Проектирование автоматизированной системы электроснабжения предприятия

самостоятельные цели управления и общую цель, единую для автоматизированной системы; уменьшением количества и уплотнением информации при движении ее вверх по иерархии.

Электроснабжению промышленных предприятий присуща определенная организационная упорядоченность, или иерархия, каждый уровень которой имеет определенную цель управления и наделен полномочиями по принятию решений в сфере своей компетенции.

Как и все иерархические системы управления, АСУЭ характеризуется автономностью отдельных подсистем, когда каждая из них управляет определенным числом подсистем более низкого уровня; уменьшением количества и уплотнением информации при движении ее от низших уровней к верхним. Каждая подсистема может моделироваться определенным соответствием между входящими потоками информации и выходными управляющими сигналами, которое выражается , например, математическими формулами или таблицами.

Подсистеме для достижения ее целей присущи свои задачи. Для верхнего уровня иерархии характерны задачи, которые условно можно назвать задачами в большем. Применительно к АСУЭ это задачи, связанные с различными организационными техническими мероприятиями, охватывающими все энергохозяйство предприятия, включая связь с основными технологическими цехами (например, составляющие оптимальных норм удельных расходов энергоносителей, составление оптимальных графиков работы оборудования).

Для нижнего уровня иерархии типичными являются задачи, связанные с оптимальным непосредственным управлением конкретными технологическими процессами в энергоснабжении (например, оптимальное по быстродействию регулирование давление пара, оптимальное по минимуму потерь электроэнергии регулирование возбуждения синхронных машин).

Иерархические структуры АСУЭ можно представить состоящими из отдельных подсистем (уровней), выделенных по функциональному признаку (рис.1), или на основании совокупности задач управления, решаемых на каждом уровне (рис. 2) или с учетом структуры технических средств (рис. 3).

Перечень функций и решаемых АСУЭ применительно к рассматриваемой системе электроснабжения представлены в табл.1

Принципы иерархической структуры АСУЭ

Рис. 1Иерархия Рис.2 Иерархия Рис. 3 Иерархия

функций задач технических

управления средств

Таблица 1. Перечень функций и задач решаемых АСУЭ

№

п/п Наименование функции или комплекса задач Периодичность Основные показатели Устройства представления информации

Входные Выходные

1 Контроль и регистрация положения аппаратов (масляные выключатели, силовые автоматические выключатели и др. ) Спорадически Массив значений ТС Протокол, отражающий фактическое положение оборудования Мнемосхемы

Дисплей, устройство печати

2 Контроль, сигнализация и регистрация предупреждающих и аварийных сигналов, поступающих с контролируемых объектов Спорадически Массив значений аварийных и предупреждающих сигналов ТС Протокол, отражающий появление аварийных и предупреждающих сигналов То же

3 Контроль текущих значений параметров системы ЭС, автоматическая регистрация и сигнализация отклонений основных параметров Периодически,

Спорадически Массив значений ТИТ Протокол значений ТИТ То же

4 Контроль нагрузки основных трансформаторов Периодически 1 раз в 15 минут Значения активной мощности Отчет нагрузки основных трансформаторов То же

5 Виртуальное представление и регистрация телесигналов о переключений электрооборудования Спорадически Массив значений ТС Протокол переключения электрооборудования То же

6 Учет количества срабатываний (рабочих и аварийных) высоковольтных выключателей Постоянно Массив значений ТС Отчет периодически 1 раз в месяц То же

7 Оперативное управление коммутационными аппаратами Спорадически Массив значений ТУ Протокол операций ТУ То же

8 Расчет удельных расходов электроэнергии по энергетическим и технологическим цехам Периодически 1 раз в смену Массив значений ТИИ Отчет То же

9 Предоставление по запросу оперативного персонала информации о текущих значениях параметров СЭС Периодически по запросу Массив значений ТИТ Протокол значений текущих параметров То же

10 Воспроизведение не дисплее мнемосхем подстанций и с изложением на них текущей динамической информации Спорадически и по запросу Массивы записи мнемосхем и значений ТС, ТИТ, ТИИ Мнемосхемы подстанций с динамической информацией Дисплей

11 Выдача рекомендаций по составу работающих трансформаторов с целью улучшения использования их мощности По запросу Значения нагрузки трансформаторов Рекомендации То же

12 Оптимизация распределения реактивной мощности в электросети предприятия Периодически Массив значений ТИТ Рекомендации То же

3. Структурная схема АСУЭ

На рис. 4 представлена структурная схема АСУЭ, построенная по функциональному признаку. Первый и второй уровни занимают подстанции ручного управления объектами и локальной автоматикой. Основными задачами, которые решаются на этих уровнях в системе электроснабжения, является релейная защита электроустановок и автоматика безопасности, различные блокировки и локальная системная и технологическая автоматика (АВР, АПВ), автоматическое регулирование отдельных параметров (тока, напряжения, частоты и пр.) для обеспечения работы местных автоматических устройств и передачи измерений в другие подсистемы АСУЭ и АСУП.

Система диспетчерского управления энергетическим хозяйством в рамках АСУЭ представляет собой информационно-управляющую подсистему (второй уровень иерархии). В функции этой подсистемы входит: постоянный автоматический контроль за состоянием системы режимами работы оборудования и положением основных коммутационных аппаратов; фиксация и анализ неисправностей; возникающих в системе; осуществление оперативных переключений по программе или команде диспетчера в нормальных режимах работы, в аварийных ситуациях и в восстановительный период; обработка первичной технологической информации, поступающей из первого уровня иерархии, ее хранение, воспроизведение и передача в другие подсистемы АСУЭ; передача на объекты управляющей информации, поступающей из верхних уровней; расчет оперативных технико-экономического процесса.

Четвертый уровень АСУЭ занимает учетно-расчетная подсистема. В ее задачу входит: составление балансов активной и реактивной мощности по отдельным цехам и производствам и по заводам в целом; анализ качества электроэнергии; определение 30-минутной нагрузки предприятия в часы максимума нагрузки; автоматизированный учет электроэнергии; определение средневзвешенного коэффициента мощности.

В отличии от подсистем первого, второго и третьего уровней, учетно-расчетная подсистема является комплексной для всего энергетического хозяйства предприятия, так как первые складываются из самостоятельных (в значительной степени) частей, соответвующих отдельным энергосистемам.

Пятый уровень АСУЭ – подсистема оптимального управления. Основной функцией этой подсистемы является обеспечение оптимизации технологических процессов в промышленных системах электроснабжения. Объем задач оптимизации , решаемых данной подсистемой, будет решаться по мере постановки и решения технологии (энергетиками) и разработками системы.

На рис. 4 показана по организационному принципу структурная схема АСУЭ, в которой каждая подсистема соответствует определенному (подразделению) административному уровню. Здесь, как и в предыдущем примере, решается весь комплекс поставленных выше задач. Данная система АСУЭ имеет определенные преимущества перед структурой, построенной по функциональному признаку: появляется возможность последовательно разрабатывать и практически решать в полном объеме отдельные технологические задачи, более четко выражены иерархия и потоки информации, упрощаются связи между отдельными подсистемами.

Различаются эти схемы и по временным характеристикам работы отдельных подсистем. Вторая схема имеет четко выраженную характеристику: первый уровень работает в темпе с процессом, второй – в реальном масштабе времени и с дискретностью внутри смены, третий уровень – дискретный контроль (смена, сутки); четвертый уровень – дискретный контроль (месяц, квартал, год).

Такое четкое распределение временных характеристик позволяет наиболее рационально выбирать и использовать в системе компьютерную технику.

4. Обоснование принятых объемов информации по способу передачи информации

Совместная работа устройств автоматики и телемеханики наиболее эффективна, когда правильно сочетаются объемы этих устройств. Объем телемеханизации – это количество и характер телесигналов и телеизмерений, количество объектов телеуправления и телеконтроля, необходимых для обеспечения нормальной работы телемеханизируемой установки.

В системе электроснабжения