Информационно-измерительная система диспетчерского управления сетей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат технических наук Чичёв, Сергей Иванович

• Чичёв, Сергей Иванович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чичёв, Сергей Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

1.1. Жёсткая структура пункта управления и контролируемого пункта

1.2. Неинтеллектуальный контролируемый пункт.

1.3. Интеллектуальный контролируемый пункт.

1.4. Локальный интеллект контролируемого пункта.

Выводы.

2. АРХИТЕКТУРА.

2.1. Системы диспетчерского управления сетей и технологическими процессами на подстанциях.

2.2. Анализ структур и методов оптимизации.

2.3. Способ и алгоритм структурной оптимизации.

2.4. Структурная оптимизация телеинформационной сети.

2.5. Комплекс АСДУ сетей и АСУТП подстанций.

Выводы.

3. ПРОГРАММНО - ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

3.1. Метод оптимизации по условной стоимости.

3.2. Оперативно - информационный комплекс.

3.3. Система сбора и передачи информации.

3.4. Система контроля и управления на подстанциях.

Выводы.

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ.

4.1. Метод расчётных коэффициентов.

4.2. Экономические показатели предприятия.

4.3. Расчёт эффективности.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-измерительная система диспетчерского управления сетей»

Специфика и сложность технологических процессов в электроэнергетике обусловили появление разнообразных устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), телемеханики (ТМ) и автоматизированных систем управления (АСУ), отличающихся функциональным назначением, а так же способом приёма, передачи, преобразования и сохранения информации.

Однако, сложность эксплуатации и согласования, различных в принципах работы устройств и систем, неизбежно приводит к снижению эффективности управления технологическим процессом (ТП) распределения и потребления электро -энергии на предприятиях электрических сетей (ПЭС). Структурно и функционально задачи оперативно - диспетчерского управления сетей в наибольшей степени подготовлены к постановке на ЭВМ, но имеют много специфических черт, связанных с особенностями электроэнергетики, что не позволяет объединить в единый комплекс указанные выше подсистемы. Например: совпадение во времени произ -водства и потребления электроэнергии; невозможность её складирования; взимо -связь режимов большого количества работающих подстанций (ПС), размещённых на большой территории и связанных линиями электропередачи и др. Поэтому за -дача разработки информационно - измерительной системы диспетчерского управления сетей (ИИС ДУС или комплекс) на основе способов и методов комплексной автоматизации, повышающая в целом эффективность функционирования ПЭС является актуальной.

Целью работы является разработка информационно - измерительной систе -мы, обеспечивающей диспетчерское управление сетей и контроль всего техноло -гического цикла на ПС в режиме реального времени (РВ) предприятия Моршан -ские электрические сети (МоЭС) филиал ОАО «Тамбовэнерго».

Идея работы заключается в разработке концепции и реализации архитектуры информационно - измерительной системы диспетчерского управления сетей предприятия на основе выбора технических средств автоматизации и построения оптимальной структуры телеинформационной сети (ТИС) с обеспечением требуемой эффективности внедрения на производстве.

Научная новизна заключается:

- в разработке метода оптимизации структуры ТИС предприятия по линиям электропередачи 35 и 110 кВ, позволяющего снизить экономические потери построенной структуры.

- в разработке алгоритма оптимизации, обеспечивающего синтез оптимальной радиальной структуры ТИС предприятия.

- в разработке метода структурной оптимизации средств автоматизирован -ных систем, позволяющего произвести их выбор по условной стоимости одного сигнала ввода - вывода контролируемого пункта (КП).

Практическая ценность состоит в том, что:

- разработана иерархическая трёхуровневая структура ИИС ДУС ПЭС на базе программно - технического комплекса (ПТК), системы сбора и передачи информации (ССПИ), устройств связи с объектом (УСО) и РЗА, позволяющая осуществить контроль всего технологического цикла распределения и потребления электроэнергии на предприятиях электрических сетей;

- разработана реальная архитектура комплекса с этапами внедрения и перевооружения, повышающая эффективность управления ТП распределения и потребления электроэнергии предприятия МоЭС;

- проведена оценка экономического эффекта внедрения 1-й очереди комплекса, позволяющая определить срок окупаемости внедрения всей системы.

Методы и объекты исследования. В работе использован комплексный подход исследования, включающий методы системного анализа и экспертных оценок, инженерного моделирования и эксперимента. Объектом исследования являлась автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ) сетей.

Достоверность результатов подтверждена: формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа структур АСДУ сетей в электроэнергетике и телеинформационной сети предприятия; применением апро -бированных экономических методов для внедрения системы на производстве; сопоставимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в ходе опытной эксплуатации на подстанции «Соснов-ская» напряжением 110/35/10 кВ Моршанских электрических сетей.

Реализация работы. Оборудование комплекса для осуществления диспет -черского управления сетей принято в опытную эксплуатацию в ОАО «Тамбов-энерго» и установлено на подстанции «Сосновская» напряжением 110/35/10 кВ Моршанских электрических сетей. Использование данного оборудования позволило получить ожидаемую составляющую эффективности внедрения 1 - й очереди комплекса с годовым экономическим эффектом 417 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались: на VIII научной конференции ТГТУ, труды ТГТУ «Автоматизация технологичес -ких процессов» (Тамбов, 2003); на IV международной конференции молодых учёных «Актуальные проблемы современной науки» (энергетика, информатика, вычислительная техника и управление) (Самара, 2003); на V международной . конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2003), журнал «Электрика» № 11 (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка из 58 наименований. Результаты работы изложены на 122 страницах основного текста, содержит 26 рисунков, 6 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)», Чичёв, Сергей Иванович

Основные результаты теоретических исследований.

1. Информационный анализ систем диспетчерского управления сетей ПЭС показал их вектор развития от жесткой структуры (ТМ - 800) к жёсткой архи -тектуре (ГРАНИТ) и повышение гибкости архитектуры от интеллектуальных комплексов (АИСТ, КОМПАС) к локальным интеллектуальным программно -техническим комплексам (ABB SCADA, SMART и т.д.).

Для решения задачи диссертационной работы за прототип выбран прог -раммно - технический комплекс SMART - высшее звено в структурах автоматизированных систем управления - как наиболее рациональное техническое решение с гибкой структурой и открытой модульной архитектурой.

2. Разработана иерархическая трёхуровневая архитектура ИИС ДУС на базе ПТК, системы сбора и передачи информации, устройств связи с объектом и релейной защиты и автоматики, позволяющей надёжно выполнять функции контроля и управления сетей и подстанций предприятия электрических сетей.

3. Предложен способ оптимизации структуры телеинформационной сети предприятия электрических сетей по ВЛ - 35 и 110 кВ методом постепенных замен радиальных линий, позволивший снизить экономические потери построенной структуры.

4. Разработан алгоритм структурной оптимизации, позволивший сиптези -ровать оптимальную радиальную структуру телеинформационной сети пред -приятия с минимальной длиной электро - и телеинформационных передач.

5. Разработана реальная структура ИИС ДУС на основе программно — технического комплекса СИСТЕЛ и микропроцессорных терминалов РЗА типа БМРЗ с разработкой этапов внедрения и перевооружения на предприятии МоЭС.

6. Предложен метод структурной оптимизации автоматизированных систем управления, позволивший произвести выбор программно - технического комплекса по условной стоимости одного сигнала ввода - вывода контролируемого пункта в оптимальном соотношении цены и качества.

7. Рассмотрена программно - аппаратная среда операционно - информа -ционного комплекса, системы сбора данных ПТК Систел, рационально реали -зующая приём и обработку, передачу и отображение информации для задачи построения полноценной информационно - измерительной системы диспетчерского управления сетей.

8. Предложен модульный принцип построения системы контроля и управления электротехническим оборудованием на подстанциях, соответствующему отечественному принципу действия релейной защиты, более полно выполняющему функции надёжного диагностирования и диспетчерского управления сетей предприятия.

9. Предложен метод расчётных коэффициентов для оптимизации варианта внедрения комплекса, систематизированы экономические показатели предприятия и рассчитана экономическая эффективность внедрения 1 - й очереди, позволившие определить годовой экономический эффект и срок окупаемости затрат внедрения комплекса 1,9 года на предприятии МоЭС ОАО «Тамбовэнерго».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной задачи разработки информационно — измерительной системы диспетчерского управления сетей, заключающееся в реализации её архитектуры на основе выбора технических средств автоматизации и в построении оптимальной структуры телеинформационной сети.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чичёв, Сергей Иванович, 2005 год

1. Руденко, Ю.Н. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике Текст. / Ю.Н. Руденко [и др.], под ред. Ю.Н. Руденко, В.А. Семёнова: Московский энергетический институт. Москва, 2000. - 648 с.

2. Титоренко, Г.А. Автоматизированные информационные технологии в экономике Текст. / Г.А. Титоренко: Компьютер. ЮНИТИ. Москва, 1999. - 250 с.

3. Арзамасцев, Д.А. АСУ и оптимизация режимов энергосистем Текст./ Д.А. Арзамасцев [и др.], под ред. Д.А. Арзамасцева: Высшая школа. Москва, 1983. - 324 с.

4. Гончуков, В.В. Автоматизация управления энергообъединениями Текст. / В.В. Гончуков [и др.], под ред. С.А. Совалова: Энергия. Москва, 1979. - 420 с.

5. Розанов, М.Н. Автоматизированная система оперативно диспетчерского управления электроэнергетического системами Текст. / М.Н. Розанов [и др.], под ред. М.Н. Розанова, В.А. Семёнова: Наука. - Новосибирск, 1986. - 315 с.

6. Морозкин, В.П. Автоматизация электроэнергетических систем Текст. / В.П. Морозкина, Д. Энгелаге: Учеб. пособие для вузов: Энергоатомиздат. Москва, 1994.-260 с.

7. Андреев, В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения Текст. / В.А. Андреев: Высшая школа. Москва, 1991.- 34 с.

8. Автоматизированная система управления энергосистемы на базе программно технических средств MicroSCADA/Open-H-/ RTU 211 разработки концерна ABB Текст.: Издание АББ Реле - Чебоксары. - Чебоксары, 1999. - 81с.

9. Беркович, М.А. Автоматика энергосистем Текст. / М.А. Беркович, В.А. Гладышев, В.А. Семёнов: Энергоатомиздат. Москва, 1991. - 250 с.

10. Богданов, В.А. Сбор и переработка информации для диспетчерского управления режимами электроэнергетических систем Текст. / В.А. Богданов,

11. А.Н. Ставровский // Итоги науки и техники. Сер. Электрические станции, сети и системы: ВИНИТИ. Москва, 1979. - Том 9. - С. 125 - 126.

12. Бонкарёв, Ю.М. Адаптация ПЭВМ к требованиям автоматизации промышленного производства Текст. / Ю.М. Бонкарёв // Микропроцессорные средства и системы. Москва, 1989.- №12.- С. 18-21.

13. Баги ев, Г. А. Организация, планирование и управление промышленной энергетикой Текст. / Г.А. Багиев: Высшая школа. Москва, 1993. - 174 с.

14. Гамм, А.З. Методы решения задач реального времени в электроэнергетике Текст. / А.З. Гамм, О.И. Паламарчук, Ю.Н. Кучеров: Наука. Москва, 1990. -125 с.

15. Герасимов, Б.И. Микропроцессорные аналитические приборы Текст. / Б.И. Герасимов, Е. И. Глинкин: Машиностр. Москва, 1989. -248 с.

16. Герасимов, Б. И. Микропроцессоры в приборостроении. Практическое руководство по применению Текст. / Б. И. Герасимов, Е. И. Глинкин: Машиностр. Москва, 2000. - 328 с.

17. Глинкин, Е И. Схемотехника микропроцессорных систем. Измерительно вычислительные системы Текст. / Е. И. Глинкин // Учеб. пособие: Тамбовский государственный технический университет. - Тамбов, 1998. - 158 с.

18. Глинкин, Е. И. Схемотехника БИС. Выпрямители и инверторы Текст./ Е. И. Глинкин, М.Е. Глинкин // Учеб. пособие: Тамбовский государственный технический университет. Тамбов, 1999. - 72 с.

19. Гамм, А.З. Достоверизация телесигналов при оценивании состояния Текст./А.З. Гамм, JI.B. Эм // Электронное моделирование. 1990. - №2. - С. 79 -84.

20. Денисенко, Э.В. Применение персональных ЭВМ В АСДУ энергосистемами и энергообъединениями Текст. / Э.В. Денисенко, В.В. Овчинников, В.А. Семёнов: Инф.- энерго. Москва, 1992. - С. 28 - 30.

21. Дьяков, А.Ф. Диспетчерское управление мощными энергообъединениями Текст. / А.Ф. Дьяков, A.A. Окин, В.А. Семёнов: МЭИ. Москва, 1996. - С. 60 -61.

22. Ерофеев, A.A. Теория автоматического управления Текст. / A.A. Ерофеев: Уч. пособие: Политехника. Санкт-Петербург, 2002. -300 с.

23. Ильин, В.А. Телеуправление и телеизмерение Текст. / В.А. Ильин: Энергоиздат. Москва, 1982. - 552 с.

24. Алимов, Ю.А. Информационное обеспечение диспетчерского управления в электроэнергетике Текст. / Ю.А. Алимов [и др.]: Наука. Сиб. отд ние. -Новосибирск, 1985.-С. 122- 123.

25. Информационное обеспечение. Задачи реального времени в диспетчерском управлении Текст.: ИФТПЭ. АН ЛитССР. Каунас, 1989. - Часть 1. - 83с.

26. Комплект программно аппаратных средств телемеханики КОМПАС ТМ 2.0 Текст.: ЮГ - СИСТЕМА. - Краснодар, 1999. - 34 с.

27. Микропроцессорный блок релейной защиты типа БМРЗ Текст.: каталог экспозиции ВВЦ: Релейная защита и автоматика энергосистем: ОРГРЭС. Москва, 1996.-С. 5- 12.

28. Маркушевич, Н.С. Автоматизированная система диспетчерского управления Текст. / Н.С. Маркушевич: Энергоиздат. Москва, 1986. - С. 64 - 65.

29. Мамиконов, В.З. Модели и методы проектирования информационного обеспечения АСУ Текст. / В.З. Мамиконов, А.Н. Пискунов, А.Д. Цвиркун: Статистика. Москва, 1978. - С. 82 - 86.

30. Мазуренко, А.К. Резервирование систем защиты и управления на базе микроЭВМ в режиме реального времени Текст. / А.К. Мазуренко, Л.П. Носик, Л.В. Серебрякова//Электротехника.- 1985.-№9.-С. 51-55.

31. Семёнов, В.А. Применение ЭВМ для автоматизации технологических процессов в энергетике / В.А.Семёнов и др., под ред. В.А. Семёнова: Энерго-атомиздат. Москва, 1983. - С. 25 - 26.

32. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Текст.: Энергоатомиздат. Москва, 1996.- 178 с.

33. Промышленный логический контроллер серии SMART Текст.: ЗАО «РТСофт». Москва, 2003. - 81с.

34. Программно технический комплекс для построения систем сбора данных и диспетчерского управления Текст.: Систел А. - Москва, 1999. - 12 с.

35. Розанов, М.Н. Надёжность электроэнергетических систем Текст. / М.Н. Розанов: Энергоатомиздат. Москва, 1984. - С. 42 - 43.

36. Рабинович, М.А. Цифровая обработка информации для задач оперативного управления в электроэнергетике Текст. / М.А. Рабинович: НЦ ЭНАС. Москва, 2001.-344 с.

37. Средства и системы управления в энергетике. Обзорная информация Текст.: Центр по научно технической информации по энергетике и электрофи-кации. - Москва, 1990. - Выпуск 5. - С. 59 - 60.

38. Богданов, A.B. Современные автоматизированные системы управления энергообъектами Текст. /A.B. Богданов [и др.] // Известия НИИПТ. Санкт -Петербург, 2001. - Выпуск 58. - С. 204 - 213.

39. Семёнов, В.А. Автоматизированные системы диспетчерского управления Текст. / В.А. Семёнов: ВИНИТИ. Москва, 1985. - С. 36 - 37.

40. Тутевич, В.Н. Телемеханика Текст. / В.Н. Тутевич.: Учеб. пособие для вузов. Москва, 1985.- С. 154- 162.

41. Воронов, A.A. Теория автоматического управления Текст. / A.A. Воронов [и др.], под ред. A.A. Воронова: Высшая школа. Москва, 1986. — Часть 1. -368 с, Часть 2. - 504 с.

42. О внедрении в эксплуатацию микропроцессорных блоков релейной защиты и автоматики типа БМРЗ Текст.: Информ. письмо ИП 18-97 (Э) дирекции по науч. - техн. политике РАО ЕЭС России: РАО ЕЭС России. - Москва, 1997.-С.З- 17.

43. Орнов, В.Г. Использование микроЭВМ в системах оперативного и автоматического управления Текст. / В.Г. Орнов, В.А. Семёнов // Сер. Ср-ва и сист. управ, в энергетике: Инф.- энерго. Москва, 1985. - С. 93 - 94.

44. Орнов, В.Г. Задачи оперативного и автоматического управления энергосистемами Текст. / В.Г. Орнов, М.А. Рабинович: Энергоатомиздат. Москва, 1988.-С. 24-25.

45. Овчаренко, Н.И. Микропроцессорные комплексы релейной защиты и автоматики распределительных сетей Текст. / Овчаренко Н.И.: Энергопрогресс. -Москва, 1999.-С. 64-65.

46. Овчаренко, Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем Текст. / Н.И. Овчаренко: Изд.-во НЦ ЭНАС. Москва, 2001. - С. 32-33.

47. Дьяков, А.Ф. Электроэнергетика России Текст. / А.Ф. Дьяков [и др.], под ред. А.Ф. Дьякова: Инф.- энерго. Москва, 1997 - С. 89 - 90.

48. Самсонов, B.C. Экономика предприятий энергетического комплекса Текст.: учебник для вузов / B.C. Самсонов, М.А. Вяткин: Высшая школа. Москва, 2001.-416 с.

49. Барановский, A.M. Экономика промышленности Текст. / A.M. Барановский [и др.], под ред. A.M. Барановского, H.H. Кожевникова, Н.В. Пирадовой: Учеб. пособие для вузов: Издательство МЭИ. Москва, 1998. — С.38 - 45.