Автоматизированная система управления ГЭС с использованием резервированных контроллеров Melsec Q Mitsubishi Electric, компонентов промышленной сети Melsecnet/H Mitsubishi Electric, станций распределенного ввода-вывода Melsec, корпусов шкафов Rittal, электротехнических компонентов для шкафов и клемм Phoenix Contact.

Используемое оборудование: Mitsubishi Electric, Phoenix Contact, Rittal

Назначение АСУ

Основным назначением АСУ ТП ГЭС является оптимальное ведение технологического процесса выработки электроэнергии заданного качества на основе повышения объема, удобства и качества представляемой оперативному персоналу и техническому руководству станции информации о работе технологического оборудования и водно-энергетическом режиме работы ГЭС.

Система автоматического управления должна обеспечивать следующие функции:

• автоматический пуск и нормальную остановку агрегата;
• автоматический пуск и нормальную остановку агрегата при отсутствии напряжения в системе собственных нужд ГЭС, при условии сохранения давления и уровня масла в гидроаккумуляторе МНУ, достаточных для выполнения этой операции;
• автоматическое регулирование частоты при работе на холостом ходу и нагрузку на изолированную энергосистему, при сбросах и набросах нагрузки;
• автоматическое поддержание мощности гидроагрегата при работе на энергосистему;
• работоспособность системы при снижении давления в МНУ до 0,7% от номинального;

Автоматическую остановку агрегата от команды «аварийная остановка», сформированный от контактов:

• аварийное давление МНУ (низкое или высокое);
• аварийный низкий уровень масла в гидроаккумуляторе МНУ до 0,7 номинального;
• местное управление от кнопки;
• неисправность регулятора при пуске.
• обеспечивать электрические защиты генератора, в том числе:
• защита от перегрузки со стороны нагрузки;
• защита от перегрузки нейтральной стороны;
• защита от перенапряжений;
• потеря возбуждения;
• защита от обратной мощности;
• контроль изоляции статора относительно земли;
• отклонение частоты.

Автоматическую аварийную остановку устройством аварийного закрытия по сигналу «превышение частоты вращения, достигаемой при сбросе» и сигналу «115% оборотов при неисправном регуляторе».

Предупредительную сигнализацию, в том числе сигнал «аварийный уровень масла в сливном баке МНУ (низкий)».

Вновь создаваемая АСУ ТП является открытой модульной унифицированной системой, позволяющей её поэтапное расширение добавлением объёмов обрабатываемых сигналов и функций автоматизированного управления основным и вспомогательным оборудованием ГЭС в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах.

Цели внедрения АСУ ТП

Основными показателями эффективности АСУ ТП являются:

• повышение надежности получения достоверной и своевременной информации на основе использования современных программно-технических средств с развитой системой программирования, тестирования и диагностики;
• повышение качества управления и оперативности за счёт объективности и полноты представляемой оперативному персоналу и техническому руководству информации о работе основного и вспомогательного оборудования ГЭС;
• замена физически и морально устаревшей разнотипной аппаратуры управления на современные однотипные микропроцессорные устройства, что должно снизить затраты на техническое обслуживание;
• облегчение и улучшение условий труда эксплуатационного персонала;
• защита энергооборудования и персонала при угрозе аварии;
• возможность совершенствования навыков персонала в ведении режима при помощи тренажера;
• обеспечение персонала ретроспективной технической информацией для анализа, оптимизации и планирования работы оборудования и его ремонта.

Структура и особенности построения системы управления

Вычислительным и управляющим устройством является резервированный контроллер Melsec серии Q. Контроллер выполняет обработку информации с датчиков и управление технологическими механизмами гидротурбины.

Для системы с резервированной структурой применяются центральные процессоры Q12PRHCPU и Q25PRHCPU. В процессорах есть 52 специальные функции для управления процессом, которые дополняют уже существующий диапазон. Используются резервный модуль питания и шасси.

В областях, предъявляющих повышенные требования к надежности функционирования системы управления, используются контроллеры с резервированной структурой (2 одинаковых комплекта). В нормальном состоянии активный контроллер (А) выполняет программу, а на второй (В) копируется все данные о процессе. Обмен данных происходит при помощи специального кабеля. Если вдруг какой-то элемент системы А вышел из строя, то процессом сразу же начинает управлять система В. Таким образом, процесс протекает без прерывания. Время переключения составляет всего 22 миллисекунды. Пока процессом управляет система В вы спокойно можете устранить неполадку или заменить неисправный модуль в системе А без прерывания процесса.

Потенциальные области применения контроллеров с резервированной структурой это - металлургия, химические заводы, электростанции, фармацевтическая промышленность и т.д.

Благодаря своей высокой надежности System Q может использоваться:

• в системах с высокими затратами на перезапуск производства в случае отказа контроллера;
• в системах с высокой стоимостью простоя;
• в процессах обработки ценных материалов;
• в системах без постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала;
• в системах с небольшим количеством обслуживающего персонала.

Система поддерживает все популярные открытые сети, включая Ethernet, Profibus, Melsecnet/H, CC-Link.

Ввод сигналов с гидротурбины в контроллер выполняется через станции распределенного ввода/вывода. Melsec. Станции ввода/вывода могут быть размещены как непосредственно в шкафу контроллера, так и в непосредственной близости от гидротурбины.

Контроллер и станции ввода/вывода соединены между собой в сеть MELSECNET/H. Физически связь выполнена в виде резервированного оптического кольца.

Вся информация с контроллера поступает на верхний уровень. Верхний уровень системы управления состоит из нескольких автоматизированных рабочих мест. АРМы выполнены на базе офисных либо промышленных компьютеров с установленной SCADA системой MX4.

Лицензии на SCADA систему имеют несколько уровней. Автоматизированное рабочее место программиста, выполняющее функции сервера и шлюза между информационной сетью АСУ ТП и общестанционной локальной вычислительной сетью Ethernet. Автоматизированное рабочее место диспетчера/оператора с правом просмотра всей информации и внесения требуемых данных на управление гидротурбиной. Автоматизированное рабочее место менеджера с правом просмотра технологических параметров.

Компьютеры автоматизированных рабочих мест программиста, диспетчеров соединены с резервированным контроллером в сеть MELSECNET/H. Физически сеть выполнена в виде резервированного оптического кольца.

Структура АСУ гидротурбины