Новый уровень управления гидроагрегатами Загорской ГАЭС

К началу 2012 года введена в промышленную эксплуатацию система управления гидроагрегата №3 Загорской ГАЭС. Запуск системы управления завершил комплекс работ по модернизации автоматизированных систем управления гидроагрегатами с первого (ГА1) по шестой (ГА6) филиала ОАО «РусГидро» — Загорская ГАЭС», который стартовал в 2006 году. Исполнителем на проектирование, изготовление, монтаж, наладку и пуск в эксплуатацию программно-технических комплексов автоматизированной системы управления гидроагрегатами Загорской ГАЭС была выбрана НПФ «Ракурс».

Завершился длительный и очень напряжённый этап модернизация системы управления агрегатами Загорской ГАЭС. Для станции это явилось переходом на совершенно новый уровень управления оборудованием, дало дополнительные возможности для творческого подхода к своей работе в настоящем и будущем.

В объём работ вошли:

• Предпроектное обследование объекта автоматизации.
• Разработка ТЗ на АСУ ГА и модернизацию гидромеханических колонок (ГМК).
• Разработка алгоритмов управления гидроагрегатами.
• Разработка рабочего проекта верхнего уровня и агрегатных локальных систем управления, в том числе и проектной документации на полевой уровень системы.
• Изготовление и поставка ПТК.
• Поставка КИП и кабельной продукции сопряжения.
• Поставка и монтаж ГМК.
• Демонтаж старого и монтаж нового оборудования.
• Пуско-наладочные работы.
• Обучение персонала.

В течение пяти лет НПФ «Ракурс» последовательно произвело замену АСУ ГА всех агрегатов. Структурно АСУТП состоит из двух частей — верхнего (общего) и среднего (поагрегатного) уровня.

Состав верхнего уровня:

1. Дублированные сервера БД — ведение архива данных функционирования АСУ ГА и интегрированных систем, обслуживание канала связи с административной сетью станции.
2. Дублированные сервера ОУ — обработка сигналов точного времени от ПТК ИСУ ОУ, организация SNTP сервера для синхронизации участников сети верхнего уровня.
3. ПТК ИСУ ОУ — централизованная обработка сигнализации от ПТК верхнего и среднего уровней, математическая обработка показаний датчиков уровня бьефов с учётом стоячих волн, расчёт текущего напора и передача его на ПТК ЭГР каждого агрегата, раздача ПТК агрегатного уровня синхроимпульсов сигналов точного времени от GPS/ГЛОНАСС приёмника ПС-161 (производства ОАО «Российский институт радионавигации и времени»).
4. Шесть АРМ оперативного и диспетчерского персонала, расположенных на главном щите управления и в операторских машинного зала — визуализация протекания технологического процесса, сигнализации.
5. На каждом ГА агрегатный шлюз — узел связи между верхним и средним уровнями: консолидация данных от ПТК среднего уровня, транзит команд от верхнего уровня управления и обеспечение синхронизации по SNTP.
6. На каждом ГА информационная панель — ведение архива данных функционирования агрегата для обеспечения локального, независимого от основных серверов БД доступа к нему.
7. На каждом ГА станция виброконтроля — для подключения к локальному стационарному комплекту оборудования виброконтроля, сбора и анализа данных от него.
8. На каждом ГА мультиплексор «Метран-670» — для подключения HART совместимых устройств.

Базовое программное обеспечение:

1. Windows XP и Windows 2003 Server (Microsoft) — операционные системы.
2. Intouch (Wonderware) — SCADA обеспечивающая визуализацию технологического процесса: схема ГА, электрическая схема, гистограммы температур, диаграмма мощности, текущая сигнализация, управляющие экраны датчиков и механизмов.
3. FinsRouter (ООО «НПФ «Ракурс») — сервис маршрутизации данных, кросс-конвертации стандартных протоколов связи.
4. FinsLogger (ООО «НПФ «Ракурс») — сервис архивации данных аналоговой и дискретной истории.
5. RawServer (ООО «НПФ «Ракурс») — сервис доступа к данным аналоговой и дискретной истории.
6. Trends (ООО «НПФ «Ракурс») — программа для работы с данным аналоговой и дискретной истории — построение графиков, отчётов, отображение и фильтрация дискретной истории.
7. UnitDiag (ООО «НПФ «Ракурс») — программа диагностирования функционирования агрегатов.
8. HART-Master (ПГ «Метран») — программа для работы с агрегатными мультиплексорами и обслуживания датчиков, поддерживающих HART протокол.
9. Алмаз-7010 (ООО «Диамех 2000») — программный комплекс виброконтроля.

Cетевое взаимодействие осуществляется по FINS протоколу в рамках сети Ethernet 100 Mb/s (TX, FX). Топология сети — дублированная звезда на основе сетевого оборудования Moxa (EDS-5xx, EDS-7xx, NPort-5xxx). Сигналы, участвующие в алгоритмах управления, передаются только по физическим линиям.

Средний уровень на каждом из агрегатов представлен 6 шкафами управления, выполненными на базе ПТК «Апогей», в основе которых микропроцессорные ПЛК Omron CS1D-S.

Агрегатный уровень управления состоит из 6 шкафов:

1. АУГ — автоматизированное управление агрегатом;
2. ЭГР — электрогидравлический регулятор;
3. ИСУ — концентрация агрегатной сигнализации, управление синхронизацией с сетью;
4. ТК — температурный контроль;
5. УВО — управление вспомогательным оборудованием;
6. АРЗ — управление аварийно-ремонтными затворами.

Ручное управление и информационная поддержка технологического процесса на шкафах реализовано с помощью стрелочных приборов, ламп-индикаторов, кнопок и ключей. В рамках каждого ПТК всю полноту и доступность информации о подключённых устройствах и механизмах, а также функции управления обеспечивают сенсорные терминалы Omron NS8 и NS10. Одно из главных их достоинств — надёжность и безотказность в самых жёстких условиях эксплуатации.

Новая автоматика для модернизированной турбины

Модернизированная турбина Т-110/120-130 производства ЗАО «Уральский турбинный завод», оснащенная современной системой регулирования и защиты, успешно запущена в промышленную эксплуатацию. Реновация турбины Т-110/120-130, ст. номер 8 Новосибирской ТЭЦ-4 (ОАО «Сибирская энергетическая компания») проводилась с целью продления ресурса, а также для улучшения технических, экономических и эксплуатационных показателей.

Формирование сигналов управления и защиты паровой турбины выполняет программно-технический комплекс электрической части системы регулирования и защиты турбины (ПТК ЭЧСРиЗ) производства НПФ «Ракурс». ПТК ЭЧСРиЗ предназначен для работы в соответствии с заложенными производителем турбины алгоритмами во всем возможном диапазоне эксплуатационных режимов работы (толчок, разворот, холостой ход, синхронизация, работа в сети под нагрузкой), а также при возникновении аварийных ситуаций при ее эксплуатации (сброс нагрузки, аварийный останов).

ПТК ЭЧСРиЗ разработан НПФ «Ракурс» и производится на базе программно-технического измерительного комплекса «Апогей», ТУ4252-003-27462912-04.

ЭЧСРиЗ представляет собой трехуровневую распределённую систему управления, выполненную на базе программируемых логических контроллеров и средств вычислительной техники:
Верхний уровень ЭЧСРиЗ образует Рабочая станция оператора, которая совмещает в себе функции средства отображения и контроля, функции сервера (при подключении к внешней АСУ ТП для передачи данных по сети Ethernet).
Средний уровень ЭЧСРиЗ образует дублированный контроллер Omron серии CJ2H. Здесь собирается информация о состоянии контролируемых параметров турбоагрегата, режимов работы регуляторов и команды оператора Рабочей станции оператора. Контроллер вырабатывает команды и задания для реализации работы регуляторов и защит. Реализуются алгоритмы: автоматической работы регуляторов, настройки датчиков положения сервомоторов, настройки дроссельного клапана в положении отсечки золотника сервомотора, задания параметров измерителей частоты вращения и ЭАБ.
Нижний уровень составляют. Сервопривода Omron, которые реализуют управление золотниками сервомоторов в качестве усилителей сигналов от контроллеров Omron. Системы сбора данных CCD FMD, которые принимают сигналы от датчиков частоты вращения, передают вычисленное значение частоты вращения на контроллеры Omron, участвуют в реализации противоразгонной защиты, выдавая команды на соленоиды золотников защит через встроенные реле. Дублированный контроллер — два ПЛК Omron с однотипным набором модулей, между которыми реализуется программно-аппаратное дублирование. К управляющему ПЛК аппаратным (релейным) способом подключаются цепи управления серводрайверами. Все общие интерфейсные линии связи контроллеров распараллелены между обоими ПЛК.

Синхронизация данных двух контроллеров выполняется с помощью DataLink по сети Ethernet/IP. Прием и выдача аналоговых сигналов 4-20 мА осуществляется с помощью блока удаленного ввода/вывода Omron SmartSlice, состоящего из необходимого количества модулей ввода и вывода. Подключение блока удаленного ввода/вывода осуществляется по промышленной сети ProfiNet.