16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/121/9307.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 05 (121) март 2009 года

Автоматизация российского энергетического оборудования

15-летний опыт ЗАО «Интеравтоматика»

15 лет, которые прошли со времени создания ЗАО «Интеравтоматика», совпали с периодом появления, развития и широкого распространения на российском энергетическом рынке распределенных микропроцессорных программно-технических комплексов (РМ ПТК) для управления энергоблоками и другими энергетическими установками.

Основной задачей создания ЗАО «Интеравтоматика» стала организация в России всего цикла разработки и внедрения АСУ ТП с использованием микропроцессорных ПТК одной из ведущих приборостроительных компаний мира – фирмы Siemens, что, в результате, должно было обеспечить достижение на российских энергетических объектах современного уровня автоматизации технологических процессов, близкого к зарубежным аналогам.

К настоящему времени ЗАО «Интеравтоматика» внедрило уже более 75 АСУ ТП, в том числе для более чем 30 крупных традиционных энергоблоков (из них 4 пылеугольных и 2 газомазутных энергоблока мощностью 800 МВт), на 10 энергоблоках с паро-газовыми установками (ПГУ) (из них 5 крупнейших в России ПГУ-450), машзала (второго контура) атомного энергоблока 1000 МВт ст. № 3 Калининской АЭС – единственного пока в России энергоблока АЭС, АСУ ТП которого реализовано на базе РМ ПТК. В последнее время ЗАО «Интеравтоматика» ежегодно вводит в эксплуатацию от 10 до 15 проектов АСУ ТП.

В течение 15 лет ЗАО «Интер-автоматика» развивало свои проекты АСУ ТП электростанций в двух взаимосвязанных направлениях: совершенствование самих РМ ПТК и достижение максимального результата от их внедрения (технологического, экономического, экологического и т. п.).



Развитие ПТК – совершенствование АСУ ТП

Проекты ЗАО «Интеравтоматика» выполняются на базе 3 ПТК: Teleperm XP-R, Simatic PCS7 PS и SPPA-T3000.

Контроллерный уровень Teleperm XP-R: вначале исходный немецкий продукт Teleperm ME, а начиная с 1998 года – усовершенствованный российский аналог ТПТС-51, выпускаемый во ВНИИА им. Духова, – построен на базе контроллеров децентрализованной структуры («систем автоматизации»), в которой все прикладные функции контроля и управления реализуются в специализированных для выполнения конкретных задач функциональных модулях (интеллектуальных УСО), объединенных внутренней шиной цифрового обмена, а центральные модули («директора») служат для организации этого обмена и внешних связей контроллера: с верхним уровнем АСУ ТП и другими контроллерами. В течение долгого времени именно такой децентрализованный подход к построению контроллеров был наиболее предпочтительным за счет повышенной функциональной надежности; наличия выборочного резервирования; обеспечения высокого быстродействия, оптимально настраиваемого для каждой задачи; удобства локальной коррекции программного обеспечения.

По мере развития средств микропроцессорной техники – повышения ее надежности, существенного увеличения объема памяти и быстродействия при соответствующем совершенствовании базового математического обеспечения – появилась возможность более широкого использования контроллеров централизованной структуры с неинтеллектуальными УСО, имеющими, в то же время, ряд диагностических функций. В первой половине текущего десятилетия в проектах ЗАО «Интеравтоматика» начал применяться ПТК Simatic PCS7 PS, получивший широкое применение для частичной модернизации систем контроля и управления (СКУ) энергоблоков с целью реализации систем автоматического регулирования частоты и мощности (САРЧМ) и решения ряда других задач. К преимуществам контроллеров централизованной структуры следует отнести простоту аппаратной реализации; удобство построения сложных алгоритмов управления, требующих строгой последовательности выполнения отдельных элементов взаимосвязанной структуры; возможность разделенного, в том числе территориально удаленного, размещения контроллеров и УСО. Существенным отличием PCS7, построенной на базе контроллеров Simatic S7, явилось использование «полевой» шины, в данном случае Profibus, что позволило реально перейти к территориально распределенным системам.

Данный подход привел и к сокращению объема используемого кабеля, а также к заметному сокращению объема и длительности монтажных работ. Впервые территориально распределенная система с УСО, встроенными в сборки задвижек, была внедрена ЗАО «Интеравтоматика» в проекте АСУТП Сочинской ТЭС. Впоследствии аналогичное решение было применено и в первом реализованном в России проекте на базе ПТК SPPA-T3000 – АСУ ТП ПГУ-450 энергоблока ст. № 3 ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго».

Новейший ПТК фирмы Siemens SPPA-T3000 предусматривает возможность использования контроллеров как децентрализованной, так и централизованной структуры. Это позволяет адаптировать конкретную систему к местным требованиям, пожеланиям заказчика, оптимизируя при этом ценовые показатели.

Существенные этапы своего развития прошли за истекшее время технические средства верхнего уровня РМ ПТК – уровня операторского интерфейса, накопления и обработки информации. Во всех основных проектах АСУ ТП на базе XP-R была применена единая система верхнего уровня ОМ-650, использующая клиент-серверную архитектуру.

По мере развития технических средств и базового программного обеспечения оборудования верхнего уровня (серверов, операторских терминалов и объединяющей их шины терминалов) расширялись функциональные возможности ОМ-650 как по составу решаемых задач, так и по объему обрабатываемой информации. Важной частью развития ОМ-650 стало использование WEB- и ОРС-технологий. Применение WEB-сервера позволило представлять информацию в виде кадров, сформированных в ОМ-650, на экранах компьютеров, оснащенных стандартными WEB-браузерами. Это дало возможность реализации удаленных рабочих мест в помещениях ЦЩУ, химлабораторий, цеха АСУ ТП и т. д. практически с теми же характеристиками операторского интерфейса, что и на основных рабочих местах на БЩУ. ОРС-технология существенно упростила обмен информацией с внешними системами: и для передачи данных, сформированных в ОМ-650, например в АСУ П, и для использования в ОМ-650 информации от локальных АСУ ТП или информационных систем, комплектно поставляемых с технологическим оборудованием, например РЗиА. Впервые WEB-технология была применена ЗАО «Интеравтоматика» в проектах АСУ ТП энергоблоков 800 МВт Березовской ГРЭС, затем – в АСУ ТП энергоблоков 800 МВт Пермской ГРЭС, на энергоблоке 300 МВт Среднеуральской ГРЭС. Широкое использование WEB- и ОРС-технологий нашло свое отражение в последнем крупном проекте на базе Teleperm XP-R АСУ ТП первого пускового комплекса ПГУ-325 Ивановской ГРЭС.

Верхний уровень ПТК PCS7 PS также ориентирован на применение клиент-серверной структуры, на возможности использования WEB- и ОРС-технологий, что широко использовано во всех крупных проектах ЗАО «Интеравтоматика» на базе этого ПТК.

Новый ПТК фирмы Siemens SPPA-T3000, вышедший на мировой рынок в 2005 – 2006 годах и уже в 2007 – 2008 годах примененный ЗАО «Интеравтоматика» в пяти проектах АСУ ТП: 2 энергоблоках ПГУ-450 ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» и 3 энергоблоках Т-250 ТЭЦ-25 и ТЭЦ-26, – в архитектурном плане относится к последнему, четвертому поколению ПТК. Предыдущие поколения ПТК имели компоненты (контроллеры, операторские и архивный сервера, операторские терминалы, инженерную станцию и т. д.) со своим собственным программным обеспечением, иногда построенным на различных платформах, и необходимостью связывания компонентов между собой для организации их совместной работы. Принципиальным отличием от них SPPA-T3000, как ПТК четвертого поколения, является встроенность всех компонентов, как аппаратных, так и программных, в единую систему с единым полем информации и едиными принципами их внутреннего взаимодействия. Характерными особенностями SPPA-Т3000 являются:

• использование в качестве базовой WEB-технологии с ее трехуровневой моделью (уровень данных, уровень обработки и уровень представления);

• построение уровня представления данных на так называемых «тонких» клиентах – компьютерах с ограниченным объемом программного обеспечения;

• наличие единого виртуального сервера приложений (аппаратно серверов может быть несколько), объединяющего функции сервера операторского интерфейса, архивного сервера, инженерной и диагностической станций;

• возможность реализации всего состава алгоритмов управления (базового и прикладного математического обеспечения) как в контроллерах (серверах автоматизации), так и в сервере приложений;

• задание любого изменения программного обеспечения только через инженерное представление данных с исключением понятий «компиляция» и «загрузка» в привычном для предыдущих поколений ПТК понимании, что сводит время внесения изменения к длительности одного цикла работы серверов;

• новые возможности по связи (интеграции) с другими ПТК, интеллектуальными датчиками и исполнительными механизмами;

• возможность обработки и хранения данных с разрешением от миллисекунд до часов и суток.



Специализированные задачи и их решение

Регулирование турбин. На первых этапах развития РМ ПТК системы автоматического регулирования (САР) паровых и газовых турбин, а частично и другие алгоритмы управления ими выполнялись на специализированных контроллерах, соединяемых с основной частью АСУ ТП энергоблока проводными связями. Основной технической причиной такого разделения являлась необходимость достижения повышенного быстродействия реализации таких задач, как электронный регулятор скорости турбины и алгоритмы блочной противоаварийной автоматики (ПАА), шаг дискретности которых должен составлять от 5 до 20 миллисекунд. Такое нарушение целостности АСУ ТП энергоблока существенно затрудняло решение задач оперативного контроля и управления, а также работу персонала по обслуживанию и развитию программно-алгоритмического обеспечения.

В качестве мер, предпринятых ЗАО «Интеравтоматика» по разрешению этих противоречий в выполняемых проектах, были разработаны совместно с ВНИИА им. Духова ТПТС специализированные модули Teleperm XP-R повышенного быстродействия для обработки информации и управления турбиной (расчета частоты вращения, выполнения функций ПАА, регулятора частоты вращения, позиционирования клапанов) и использованы модули повышенного быстродействия Simatic S7 FM-458 (для проектов на базе PCS7 PS и SPPA-Т3000).

В результате для преобладающего большинства проектов удалось выполнить ЭЧСР паровых турбин 1000, 800, 300, 150, 110 МВт и газовых турбин ГТ-110 на основе базового ПТК АСУ ТП энергоблока.
АСУ ТП энергоблоков и общестанционного уровня. АСУ ТП тепломеханического (ТМО) и электротехнического (ЭТО) оборудования. При строительстве новых электростанций выбор рационального распределения функций между отдельными АСУ ТП, объединение которых образует АСУ ТП электростанции, определяет принципиальные решения их структурной организации и взаимосвязи. Подход ЗАО «Интеравтоматика» к данной проблеме был сформирован при разработке первого проекта АСУ ТП ПГУ-450 Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга и затем применен во всех последующих проектах вновь строящихся блочных электростанций.

1. Для ТМО и ЭТО энергоблока и общестанционной технологической установки (ОТУ) предусматриваются единые системы управления ТМО и ЭТО соответствующего объекта.

2. С автоматических рабочих мест (АРМ) машинистов энергоблоков обеспечивается возможность выполнения оперативных функций персонала электроцеха: сборка и разборка электрической схемы, синхронизация генератора и т. д.

3. Между АСУ ТП блочного и станционного уровней организуется цифровой обмен информацией, в первую очередь необходимый для решения задач оперативного контроля и управления.

4. Системы сбора информации о состоянии объединенных в локальные сети терминалов РЗиА различного ЭТО (ОРУ или КРУ, блоков генератор – трансформатор, оборудования собственных нужд) подключаются к АСУ ТП общестанционного уровня, в первую очередь для передачи и архивирования оперативной информации от РЗиА. При применении SPPA-Т3000 и использовании для сбора информации по работе РЗиА протокола IEC 61850 имеется возможность передачи архивных и других данных по работе РЗиА на сервер SPPA-Т3000 с дальнейшим их использованием для различных задач обработки и представления информации.



Уровень автоматизации

Уже первый опыт (в 1997 году) внедрения АСУ ТП разработки ЗАО «Интеравтоматика» на крупном энергоблоке – пыле-угольный блок 500 МВт № 10 Рефтинской ГРЭС – показал, что даже для столь сложного отечественного энергетического оборудования при сохранении существующих периферийных устройств (датчики 0 – 5 мА, привода, арматура) можно достичь принципиально нового уровня автоматизации технологических процессов. Этот уровень, как следует и из большого числа внедренных затем ЗАО «Интеравтоматика» проектов АСУ ТП, характеризуется:

• возможностью полностью автоматического изменения нагрузки блока и его поддержания на заданном уровне в рабочем диапазоне нагрузок, в частности для выполнения современных требований СО-СДУ по общему первичному (для пылеугольных энергоблоков) или нормированному первичному и автоматическому вторичному (для газомазутных энергоблоков) регулированию частоты в энергосистеме;

• обеспечением автоматизированного пуска и планового останова блока с автоматическим управлением преобладающим большинством этапов и сохранением за оператором, как правило. выполнения только координирующих функций, неответственных операций и управления неэлектрифицированной арматурой;

• высочайшей надежностью проведения полностью автоматических операций по отключению энергоблока или снижению его нагрузки в аварийных ситуациях.

Основными средствами достижения такого уровня автоматизации, базирующимися на разработках ЗАО «Интеравтоматика» в части прикладного математического обеспечения, в первую очередь, алгоритмов автоматического регулирования и логического управления, например, являются:

• существенное усовершенствование структурных схем автоматических регуляторов с обеспечением их всережимности и нейтрализацией неблагоприятных динамических связей между ними через объект регулирования;

• широкое использование пошаговых логических программ для автоматизации пусковых и остановочных процессов как по отдельным технологическим узлам, так и по блоку в целом;

• наличие высокоразвитого операторского интерфейса, обеспечивающего удобство и наглядность контроля за автоматизированным рабочим процессом, а при необходимости и вмешательства в ход его выполнения.

Свидетельством достигнутого на блоке № 10 Рефтинской ГРЭС уровня автоматизации явилось также то, что данная система оказалась первым проектом АСУ ТП крупного пылеугольного энергоблока в России и, насколько нам известно, вообще в мировой практике, в котором практически отсутствовало резервное дистанционное управление на традиционных средствах (за исключением небольшой группы ключей аварийного останова). Впоследствии этот подход был использован в большинстве наших проектов, в том числе АСУ ТП еще более крупных пылеугольных энергоблоков 800 МВт Березовской ГРЭС, а также принят на вооружение другими российскими и зарубежными компаниями. Накопленный опыт внедрения и уже достаточно длительной эксплуатации разработанных ЗАО «Интеравтоматика» АСУ ТП показывает, что достижение существенно увеличенного объема автоматизации как нового, так и модернизируемого российского энергетического оборудования должно быть нормой и обязательным условием внедрения новых АСУ ТП.

Автоматизация российского энергетического оборудования
К. т. н. Алексей СВИДЕРСКИЙ,
к. т. н. Виктор Биленко,
к. т. н. Владимир Лыско,
ЗАО «Интеравтоматика»

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 05 (121) март 2009 года:

  • Строительство Бушерской АЭС завершено

    Россия полностью завершила строительство первой иранской АЭС «Бушер» и переходит к пусконаладочным работам на станции, сообщил в ходе совещания на станции глава Росатома Сергей Кириенко. «Можно говорить, что основные строительно-монтажные работы на АЭС завершены, и мы переходим к пусконаладке», – сказал он. С. Кириенко отметил, что российские и иранские специалисты должны внимательно и ответственно подойти к этому этапу работы и испыта...

  • Как не разбиться о негибкие программы

    Сколько продуктов, столько и мнений – перефразировать известное высказывание можно и в отношении информационных решений, внедряемых в энергетике. ...

  • ТЭС возрождается

    Специалисты российского ОАО «Технопромэкспорт» начали техническую инспекцию состояния первых трех блоков мощностью по 210 МВт каждый на строящейся ТЭС «Юсифия». В настоящее время на территории электростанции уже работают две группы российских специалистов, в задачу которых входит проведение инспекции, оценка находящегося на объекте оборудования и выполненных строительно-монтажных работ. По завершении технической инспекции руководство «...

  • Корпоративная сеть для ТГК-10

    Компания «Открытые Технологии», российский системный интегратор, завершила построение корпоративной сети передачи данных для ОАО «ТГК-10». ...

  • Угольщики просят о помощи

    Российские угольные компании и руководители «угольных» регионов выступают за ускоренное принятие мер, направленных на поддержку отрасли в условиях финансового кризиса. ...