Системы электропитания

Системный интегратор

Инженерный центр «Энергосервис» осуществляет разработку решений для автоматизированных систем управления и мониторинга электростанций, подстанций, электроустановок промышленных предприятий. Инженерный центр серийно производит микропроцессорные устройства, выпускает многофункциональные измерительные преобразователи, устройства сбора данных, модули ввода/вывода, счетчики и приборы контроля качества электроэнергии, поддерживающие открытые протоколы обмена, в том числе – МЭК 61850.

Объект: ПП 500 кВ Тобол

Цифровая подстанция ПАО «ФСК ЕЭС» 500 кВ Тобол – важнейшее звено в системе электроснабжения строящегося нефтехимического комплекса глубокой переработки углеводородного сырья «ЗапСибНефтехима». Для повышения эффективности и качества диспетчерского управления режимами энергосистемы на подстанции установлена система мониторинга переходных режимов СМПР (англ. Wide Area Measurement System, WAMS). Она основана на использовании синхронизированных векторных измерений и позволяет проводить мониторинг динамических свойств энергосистемы в центрах управления ОАО «СО ЕЭС».

Решение

В состав программно-технического комплекса СМПР ПП 500 кВ Тобол входят:

• Устройство синхронизированных векторных измерений УСВИ (англ. PMU) ЭНИП-2, концентратор синхронизированных векторных данных КСВД (англ. PDC) ES-PDC, подсистема диагностики СМПР, подсистема гарантированного электропитания, оборудование локальной вычислительной сети;
• Система обеспечения единого времени на основе блока коррекции времени ЭНКС-2 для приема сигналов навигационных спутниковых систем (ГЛОНАСС, GPS);
• Программное обеспечение компонентов системы.

УСВИ ЭНИП-2 подключены к измерительным трансформаторам напряжения и тока. В измерительных цепях предусматривается возможность подключения испытательного оборудования без отключения от присоединения за счет применения специализированной штекерной системы контроля FAME. Данная система реализует возможность замыкания вторичной обмотки трансформатора тока с защитой от прикосновения к токоведущим частям, обеспечивая безопасность при проведении измерений и испытаний.

Электропитание ПТК СМПР организовано по 1 категории надежности электроснабжения и полностью исключает возможность выхода из строя системы вследствие отдельных неисправностей или ремонта элементов сети.

При реализации проекта были использованы блоки питания QUINT4- PS/1AC/24DC/10, артикул 2904601. Они имеют универсальный AC/DC вход с диапазоном от 90 до 350 В постоянного тока. Серия QUINT4 прошла испытания по стандарту МЭК 61000-6-5 (электромагнитная совместимость для электростанций и подстанций).

Блоки питания включены параллельно через одноканальные модули резервирования QUINT4-S-ORING/12-24DC/1X40, артикул 2907752. Данная схема позволяет развязать блоки питания друг от друга и устранить «единую точку отказа» для резервируемых систем. С помощью дискретных выходов на QUINT4-PS и QUINT4-S-ORING можно контролировать исправность всех составляющих системы питания 24 В DC.

Для гальванической развязки в линиях передачи данных Ethernet применен пассивный сетевой изолятор FL ISOLATOR 100-RJ/RJ, артикул 2313931. Уровень защиты сетевого оборудования от разности потенциалов составляет 4 кВ.

Подключение к цифровым трансформаторам тока и напряжения по протоколу МЭК 61850‐9‐2LE (шина процесса) реализуется с помощью УСВИ ЭНИП-2. Резервирование шины осуществляется с помощью двух устройств FL RED 2001E PRP 2LC, артикул 2701864 с оптическим многомодовым выходом в сеть PRP.

Промышленный коммутатор FL SWITCH SFN 16TX, артикул 2891933 передает информацию от УСИВ ЭНИП-2 и КСВД ES-PDC в соответствии со стандартом Ethernet по протоколу IEEE C37.118. У коммутатора имеется вход резервированного питания и контакты дистанционной сигнализации, также поддерживается QoS технология.

В соответствии с требованиями о защите информации, ПТК СМПР ПП 500 кВ Тобол соответствует классу 1Г. Доступ пользователей ПК верхнего уровня (ОАО «СО ЕЭС») к конфигурационным файлам и архивным данным сервера КСВД ES-PDC осуществляется посредством входящего соединения по протоколам IEEE C37.118.2, FTP, ICMP.

Оборудование в ПТК СМПР ПП 500 кВ Тобол

Преимущества решения

Использование современных технических средств и информационных принципов в ПТК СМПР компании «Инженерный центр «Энергосервис» на базе оборудования позволяет получать данные, на основе которых осуществляются:

• измерения электрических величин в режиме реального времени для глобального мониторинга состояния энергосистемы;
• определение запасов устойчивости (пропускная способность линий, контроль напряжений и фазовых углов в узлах энергосистемы), обнаружение качаний мощности;
• проверка динамической модели энергосистемы, запись архивов и аварийных событий, а также их анализ;
• управление режимами работы и синхронизация компонентов системы.

• Заказчик: ПАО «Интер РАО»
• Системный интегратор: ЗАО «Интеравтоматика»

ЗАО «Интеравтоматика» предлагает весь комплекс работ и услуг, связанных c решением задач автоматизации энергетического оборудования. Спектр услуг постоянно совершенствуется. Основой этого процесса являются требования рынка и опыт, накопленный во время разработки и внедрения АСУ ТП на объектах энергетики.

Реализованные проекты

За все время работы ЗАО «Интеравтоматика» было внедрено и реализовано более 150 проектов. Среди них: Пермская ГРЭС, Уренгойская ГРЭС, Южноуральская ГРЭС, Рефтинская ГРЭС, Северо-Западная ТЭЦ (г. Санкт-Петербург), Нижневартовская ГРЭС, ТЭЦ12, ТЭЦ-16 (ПАО «Мосэнерго»), Калиниградская ТЭЦ-2 и т.д.

Решение

Электропитание системы АСУ ТП выполняется от вторичных источников питания. Питание системы АСУ ТП должно быть надежным и бесперебойным. Поэтому электроснабжение вторичных источников питания осуществляется от двух независимых сетей (основной и резервной). При отключении одной из сети или сильной просадке напряжения питание системы АСУ ТП будет осуществляться от второй (резервной) сети. В качестве второй (резервной) сети на электростанциях, как правило, используют сеть постоянного тока. Возможность подключить входные цепи источника питания к сети переменного или постоянного тока позволило использовать один тип источника. Для организации резервированного питания на выходе источников установлен модуль резервирования (диодный модуль), что повысило надежность системы питания. Широкий диапазон мощностей источников питания с выходным током от 5 А до 40 А позволил организовать питание как для локального оборудования и отдельно стоящего шкафа ПТК, так и для организации централизованной системы питания для нескольких шкафов ПТК в одном помещении.

Для организации питания нагрузки большой мощности (несколько потребителей по 50 А) было организовано параллельное подключение 4-х источников питания с выходным током 40 А.

Решение

В некоторых помещениях, где отсутствовало надежное не резервированное питание со стороны первичных источников, резервированное питание оборудования ПТК было организовано с использованием ИБП 24В с поддержкой от аккумуляторных батарей. 

Для селективного отключения неисправных цепей нагрузки 24 В в случае аварийных ситуаций в выходных цепях установлены автоматические выключатели с характеристикой SFB, оптимально скоординированные с работой источников питания. Их использование гарантирует мгновенное отключение при возникновении К.З. в цепи нагрузки и обеспечивает возможность дистанционного контроля состояния.

Для обеспечения защиты оборудования от воздействия импульсного перенапряжения в шкафу установлены УЗИП класса 2.

Преимущества

В большинстве проектов компании «Интеравтоматика используется оборудование компании.

Благодаря широкой линейке источников питания есть возможность решать различные задачи от питания единичного локального оборудования до питания всей системы автоматизации в целом. Возможность параллельного соединения источников питания позволяет организовать питание нагрузки большой мощности. Широкий диапазон входных напряжений и универсальность позволяет подключать источники к различным сетям питания как переменного так и постоянного тока, а также возможность подключения в сетях с нестандартным напряжением питания.

В случае отсутствия стабильного и надежного питания применение ИБП позволяет повысить надежность и бесперебойность питания системы управления. Система диагностики источников питания и ИБП позволяет контролировать дистанционно неисправности, сбои и своевременно их устранять, контролировать состояние аккумуляторных батарей и остаток заряда на них.

Применение автоматических выключателей серии CB, благодаря их компактности (не большая ширина модуля, встроенный блок-контакт) позволяет существенно экономить место в шкафах ПТК, дает возможность производить замену выключателя без разбора и демонтажа питающих цепей.

Использование УЗИП класса 2 VAL-SEC-T2-1S-350-FM также выгодно с точки зрения компактности устройства. Модернизированная конструкция встроенного теплового расцепителя обеспечивает безопасность эксплуатации данного УЗИП.

Перечень использованного оборудования

При проектировании системы питания ПТК применено следующее оборудование:

• Источники питания QUINT-PS/1AC/24DC/10А, 20А, 40А;
• Источники питания TRIO-PS-2G/1AC/24DC/5;
• Источники бесперебойного питания QUINT-UPS/24DC/24DC/40;
• Аккумуляторные батареи UPS-BAT/VRLA/24DC/38AH;
• Модули резервирования QUINT-DIODE/12-24DC/2X20/1x40;
• Модули резервирования UNO-DIODE/5-24DC/2X10/1x20;
• Автоматические выключатели CB TM1 SFB P 2A, 4A, 6A, 10A, 16A;
• Устройство защиты от импульсных перенапряжений УЗИП класса 2 VAL-SEC-T2-1S350-FM.

• Интегратор: ООО НПП «ЭКРА»

Интегратор

ООО НПП «ЭКРА» - научно-производственное предприятие, с 1991 года осуществляющее проектирование, разработку и внедрение современных устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), низковольтных комплектных устройств (НКУ), систем плавного пуска и различного рода автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Проект

В последние годы возрастает вероятность возникновения системных аварий в энергосистеме, что связано с увеличением количества связей между энергосистемами, а соответственно взаимозависимости, высоким износом энергетического оборудования и ошибками персонала при локализации и ликвидации таких аварий.

Комплекс АВСН-Т совместно с комплексом АВСН-Э и входит в состав системы АВСН, обеспечивающей выделение Омской ТЭЦ-4 на сбалансированный энергорайон при дефиците мощностей в Омском регионе и возникновении системных аварий.

Работа комплекса АВСН-Т направлена на минимизацию отклонений давления в главном паропроводе станции во время выделения ее вместе с тупиковыми нагрузками из энергосистемы. Большие отклонения давления в главном паропроводе могут привести к несанкционированному отключению парогенерирующих мощностей и, как следствие, к потере собственных нужд и полному останову станции.

АВСН-Т во время своей работы решает три задачи:

• групповое управление ПТК автоматизированного котлового оборудования (4 автоматизированных котла);
• управление работой импульсных предохранительных клапанов (ИПК) автоматизированных и неавтоматизированных котлов (всего 9);
• управление работой специальной быстродействующей редукционно-охладительной установки (БРОУ).

Структурная схема комплекса:

В системе управления применен процессорный модуль ILC 170 ETH 2TX серии Inline с Ethernetинтерфейсом. Ввод/вывод сигналов осуществляется модулями дискретного ввода IB IL 24 DI 32/HDPAC (1 шт), дискретного вывода IB IL 24 DO 32/HD-PAC (2 шт) и аналогового ввода IB IL AI 4/EF-PAC (9 шт). Связь со смежными программно-техническими комплексами осуществляется по протоколу Modbus RTU и выполнена с помощью модулей IB IL RS 485/422-(PRO)-PAC (5 шт). Дополнительно для питания модулей применен модуль питания IB IL 24 PWR IN/RPAC (1 шт).

Разработка программного обеспечения ПЛК выполнена на языках МЭК 61131-3 в среде PCWorX. Для управления работой комплекса, отображения информации и ввода уставок используется сенсорная 10” панель оператора TP 10T. Разработка проекта визуализации выполнена в среде Visu+.

Питание ПЛК и панели оператора осуществляется источником питания QUINT-PS/1AC/24DC/5. Преобразование уровней сигналов входных приемных цепей и выходных цепей управления осуществляется промежуточными реле PLC-RSC-230UC/1AU/SEN и PLC-RSC- 24DC/21 соответственно. Цепи приема аналоговых сигналов 4-20 мА снабжены защитным стабилитроном, дополнительно установленным в проходную клемму.

В шкафу применены пружинные клеммники различной конструкции. Так, подключение подводящих цепей выполняется на клеммники с ножевыми размыкателями, что позволяет оперативно разрывать цепи при выведении шкафа из работы для проведения технического обслуживания.

Механизм резервирования оборудования комплекса АВСН-Т

Комплекс состоит из двух шкафов типа ШЭЭ233-0101, имеющих одинаковое функциональное назначение, реализующих одинаковый технологический алгоритм и работающих в режиме полного дублирования. Повышение надежности и непрерывности функционирования комплекса обеспечивается автоматической передачей управления на «Резервный» шкаф в случае возникновения неисправности в «Основном» шкафу. Это также позволяет производить полное выведение одного из шкафов из работы для проведения технического обслуживания. Постоянный информационный обмен между шкафами (по сети Ethernet) позволяет осуществлять безударное переключение управления в случае необходимости.

Алгоритм АВСН-Т учитывает:

• номинальные нагрузки котлов;
• текущие нагрузки котлов за 30 секунд до срабатывания АВСН-Т;
• нагрузки котлов, участвующих в работе АВСН-Т;
• минимальные нагрузки котлов их регулировочных диапазонов;
• зависимость величины оборотов ПСУ (пылепитателей) от паровой нагрузки;
• скорости вращения приводов топливоподающих устройств котла (если котел работает на твердом топливе) или расход газа на котел (если котел работает на газе), соответствующие загрузкам котлов;
• вид топлива и его параметров (с учетом возможного изменения его параметров);
• наличие в структуре регулирования горения регулятора топлива и регулятора тепловой нагрузки.

Алгоритм АВСН-Т осуществляет:

• определяет потребность в паре турбин;
• перерасчет баланса генерируемой и потребляемой мощности в отделившейся системе по данным режима, который предшествовал аварии;
• устранение небаланса за счет отключения нагрузок и использования всех имеющихся резервов электростанции.

Интерфейс оператора

Для обеспечения удобной эксплуатации, вся информация организована в виде окон отображения мнемосхем, задания настроек, контроля и диагностики, а также просмотра сообщений и отображения графиков. На всех окнах вверху слева отображается режим работы шкафа - «Вывод», «Основной» или «Резервный», а справа - текущая дата и время.

Эффект от внедрения системы

Внедрение системы увеличивает живучесть оборудования, сводит к минимуму экологические риски, а также предотвращает потерю собственных нужд и полный останов станции. Это позволяет избежать как прямых финансовых потерь, связанных с недопоставкой тепловой и электроэнергии, так и вызванных остановкой основных тупиковых потребителей вырабатываемой энергии – предприятий нефтехимической промышленности, имеющих непрерывный цикл производства.