Системы SCADA для распределения электроэнергии
- ООО "Микроника"
- телеметрия, SCADA
В современном мире компьютерное управление является одним из наиболее экономичных решений для повышения надежности, оптимизации работы, интеллектуализации управления и защиты сети энергосистем. Имея расширенные возможности систем сбора данных, система SCADA имеет важную роль в работе энергосистемы.
Как правило, система SCADA помимо задач по сбору данных, автоматизирует всю сеть распределения электроэнергии, выполняя функции удаленного мониторинга, координации в работе и управления.
Диспетчерское управление и сбор данных или просто SCADA – одно из решений, доступных для систем сбора данных, мониторинга и управления, охватывающих большие географические районы.
Системы SCADA в основном используются для внедрения системы контроля и управления оборудованием или установкой во многих производственных отраслях современной экономики, например, таких как электроэнергетика, нефтедобыча, газодобыча, контроль воды и переработка отходов, телекоммуникации и т.д.
В данных системах измерения проводятся удаленно или на определенных этапах в процессе производства. Для получения более полной информации о производственном процессе данные замеров передаются на центральный хост-компьютер SCADA. Полученные данные система отображает на экранах рабочих мест операторов и передает управляющие воздействия в удаленные терминальные блоки на технологической установке.
Элементы типичной системы SCADA
Удаленные терминальные модули (RTU) – являются основными компонентами систем SCADA, которые имеют прямое соединение с различными датчиками, счетчиками и исполнительными механизмами, связанными со средой управления. Они по сути своей являются программируемыми логическим контроллерами (PLC), которые отвечают за правильное преобразование информации удаленной станции в цифровую форму, готовую к передаче посети, а также преобразуют принятые сигналы от главного устройства для управления технологическим оборудованием посредством исполнительных механизмов и переключателей.
Основные терминальные единицы (MTU) – центральные хост-серверы, которые связываются с несколькими RTU, выполняют операции чтения-записи во время планового сканирования. Кроме того они выполняют контроль, сигнализацию, взаимодействие с другими узлами.
Система связи обеспечивает передачу данных между узлами (элементами) SCADA сети.
Рабочие станции оператора – компьютерные терминалы, состоящие из стандартного программного обеспечения HMI (Human Machine Interface) и обьеденены в сеть с центральным хост-компьютером.
Автоматизация системы распределения энергии
Современные системы SCADA заменяют ручной труд по выполнению задач распределения электроэнергии и управлению процессами в распределительных системах с автоматизированным оборудованием. SCADA увеличивает эффективность системы распределения электроэнергии, предоставляя такие функции:
- просмотр и контроль операций в режиме реального времени;
- анализ и регистрацию поступающих данных;
- поддержание требуемых напряжений, токов и коэффициентов мощности, генерации аварийных сигналов и т. д.
SCADA выполняет автоматический мониторинг, защиту и управление различными устройствами в системах распределения электроэнергии с использованием удаленных терминальных модулей (RTU). Система восстанавливает энергоснабжение во время сбоя, а также поддерживает требуемые рабочие параметры.
SCADA повышает надежность подачи электроэнергии путем сокращения продолжительности отключений. Основные функции SCADA можно разделить на следующие типы:
- контроль подстанции;
- управление фидером;
- управление нагрузкой конечного пользователя.
Управление подстанцией с использованием SCADA
В системе автоматизации подстанции SCADA выполняет такие операции, как управление напряжение шины, балансировка нагрузки шины, регулирование циркуляционного тока, управление нагрузкой, защита от повреждения трансформатора, защита от замыкания на шинах и т.д.
Система SCADA непрерывно контролирует состояние различных устройств в подстанции и направляет соответствующие управляющие сигналы на оборудование дистанционного управления. Кроме того, собираемая информация с подстанций архивируется и хранится на сервере базы данных.
В случае аварий или сбоев системой генерируются соответствующие аварийные сигналы, которые отображаются на пульте диспетчера.
Модули ввода/вывода, подключенные к оборудованию подстанции, собирают данные параметров подстанции, включая состояние переключателей, автоматических выключателей, конденсаторов, батарей, величин напряжений, токов и т.д. Удаленные терминальные модули (RTU) собирают данные ввода/вывода и передают их к удаленному ведущему устройству через модули сетевого интерфейса.
Центральный управляющий блок принимает и регистрирует информацию, выводит на HMI станции оператора и генерирует управляющие воздействия на основе полученных данных. Этот блок также отвечает за генерацию прогнозов состояния системы, централизованное оповещение, создание отчетности.
Управление фидером с помощью SCADA
Система обеспечивает контроль и автоматическое регулирование напряжения на фидере, проведение соответствующих оперативных переключений нагрузки. Управление напряжением на фидере обеспечивается регулированием напряжения на автоматическом регуляторе напряжения и подключением соответствующих емкостей. Данная операция управления может производится на фидерах в те моменты, когда при обнаружении неполадок происходят автоматические отключения основных фидеров и питание потребителей осуществляется по резервным направлениям.
С помощью беспроводных блоков обнаружения неисправностей, установленных на разных питающих подстанциях, система SCADA осуществляет непрерывный поиск неисправностей на питающих фидерах, что дает достаточно точную информацию о неисправностях, их характере и позволяет провести своевременные профилактические мероприятия.
С помощью основных модулей и блоков дистанционного управления осуществляется дистанционное переключение нагрузки, включение емкости, регулирование напряжения на фидере.
Автоматизация управления нагрузкой конечных пользователей
Данный тип автоматизации на стороне пользователя обеспечивает дистанционное управление подключением/отключением нагрузки, автоматическое считывание показаний счетчиков, формирование и передачу данных для биллинговых систем и т.д. Это позволяет вести учет потребляемой энергии и соответственно её стоимость в соответствии временными зонами потребления энергии, а также позволяет обнаружить подделку или кражу счетчика электроэнергии с принятием своевременных мер (отключение потребителя).
Интеллектуальные счетчики осуществляют учет потребляемой электроэнергии, делают её доступной для диспетчерских служб с сохранением на сервере сбора хранения о обработки данных. Модемы или устройства связи обеспечивают надежную, безопасную, двухстороннюю связь.
Преимущества внедрения систем SCADA в системах распределения электроэнергии:
- своевременное распознавание позволяет избежать повреждение оборудования;
- непрерывный мониторинг и управление распределительной сетью с центральной диспетчерской;
- экономия затрат за счет исключения ручного управления оборудованием распределительной сети;
- сокращение времени простоя участков распределительной сети путем общесистемного мониторинга аварийных сигналов и соответственно своевременным принятием соответствующих мер;
- облегчает получение заархивированных данных о состоянии сети;
- снижает затраты за счет использования сокращенного штата работников, необходимых для контроля показаний счетчиков электроэнергии.