16+
Регистрация
РУС ENG
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»

СРО, АЭС, ГРЭС , Кабель, Мощность, Сети , Трансформаторы, Турбины, ТЭС , ТЭЦ, Кабельная арматура, Провод, Электростанция

Отправить на Email

Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.