SCADA-система "АТЛАНТ" - инструмент автоматизации электрических сетей

14 июля 2005

(Журнал "Автоматизация в промышленности" Июль 2005)

Представлена специализированная SCADA-система "АТЛАНТ", предназначенная для создания АСУ электрической части станций и подстанций. Описаны ее архитектура, особенности реализации и применения. Показан вариант структуры ПТК, в качестве программной составляющей которого используется SCADA-система "АТЛАНТ".

ОАО "Ивэлектроналадка", имея большой опыт проектирования внедрения и наладки АСУ различных производителей, разработала собственную специализированную SCADA-систему АТЛАНТ, предназначенную для создания АСУ электрической части станций и подстанций. Система обеспечивает адекватный мониторинг и надежное управление электроэнергетическим объектом с возможностью обмена информацией с системами управления различных уровней.

В отличие от универсальных SCADA-систем, "АТЛАНТ" имеет уже готовую базу элементов и алгоритмов функционирования. Также система поддерживает широкий круг цифровых устройств релейной защиты и автоматики различных производителей.

SCADA-система "АТЛАНТ" входит в состав одноименного ПТК, вариант исполнения технической части которого показан на рис.1.


Рис. 1. Структура ПТК "АТЛАНТ"

 

ПТК "АТЛАНТ" имеет трехуровневую архитектуру. Нижний уровень образуют локальные устройства сопряжения с объектом (УСО) и цифровые устройства релейной защиты и автоматики (ЦРЗА). Средний уровень включает базовые серверы системы, устройства синхронизации времени и компьютер-шлюз. На верхнем уровне расположены АРМ операторов и SCADA-системы сторонних производителей.

Функции централизованного сбора, хранения и передачи сигналов в системе выполняет один или несколько серверов. Число серверов определяет степень надежности системы, число АРМ - степень удобства использования системы. В SCADA-системе "АТЛАНТ" реализованы алгоритмы "горячего" резервирования, позволяющие в случае неисправности автоматически заменить основные элементы резервными (без вмешательства персонала), тем самым обеспечивающие постоянную работоспособность системы в целом.

В системе предусмотрена возможность использования удаленных АРМ, взаимодействие которых с системой может осуществляться с использованием различных каналов связи. Функции согласования удаленных АРМ и SCADA-систем с системой "АТЛАНТ" осуществляет компьютер-шлюз.

Данная структурная схема технического комплекса не является жесткой. Возможны различные варианты ее исполнения, например использование одного сервера, совмещенного со шлюзом или одной рабочей станцией, включающей сервер, шлюз и АРМ. Различные варианты обеспечивают различную степень резервирования и надежности.

Указанные функциональные элементы системы при типовом ее исполнении функционируют в сети Fast Ethernet (100MB/s). Для повышения надежности может использоваться Dual (двойной) Ethernet, а при наличии протяженных участков - оптоволоконная сеть. Связь с цифровыми устройствами защит выполняется с использованием интерфейса RS-485 и по протоколам передачи данных. Для согласования сетей RS-485 и Ethernet используются специализированные преобразователи. Сигналы, поступающие с управляемого объекта "сухими контактами", обрабатываются системой посредством использования УСО.

На рис.2 представлена общая структурная схема ПО SCADA-системы "АТЛАНТ". Программная часть системы представляет собой комплекс программных средств, основанных на технологии связывания и внедрения объектов для промышленной автоматизации ОРС (OLE for Process Control). Она предназначена для построения АСУ электрической и технологической частей как небольших, так и крупных энергетических объектов. Система легко наращивается и масштабируется благодаря модульной архитектуре.


Рис. 2. Архитектура ПО SCADA-системы "АТЛАНТ"

 

Для организации взаимодействия между человеком и оборудованием, система "АТЛАНТ" предоставляет различные средства многофункционального ЧМИ: возможность отображения получаемой информации в виде мнемосхем, таблиц, графиков (трендов), панелей управления и сигнализации. На дисплей может быть выведена аналоговая и дискретная информация, необходимая для адекватной оценки ситуации и управления объектом.

Главное окно АРМ (рис. 3) разделено на несколько частей, наиболее важными из которых являются:

  • область мнемосхем (центральная часть экрана), предназначенная для отображения мнемосхемы. Мнемосхема представляют собой совокупность статической и динамической информации, причем динамическая информация может относиться к самым разным объектам. Мнемосхема состоит из мнемосимволов, которые представляют упрощенное мнемоническое изображение объекта;
  • навигация по мнемосхемам (правая часть экрана) отображает список доступных мнемосхем и служит для быстрого переключения между ними. Название текущей мнемосхемы имеет выделение;
  • сигнализация и события (нижняя часть экрана) отображает последние 100 событий произошедших в системе (срабатывание устройств РЗА, переключения коммутационной аппаратуры, выход параметров режима за допустимые пределы, срабатывание технологических защит оборудования, действия оперативного персонала и т. п.).


Рис. 3. Главное окно АРМ оперативного персонала

 

Из главного окна АРМ оперативному персоналу при наличии соответствующих прав (обеспечение безопасности) предоставляется возможность доступа к следующим функциональным возможностям:

  • просмотр текущего состояния управляемого объекта;
  • непосредственный просмотр последних событий;
  • просмотр событий и сигнализации за определенный отрезок времени с возможностью фильтрации по различным составляющим;
  • просмотр текущей информации о динамике изменения сигналов, поступающих с объекта управления (динамические тренды);
  • просмотр динамики изменения сигналов, поступающих с объекта управления за определенный отрезок времени в прошлом (статические тренды);
  • формирование оперативного журнала событий, суточных и других ведомостей и т.д. с возможностью их редактирования;
  • дистанционное управление оборудованием;
  • дистанционное конфигурирование, настройка, изменение уставок микропроцессорных устройств РЗА;
  • автоматическое и ручное считывание данных осциллографирования;
  • просмотр считанных осциллограмм с возможностью их полнофункционального анализа (построение векторных диаграмм, разложение сигналов на гармонические и симметричные составляющие и т.д.);
  • назначение прав пользователей;
  • документирование всей доступной информации.

Конфигурирование АСУ АТЛАНТ является гибким и максимально упрощенным, что позволяет производить инжиниринг системы с минимальными затратами времени. Все средства конфигурирования SCADA-системы "АТЛАНТ" предоставляются бесплатно. Система также имеет встроенную поддержку скриптовых языков программирования. Данная возможность позволяет производить любые математические и логические операции с поступающими в систему данными, что позволяет без труда расширить сервисные возможности системы.

Используемый ЧМИ должен обеспечивать определенный уровень защиты во избежание случайного или преднамеренного исполнения запрещенных операций. Гибко настраиваемая защита от несанкционированного доступа интегрирована во все интерфейсные элементы SCADA-системы "АТЛАНТ", гарантируя полную безопасность исполнительной системы. Система защиты от несанкционированного доступа "АТЛАНТ" позволяет назначить пользователям различные права. Каждому пользователю назначаются свои регистрационное имя и пароль, которые он должен указывать для получения доступа к различным компонентам системы. Добавление и удаление пользователей, а также изменения прав существующих пользователей возможно без останова системы управления.

Подавляющее большинство SCADA-пакетов являются закрытыми, если речь идет о структуре данных, с которыми они работают. Для того, чтобы получить доступ к данным в этих системах, необходимо воспользоваться специализированными пакетами разработчика, что зачастую невозможно.

Система "АТЛАНТ" полностью поддерживает технологию ОРС, все собираемые данные хранятся в стандартных БД; осциллограммы хранятся в международном формате COMTRADE. Более того, существует возможность экспортировать данные в другие стандартные БД.

Для совместимости со SCADA-системами, не поддерживающих технологию ОРС, в системе "АТЛАНТ" реализованы стандартные протоколы передачи данных (МЭК 60870-5-101, MODBUS и др.).

То, что SCADA "АТЛАНТ" относительно молодой продукт, не является ее минусом, а в большей мере плюсом. Объясняется это тем, что многие системы были разработаны 5:10 лет назад и на сегодняшний день не удовлетворяют резко возросшим современным требованиям. При разработке системы АТЛАНТ использовались наиболее современные технологии и учитывались последние требования к SCADA-системам.

Практическое применение SCADA-системы "АТЛАНТ" на объектах электроэнергетики началось с января 2004 г. Первым объектом стала ИвГРЭС (генерирующая компания ОАО "Ивэнерго"), где было автоматизировано КРУ-6 кВ на базе терминалов защиты серии SPACOM.

В декабре 2004 г. была запущена система на подстанции 500 кВ "Радуга" ОАО "ФСК ЕЭС" (МЭС Центра). В этом проекте использовались терминалы релейной защиты фирмы AREVA, НПП "ЭКРА", ОАО "Радиус". Выполнена интеграция в систему АТЛАНТ цифровых регистраторов ПАРМА. В данный момент ведутся работы по расширению системы управления с охватом стороны 110 кВ. Производится интеграция АТЛАНТ с существующими комплексами телемеханики и автономной системой пожаротушения.

С 2003 г. система "АТЛАНТ" начала применяться в учебном процессе Ивановского государственного энергетического университета, кафедры "Автоматизированного управления электроэнергетическими системами" и заслужила высокую оценку экспертов ИГЭУ.

 

Апухтин Д.Ю., Лифшиц А.С., Савинов А.А. - инженеры ОАО "Ивэлектроналадка"

все публикации