Программно-технический комплекс «Монолит» для организации АСУ ТП электрических подстанций

Компания-разработчик

ООО «Пи Макс Технологии», www.pmaxenergo.ru

Компания «Пи Макс Технологии» разрабатывает и производит автоматизированные системы для распределительных сетевых компаний: программно-технические комплексы «Монолит» для организации АСУ ТП электрических подстанций различного уровня напряжений.

Объект, на котором установлена система

ПТК «Монолит» - новейшее решение, выведенное на рынок в марте 2012 г.

Название установленной системы

ПТК «Монолит 35»

Описание проекта

ПТК «Монолит 35» - новейшая разработка, предназначенная для построения АСУ ТП электрических подстанций уровня напряжений до 110 кВ. В ПТК «применяется аппаратная платформа ICP DAS или MOXA, работающая под управлением ПО «Монолит». Комплекс реализует как стандартные телемеханические функции (сбор и ретрансляция данных телеизмерений, телесигнализация и телеуправление), так и функции АСУ ТП, предоставляя возможность интеграции со смежными подсистемами и реализации локального автоматического управления подстанцией. ПТК «Монолит» является хорошей платформой для аналитических систем, обеспечивая определение мест повреждений, управление и мониторинг трансформаторного оборудования.

Особенностью ПТК «Монолит 35» является возможность реализации прикладных алгоритмов (определение места повреждения, мониторинг трансформаторного оборудования, электромагнитные блокировки и т.д.) на базе единой программно-аппаратной платформы.

Концепция ПТК «Монолит»

• Кроссплатформенность – возможность применения различных аппаратных платформ под управлением унифицированного ПО.
• Высокие возможности интеграции со смежными подсистемами и системами «верхнего» уровня за счет поддержки стандартных коммуникационных протоколов.
• Возможность реализации локального автоматического управления подстанциями с применением стандартных языков программирования.
• Большая информационная емкость, определяемая высокой производительностью контроллеров.

Применение программного обеспечения «Монолит ПО» также дает ряд преимуществ: реализация всех функций телемеханизации и автоматизации ПС; высокая производительность и возможность поэтапного наращивания функций ПТК. Все это при относительно невысокой стоимости.

Структура системы

ПТК «Монолит» состоит из трех функциональных уровней:

• Уровень устройств сопряжения с первичным электротехническим оборудованием (УСО) – нижний уровень.
• Уровень контроллеров присоединений – средний уровень.
• Уровень контроллера энергообъекта – верхний уровень.

Уровень УСО включает в себя оборудование, предназначенное для преобразования и непосредственного измерения физических величин и дискретных параметров текущего состояния энергообъекта, а также для электрического сопряжения с объектами телеуправления. На этом уровне используется модули дискретного ввода/вывода I-8000(W) и I-87000(W). Для построения распределенных систем применяются модули I-7000; M-7000 и ET-7000; PET-7000. Всего для измерения аналоговых электрических величин могут использоваться свыше 100 преобразователей и не менее 3000 каналов дискретного ввода/вывода.

Уровень контроллеров присоединений реализует регистрацию текущего состояния коммутационного оборудования; сбор, обработку, хранение и ретрансляцию данных уровня УСО на верхний уровень иерархии. На этом уровне реализуются основные алгоритмы первичного преобразования данных и блокировок управления.

На уровне контроллера подстанции осуществляется интеграция со смежными подсистемами ПС – релейными защитами, техническим учетом, противоаварийной автоматикой и другими. Контроллер подстанции также осуществляет взаимодействие с системами «верхнего» уровня – РДУ, ЦУС (SCADA). В комплексе «Монолит» уровень контроллера подстанции реализуется на базе контроллеров семейства LinPac. При обработке большого количества сигналов, а также при специфической топологии подстанции, в составе ПТК «Монолит» может использоваться несколько контроллеров ICP DAS. В этом случае, они выполняют задачи контроллеров группы присоединений, а в качестве контроллера подстанции применяется Moxa DA-681.

Выбор архитектуры определяется топологией подстанции, она может быть как распределенной, так и централизованной. Для централизованной системы используются стандартные встраиваемые модули дискретного ввода/вывода ICP DAS I-8000(W) и I-87000(W). Для организации распределенной системы применяются внешние модули дискретного ввода/вывода I-7000 и М-7000 с интерфейсом RS-485 и протоколами DCON и ModBus RTU. Также в распределенной системе могут применяться модули ЕТ-7000 с интерфейсом Ethernet и протоколом ModBus TCP.

Способ связи

Связь между узлами системы на уровне контроллера подстанции обеспечивает промышленный компьютер Моха DA-681. Для обмена оперативными данными по внешним каналам связи и с контроллерами присоединений, а также для взаимодействия со смежными системами и терминалами РЗА используются стандартные протоколы МЭК. Подключение МИП осуществляется с использованием протоколов МЭК, Modbus а также нативных протоколов.

Система обеспечивает резервирование контроллера, а также каналов передачи данных.

Операторская часть

Настройка системного и прикладного ПО контроллеров энергообъекта и контроллеров присоединений осуществляется с помощью Web-интерфеса. Интерфейс позволяет выполнять следующие операции:

• Конфигурирование контроллера;
• Настройку информационной модели ПС, в т.ч. формирование однолинейной схемы подстанции;
• Аутентификацию пользователей и разграничение прав доступа;
• Ручной ввод значений;
• Просмотр оперативных и архивных данных в табличном и графическом форматах.

Управление системой

ПТК «Монолит» предназначен для подстанций, не располагающих оперативным обслуживающим персоналом. Управление системой осуществляется посредством web-интерфейса «Монолит ПО» с «верхнего» уровня (региональное диспетчерское управление, центр управления сетями). Для локального управления возможно использование внешней SCADA системы.

Расширяемость/тиражируемость решения

Возможность наращивания информационной емкости и функциональности системы является одним из ключевых преимуществ ПТК «Монолит». Тиражируемость определена применением в составе системы доступных компонентов аппаратной части (контроллеры ICP DAS) и широким базовым функционалом ПО, позволяющем решать любые задачи автоматизации подстанций.

Перечень оборудования ICP DAS и MOXA, использованного в составе системы

Контроллер присоединений на базе ICP DAS LP8781 имеет модульную архитектуру и состоит из следующих частей:

• Модуль CPU
• Шина обмена данными
• Модули ввода-вывода

Модуль CPU — основная аппаратная платформа для функционирования системного и прикладного ПО, с его помощью также организован обмен данными с модулями ввода-вывода. Шина обмена данными служит для организации обмена данными между регистрирующими модулями и модулем CPU. В контроллерах LP8781 реализованы сразу два типа шин обмена с параллельным и последовательным интерфейсами. Модули ввода-вывода выполняют функции сопряжения с первичным коммутационным оборудованием (при необходимости с установкой промежуточных реле).

Применяемые в составе комплекса дискретные модули ввода/вывода производства ICP DAS:

• Модуль ICP DAS I-8040W дискретного ввода с изоляцией и параллельной шиной предназначен для реализации функций телесигнализации
• Модуль ICP DAS I-8041W дискретного вывода с изоляцией и параллельной шиной предназначен для реализации функций телеуправления
• Модуль ICP DAS I-8052W дискретного ввода с изоляцией и параллельной шиной предназначен для реализации функций телесигнализации
• Модуль ICP DAS I-8068W дискретного вывода и параллельной шиной предназначен для реализации функций телеуправления

Контроллер подстанции выполнен на аппаратной платформе Moxa DA-681. Промышленный компьютер Моха DA-681 хорошо известен в электроэнергетике и отличается развитыми коммуникационными возможностями.

Высокая производительность обеспечивает возможность ретрансляции сигналов в нескольких направлениях и стабильную работу приложений локальной автоматики. Стандартный конструктив 19" и безвентиляторное исполнение позволяет размещать Моха DA-681 в шкафах локальной автоматики наряду с другим оборудованием АСУ ТП.

Особенности оборудования ICP DAS и MOXA

Преимущества платформы ICP DAS:

• Высокая производительность;
• Доступность оборудования во всех регионах РФ;
• Широкая номенклатура коммуникационных модулей и модулей дискретного и аналогового ввода-вывода;
• Наличие внешних модулей ввода-вывода с интерфейсами RS-485 и Ethernet со стандартными протоколами (ModBus RTU/TCP), что позволяет создавать распределенные АСУ ТП;
• Невысокая цена.

Среди нареканий стоит отметить отсутствие недорогих, сертифицированных в РФ модулей измерения электрических величин. Из-за этого в составе комплекса применяются преобразователи сторонних производителей (Satec, СЭТ/ПСЧ).

Преимущества платформы Моха:

• Высокая производительность;
• Наличие интерфейсов RS-232, RS-485, Ethernet, USB;
• Гальваническая изоляция портов;
• Безвентиляторное исполнение;
• Стандартный 19" 1U конструктив;
• Невысокая цена.

К недостаткам можно отнести отсутствие компактного варианта конструктивного исполнения для крепления на DIN-рейку и на стену.