП реализуется на базе программного обеспечения Power Link Advantage компании General Electric, дополненного модулями, специально разработанными для специфических задач оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике.

PowerLink Advantage — это современная полнофункциональная SCADA-система, отвечающая всем требованиям к верхнему уровню АСУ ТП электрической подстанции.

Система единого времени (СЕВ)

В качестве компонентов системы единого времени используются основной и резервный серверы Lantime GPS.

СЕВ осуществляет синхронизацию локальных таймеров, имеющихся в микропроцессорных компонентах ПТК (контроллерах, терминалах РЗА и ПА, серверах и т.п.), в соответствии с астрономическим временем с точностью не хуже 1 мс; синхронизация реализовывается по протоколу SNTP.

Подсистема ССПТИ

В рамках создания АСУ ТП ПС 220 кВ Черемушки-1 специалистами компании РВС была создана система сбора и передачи технологической информации (ССПТИ).

ПТК ССПТИ является распределенной системой сбора, долгосрочного хранения и представления технологической информации с уровня автоматизированных систем управления (АСУ) ПС на уровни диспетчерских центров ФСК ЕЭС.

К основным функциям ССПТИ относятся:

• интеграция с подсистемами АСУТП ПС и оперативно-информационными комплексами (ОИК) АСДТУ Центров управления сетями (ЦУС) уровня магистральной энергетической сети (МЭС) в части сбора технологической информации;
• доставка технологической информации на разные уровни иерархии технологического управления ФСК ЕЭС;
• создание долгосрочного хранилища данных с возможностью организации статистической базы данных технологической информации за длительный период эксплуатации;
• организация специализированных автоматизированных рабочих мест (АРМ) для работы с обрабатываемой технологической информацией;
• представление технологической информации в формеCIM-совместимоймодели технологических измерений;
• унификация доступа к информации в рамках интеграционной платформы автоматизированной системы технологического управления (АСТУ);
• создание единой системы мониторинга и диагностики каналов связи, используемых для передачи данных подсистемы ССПТИ, программно-технических средств и источников технологической информации.

Для реализации функциональных задач ССПТИ на серверах ПТК, было установлено следующее программное обеспечение:

• Triangle Microworks SCADA Data Gateway осуществляет сбор технологических информации по протоколу IEC60870-5-104 ссерверов АСУ ТП и преобразовывает их в стандарт OPC
• OSIsoft PI OPC Interface использует выходные данные Triangle Microworks SCADA Data Gateway и передает в ПТК ССПТИ ЦУС
• OSIsoft PI RDBMS Interface осуществляет сбор данных из реляционных БД по протоколу ODBC (RDBMS)
• OSIsoft MCN Health Monitor Interfaces, OSIsoft Interface Status Utility и OSIsoft Windows Event Log Interface выполняют диагностику и мониторинг подсистемы ССПТИ ПС

Обеспечение отказоустойчивости системы было достигнуто резервированием серверов в составе ПТК ССПТИ, интерфейсов сбора данных OSIsoft посредством установки их вторых копий, а также дублированием сетевого подключения к ЛВС АСУ ТП и аппаратуре каналов передачи данных в ЦУС.

Система бесперебойного питания Symmetra LX компании APC в составе ПТК ССПТИ, обеспечивает функционирование системы в течение не менее 30 минут после отказа электропитания.

Кроме того система бесперебойного питания выполняет защиту серверов и остального активного оборудования от бросков, просадок и иных случаев отклонения электропитания от номинальных характеристик.

Встроенная система дистанционного управления позволяет контролировать систему бесперебойного питания через локальную сеть LAN.

В ближайшее время на базе разработанной документации и поставленного оборудования будет создана система, отвечающая самым строгим требованиям рынка электроэнергии.