Систему SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), которая обеспечивает диспетчерское управление и сбор данных, придумали в конце 70-х годов прошлого века. А уже в восьмидесятых на объектах ОАО «Ленэнерго» появились отечественные аналоги SCADA, правда, только в режиме наблюдения и сбора данных. Однако это лишь малая часть возможностей системы SCADA. Ее основная цель – «control» – управление процессами передачи, преобразования и распределения электроэнергии.
«Энергетик Петербурга», корпоративная газета ОАО «Ленэнерго», январь 2011г. http://lenenergo.ru
Систему SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), которая обеспечивает диспетчерское управление и сбор данных, придумали в конце 70-х годов прошлого века. А уже в восьмидесятых на объектах ОАО «Ленэнерго» появились отечественные аналоги SCADA, правда, только в режиме наблюдения и сбора данных. Однако это лишь малая часть возможностей системы SCADA. Ее основная цель – «control» – управление процессами передачи, преобразования и распределения электроэнергии.
Представим себе интерактивную карту Санкт-Петербурга. В интернете есть полезный и знакомый многим автолюбителям сервис – «Яндекс.пробки». Благодаря настройкам этого сервиса все автомобильные дороги мегаполиса выкрашены в разные цвета, в зависимости от насыщенности транспортного потока. Карта отражает текущее положение дел на дороге, и с ее помощью пользователи могут планировать оптимальный маршрут движения. Система SCADA чем-то похожа на этот сервис, с той лишь разницей, что автомобильные пробки воспринимаются нами как данность, а система SCADA позволяет не только анализировать ситуацию, но и влиять на нее.
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
Для того чтобы получить объективную и актуальную картину сети на всех энергетических объектах ОАО «Ленэнего» устанавливаются специальные устройства – RTU (Remote Terminal Unit) – устройства, которые преобразуют информацию, полученную от датчиков (вторичных преобразователей и контактов), и передают ее «наверх». Только на одной подстанции устанавливается порядка сотни таких датчиков. Устройство RTU «собирает» информацию о силе тока, напряжении, мощности (активной и реактивной), частоте в сети, разности фаз тока и напряжения, а также другие данные, необходимые для управления сетью. Собранную информацию RTU передает на MASTER STATION, от которой и получает команды управления. При правильной настройке, SCADA система способна подсказать оператору даже ресурс работы трансформатора. Кроме этого, система фиксирует количество срабатываний различных устройств и подсказывает, когда наступит время профилактического ремонта. В отличие от RTU, MASTER STATION «видит» ситуацию во всей сети, а не только на одной подстанции.
Вся собранная информация при помощи HMI (Human Machine Interface) отображается на мониторе компьютера. На экране диспетчера данные о транспорте электроэнергии представлены в виде схем и графиков. По сути, оператор видит на экране ту же карту, на которой вместо автодорог – схема электроснабжения города и района. Также как сервис «Яндек.пробки» показывает все нештатные ситуации на дороге, на энергетической схеме показаны все задействованные и отключенные цепи электроснабжения.
В то же время RTU может управлять объектом, в случае отсутствия связи с MASTER STATION. В нем запрограммированы необходимые алгоритмы обработки ситуаций на подстанции. Сегодня RTU – это очень чувствительные приборы, и время «реакции» на изменение в системе, в зависимости от задачи, может достигать пяти микросекунд. Для оценки ситуации строится кривая вероятности развития процесса, и либо система сама принимает корректирующее решение, либо предоставляет оператору право вмешаться.
РЕАЛИЗАЦИЯ НА ПРАКТИКЕ
Представим, что вам необходимо в час пик очень быстро добраться с севера на юг Санкт-Петербурга. Можно задействовать службу ДПС и очистить коридор по маршруту следования, а можно воспользоваться умной системой, которая, учитывая скорость вашего движения, соответствующим образом «подстроит» светофоры между двумя конечными пунктами и «зажжет» зеленый свет.
«Сегодня большинство энергообъектов включаются и отключаются вручную, причем непосредственно на самом объекте. Система SCADA, анализируя ситуацию, делает это сама», – рассказывает начальник сектора программно-аппаратного комплекса Центра управления сетями ОАО «Ленэнерго» Александр Андреев.
Автомобильная авария на Лиговском проспекте перекрыла две полосы? Не проблема, система сама перенастроит светофоры и разведет автомобильный поток по близлежащим улочкам, минуя пробку. С одной стороны, это существенно увеличивает скорость реагирования на нештатную ситуацию, а с другой – сводит вероятность ошибки под влиянием человеческого фактора к минимуму.
Например, устройство RTU контролирует работу силовых трансформаторов. При 125 % нагрузке время работы нового силового оборудования ограничено четырьмя часами, в противном случае неизбежны критические последствия – выход оборудования из строя и нарушение штатного режима передачи электроэнергии. Система фиксирует увеличение такой нагрузки и обращает на это внимание оператора. После SCADA сама находит оптимальное решение возможной проблемы и либо уменьшает нагрузку на этот трансформатор, перераспределяя электрический поток, либо вовсе временно выводит оборудование из работы.
На подстанции устройств RTU может быть несколько. В таком случае RTU собираются в кластеры и объединяются в единую систему. При этом, в случае выхода из строя одного из устройств, его функции переходят соседнему.
«Собирая параметры передачи электроэнергии, RTU передает в диспетчерскую только те данные, которые претерпели изменение, тем самым снижая трафик в линиях связи и исключая перегрузку в передачи информации», – продолжает начальник сектора программно-аппаратного комплекса Центра управления сетями ОАО «Ленэнерго» Александр Андреев.
ПЕРСПЕКТИВЫ
Термин SCADA относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, расположенных на больших расстояниях. Управление происходит автоматически, в зависимости от того алгоритма, который сообщен программе. При этом SCADA система позволяет оператору корректировать условия алгоритма и менять параметры информации, которые отображаются на экране. Приведенное сравнение с дистанционным управлением светофорами не лишено смысла, поскольку система довольно универсальна и находит применение в любых областях, где используются автоматизированные системы, основанные на принципах диспетчерского управления: транспорт, космическая и военная области, различные государственные структуры.
Собранная устройствами RTU информация, переданная на MASTER STATION, сохраняется в «архивах» и используется для построения расчетов и аналитической обработки информации.
«В конечном итоге, SCADA система не только сводит к минимуму человеческую ошибку и повышает общую надежность электрической сети, но и упрощает управление нагрузкой, а значит, снижает стоимость распределяемой энергии. Благодаря этой системе упрощаются процедуры тестирования установленного оборудования, диспетчеризации и планирования. Мгновенный автоматический анализ нештатной ситуации и принятие соответствующего решения как раз и приводит к бесперебойному снабжению качественной электроэнергией всех потребителей», – отмечает начальник сектора программно-аппаратного комплекса Центра управления сетями Александр Андреев.
Чтобы система заработала на полную мощность необходимо установить на подстанциях соответствующее силовое оборудование, которое позволит им управлять, прописать его в базах данных и создать алгоритмические условия его функционирования. Это необходимо для того, чтобы система «понимала» структуру и направления распределения электроэнергии. Все новые подстанции, построенные ОАО «Ленэнерго» за последнее время, проектировались с учетом внедрения SCADA системы, и являются своеобразной точкой отсчета для ее повсеместного распространения.
