Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

 Конспект лекции

для магистрантов профильного направления

специальности 6M071800 - Электроэнергетика

 

 

 

 

Алматы 2011

          СОСТАВИТЕЛЬ: М.В. Акименков. Автоматизированные системы управления электроснабжением промышленных предприятий. Конспект лекций для магистрантов профильного направления            специальности 6M071800 -  Электроэнергетика - Алматы: АУЭС,- 30 с.

 

         В конспекте лекций по дисциплине «Автоматизированные системы управления электроснабжением промышленных предприятий» рассмотрены основные положения теории информации применительно к автоматизирован-ным системам управления электроснабжением промышленных предприятий, системы измерения, сети сбора информации, устройства сбора и передачи информации, структура технических средств и программного обеспечения автоматизированных систем диспетчерских центров (пунктов) управления электроснабжением.

Ил. 9, табл.2, библиогр. – 18 назв.

 

 Рецензент: канд. техн. наук, доц. С.А. Бугубаев.

  

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 год.

  

                      ©НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г.

Содержание 

Лекция 1. Виды оптового рынка электроэнергии (ОРЭ) в РК. Субъекты          4

ОРЭ. Структура оперативного управления. Классификация режимов

работы электроэнергетической системы

Лекция 2. Управление электроснабжением как одна из целевых функций       7 управления промышленным предприятием.  АСУЭ и АСУ ТП как сос-

тавные части АСУП.  АСДУ и АСКУЭ как составные части АСУЭ.

Лекция 3. Основные положения теории информации. Преобразования            9  сообщений. Сигналы. Модуляция. Коды и кодирование

Лекция 4. Информационная емкость каналов связи. Пропускная способ-        13 ность каналов связи. Помехоустойчивость. Помехоустойчивость при  передаче дискретных сигналов. Виды обеспечения АСУЭ.

Лекция 5. Уровни АСУЭ. Технические средства (ТС) АСУЭ. Устройства      17 сбора и передачи данных (УСПД) нижнего уровня.

Лекция 6. Сети сбора и передачи информации. Интерфейсы и протоколы.    19  Каналы связи.

Лекция 7.Современные тенденции по интеграции несовместимых или          24  устаревших  интерфейсов и протоколов. Стандарт ОРС. Базовые прог-раммные решения для основных отраслей. Коммуникационные процесс-  соры. Функциональные решения.  Программные решения для интеграции систем и оборудования. Программный шлюз конвертор.  Функции, реали-зуемые в коммуникационных шлюзах.        

Лекция 8. Программно-технический комплекс (ПТК) обработки и                 28 отображения информации на уровне ДЦ (ДП). Базы данных. Подготовка внемашинного ИО. Кодирование информации. Информационные массивы. Редакторы автоматизированных рабочих мест (АРМ).

Список литературы                                                                                                32

 

         Лекция 1. Виды оптового рынка электроэнергии (ОРЭ) в РК. Классификация режимов работы электроэнергетической системы

 

         Содержание лекции: изучение структуры ОРЭ РК, состава субъектов ОРЭ, структуры оперативного управления, классификацию режимов работы электроэнергетической системы, временную иерархию управления и основные задачи управления.

         Цель лекции: изучить структуру ОРЭ РК, состав субъектов ОРЭ, струк-туру оперативного управления, классификацию режимов работы электроэнергетической системы, временную иерархию управления и основные задачи управления.

 

    1.1Структура ОРЭ РК

 

        Существуют следующие оптовые рынки электроэнергии и мощности:

- рынок децентрализованной торговли (прямые двухсторонние договора);

- рынок централизованной торговли;

- балансирующий рынок.

        Существует и розничный рынок. Рассмотрим подробнее эти понятия на

примере суточного графика потребления.

 

Рисунок 1 – Суточный график электропотребления с выделением рынков

 

         Рынок децентрализованной торговли выделен синим цветом. Это суммарная мощность потребления предприятий, заключивших договора на поставку им электроэнергии напрямую от генерирующих электростанций в объеме и по форме их суточного графика

        Рынок централизованной торговли осуществляется через КОРЭМ при планировании электропотребления на интервал до 4-х суток вперед (в праздничные дни), на сутки вперед (вторник, среда, четверг) и на двое суток вперед в обычную пятницу. Этот рынок выделен красно-зеленым цветом в часовых параллелепипедах. В реальном графике (огибающая кривая желтого цвета) при превышении его над плановым графиком вопросы электроснабжения потребителей, превысивших плановое потребление, решается на уровне балансирующего рынка, путем подачи оперативных заявок в течение суток. Цель балансирующего рынка – стимулировать ЭС на поставку дополнительной э/э по повышенной цене, и в тоже время делать невыгодным для потребителей превышение заявленного графика, т.к. это приводит к дополнительным затратам.

 

        1.2 Субъекты ОРЭ

 

        В настоящее время в результате изменения структуры энергокомпаний (ЭК) в РК на рынке ОРЭ присутствуют:

- электрические станции (ЭС) различных собственников;

- магистральные электрические сети в лице КЕГОК;

- распределительные электросетевые компании (РЭК) различных уровней

  напряжения и в различных формах собственности;

- потребители электроэнергии с правами покупки ее от электростанций или

  на ОРЭ  и потребители, оплачивающие потребленную электроэнергию по

  тарифам.

         Генерирующие ЭС стремятся работать в базовом режиме при номинальной нагрузке. Ввод новых мощностей на электростанциях приводит к снижению средней нагрузки энергоблоков и к увеличению затрат на отпускаемый в сеть кВтч. 

        Электросетевые ЭК хотят работать с максимальной загрузкой своих сетей. Развитие электросетей в целях резервирования и увеличения пропускной способности также приводит к повышению эксплуатационных затрат.

       При снижении государственного контроля за процессами развития гене-рирующих мощностей и электросетей общество получает системные аварии с многочасовыми погашениями потребителей и гигантскими потерями.

       Потребители хотят получать электроэнергию по желаемому им графику в

требуемом количестве и качестве по одной цене.

       Желания субъектов ОРЭ вступают в противоречие.

       Процесс производства и распределения электроэнергии есть физический процесс, в котором отсутствует «склад электроэнергии». При нарушении баланса генерации и потребления происходит изменение частоты тока, что не устраивает всех субъектов ОРЭ. Начиная со стадии планирования суточного графика Единой энергосистемы (ЕЭС) РК (так и любого крупного энергети-ческого объединения), в силу вступают законы электроэнергетики, которые уже на этой стадии для обеспечения надежного функционирования процесса производства и распределения электроэнергии требуют соблюдения следую-щих условий:

- должен быть обеспечен энергобаланс генерации и потребления;

- не перегружена пропускная способность межсистемных ВЛ;

- обеспечены нормативные уровни напряжения;

-  произведены плановые и профилактические ремонты электроэнергетичес-кого оборудования;

-  созданы необходимые резервы вращающейся мощности на электростан-циях на случаи:

       1) Возможного случайного отключения энергоблоков.

       2) Возможной ошибки в прогнозировании потребления.

       Последние два условия вступают в противоречие с желаниями собствен-ников электростанций. Поэтому все электростанции стремятся заключить договора на продажу всей электроэнергии на децентрализованном рынке , т.е. на длительный период.

 

       1.3 Структура оперативного управления в электроэнергетике РК

 

       На рисунке 2 приведена структура оперативного управления в электро-энергетике РК. Термин диспетчерское управление  означает вид оперативного подчинения, когда операции с тем или иным оборудованием ЭЭС (электроэнергетической системы) проводятся только по распоряжению соответствующего диспетчера (старшего дежурного персонала), в управлении которого это оборудование находится. В оперативном управлении диспетчера находится оборудование, операции с которым требуют координации действий подчиненного оперативного персонала, или согласованных изменений в релейной защите и автоматике.Термин диспетчерское ведение означает вид оперативной подчиненности, если операции с тем или иным оборудованием ЭЭС выполняются с ведома (по разрешению) соответствующего диспетчера, в чьем ведении это оборудование находится.

         Каждый элемент ЭЭС может находиться в управлении оперативного руководителя одной ступени, а также в ведении нескольких оперативных руководителей одной или разных ступеней управления. Ежегодно утверждаются списки оборудования, находящегося в оперативном управлении и ведении. При вводе нового оборудования эти списки корректируются.

 

       1.4 Режимы сетевого энергообъединения (СЭО)

 

      Нормальным называется режим работы, при котором обеспечивается выполнение установленных требований по надежности электроснабжения и качеству электроэнергии.

      Оптимальным называется экономичный нормальный режим работы, когда минимизированы затраты на передачу и распределение электроэнергии.

        Режим, в который СЭО перешло вынужденно из нормального и сущес-твование которого должно быть ограничено, т.к. один или несколько пара-метров имеют значения, допустимые лишь в течение небольших промежутков времени, называется утяжеленным.

        Режим, в котором один или несколько параметров имеют значения, недопустимые даже кратковременно, называется аварийным.

        Режим, в который СЭО переходит из аварийного (обычно под действием РЗА) называется послеаварийным. Этот режим может быть нормальным или утяжеленным.

 

 

Рисунок 2 - Структура диспетчерского управления ЕЭС Казахстана.

        

         Лекция 2.  Управление электроснабжением как одна из целевых фун-кций   управления промышленным предприятием.  АСУЭ и АСУ ТП как составные части АСУП. АСДУ и АСКУЭ как составные части АСУЭ

 

        Содержание лекции: изучение целевых функций управления электроснабжением предприятия, структуры АСУЭ.

        Цель лекции: изучение целевых функций управления электроснабжением предприятия, структуры АСУЭ на уровне предприятия.

 

        2.1 Задачи управления электроснабжением промышленного пред-приятия

 

  Выпуск продукции на современном промышленном предприятии всегда

связан с электроснабжением установок, участвующих в процессе производ-ства.

       На высшем уровне временной иерархии управления осуществляются задачи долгосрочного планирования(годовое, сезонное):

- прогнозирования потребления э/э и характерных графиков нагрузки ;

- разработка балансов мощности и ЭЭ;

- разработка схем и режимов для характерных периодов года, в связи с вводом новых объектов;

- осуществления капитальных и профилактических ремонтов электроэнер-гетического оборудования;

- решения вопросов повышения надежности функционирования электричес-кой сети, совершенствования средств   управления;

- разработка диспетчерских инструкций.

        Краткосрочный уровень планирования – это недельное и суточное планирование. При разработке планов учитывается годовой план (в части проведения ремонтов электроэнергетического оборудования, ввода в работу

нового оборудования и т.д.). Суточное планирование режима осуществляется обычно на сутки вперед в понедельник-четверг и в пятницу на субботу-понедельник, в праздничные периоды – в последний предпраздничный день на праздничный период плюс первый рабочий день после праздника. Под режимом понимается график почасового потребления э/э в целом предпри-ятием и, возможно, его отдельными цехами, перетоков по ведомственным ВЛ (для географически распределенного предприятия), нагрузок ведомственных электростанций, потребления э/э субъектами ведомственной электрической сети, напряжения в контрольных точках, настройки ПА  при определенном состоянии схемы электроэнергетической сети.

       Управление ремонтом электроэнергетического оборудования осущест-вляется на основе системы подачи заявок организацией, на чьем балансе находится ремонтируемое оборудование, в оперативный орган, в чъем ведении(управлении) находится данное оборудование. Сроки подачи заявок регламентированы временем по отношению к началу их проведения, что позволяет своевременно учесть влияние текущего ремонта на режим ЭО (за исключением аварийных ремонтов).

        Оперативное управление (ведение текущего режима оперативным персо-налом) осуществляется по суточным планам-графикам. При отклонениях от плана осуществляется корректировка режима.

        Автоматического управления – низший уровень управления, проводимый централизованными и местными (децентрализованными) системами и устройствами автоматического регулирования режима и устройствами РЗ и ПА.

 

       2.2 АСУЭ и АСУ ТП как составные части АСУП. АСДУ и АСКУЭ как составные части АСУЭ

   

         Автоматизированная система электроснабжения промышленным предприятием (АСУП) крупного предприятия состоит из АСУЭ и автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП), которая выполняет автоматизацию задач, связанных с управлением технологическим процессом (выплавки стали, прокатки стали и т.д.). В свою очередь АСУЭ в современных крупных предприятиях разделяют на автоматизированную систему диспетчерского управления электроснабжением (АСДУЭ) и автоматизированную систему коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ).

Диспетчерско-технологическое управление включает следующие виды технологических функций:

          - диспетчерская разработка и ведение режимов, производство оперативных переключений в сети, устранение последствий аварийных нарушений и восстановление нормального, оптимального режима;

          - локальное регулирование реактивной мощности с целью поддержания установленных нормативов качества ЭЭ, предотвращения и устранения перегрузок элементов сети;

         - предотвращение развития аварийных нарушений и восстановление нормального режима работы с помощью средств релейной защиты;

         - оперативный контроль за работой электроэнергетического оборудо-вания;

         -   оперативный контроль за проведением ремонтов электроэнергетичес-кого оборудования;

         - оперативное обеспечение технологической информацией о работе электроэнергетического оборудования.

         Оперативно-коммерческое управление включает следующие виды функций:

          - формирование контрактов (соглашений);

          - технологическое обеспечение рыночных отношений;

          - реализация контрактов (соглашений);

          - учет поставленной (полученной) ЭЭ и мощности;

- формирование счетов, контроль за их оплатой.

         Автоматизация задач по указанным функциям осуществляется соответственно в АСДУЭ и АСКУЭ. В условиях функционирования балансирующего рынка оперативный персонал ДЦ наряду с использованием информации из АСДУЭ использует информацию из АСКУЭ.

       В предприятиях с географически распределенными объектами и развитой электрической схемой интеграция происходит на уровне сбора информации на ПС и использовании единой системы связи.

 

Лекция 3. Основные положения теории информации. Преобразо-вания сообщений. Сигналы. Модуляция. Коды и кодирование

 

        Содержание лекции: изучение преобразования непрерывных сообщений в дискретные, сигналов и видов модуляции, кодирования  и видов кодов.

        Цель лекции: изучить преобразования непрерывных сообщений в дискретные, виды сигналов и способы их модуляции, кодирование  и виды кодов.

 

        Первая попытка ввести меру информации была сделана в 1927 г. Р.Хартли(Англия). Естественным требованием, предъявляемым к инфор-мационной мере, должно быть требование аддитивности: в двух ячейках должно быть в два раза больше информации, чем в одной.

                                           С = log m ,                                                                (1)

где m –число различных состояний системы.

        Такая мера удовлетворяет требованию аддитивности. Емкость устройства, состоящего из n ячеек, имеющего

                                                q = mⁿ                                                                    (2)

 состояний, равна емкости одной ячейки, умноженной на число ячеек:

                                               C = log mⁿ = n log m.                                            (3)

        За единицу измерения информационной емкости принята двоичная единица, сокращенно bit.

                                                C = log ₂16 = 4 бит,                                             (4)

эквивалентно емкости 4 двоичных ячеек.

        Дальнейшее развитие теории информации шло в направлении учета статистических характеристик. Если от источника информации по каналу связи передается сообщение о событии, априорная вероятность которого на передающей стороне Р₁, то после приема сообщения апостериорная веро-ятность этого события для приемника(получателя) информации равна Р₂.

       Прирост количества информации с учетом логарифмической меры

                             D I = log (Р₂ /  Р₁ ) = log  Р₂ – log  Р₁ .                                    (5)

       Для идеального канала связи без помех и искажений

                             D I =   – log  Р₁  .                                                                     (6)

      Чем меньше вероятность Р₁ , тем больше неопределенность исхода, т.е. тем большее количество информации содержится в принятом сообщении.

      Р₁ находится в пределах  0 <  Р₁ <  1 , следовательно,   D I всегда положительная величина. Чем реже бывает включен объект, т.е. чем меньше   Р₁ (объект включен), тем больший прирост информации получаем при вклю-чении объекта. В пределе при  Р₁ =0

                        D I =   lim(– log  Р₁  ) = бесконечности .                                  (7)

       Сигнал о том, что двухпозиционный объект при этом выключен, приносит малое количество информации, так как вероятность выключения будет равна 1 - Р₁ , а при Р₁ стремящейся к нулю,        

                            D I =   lim[– log  (1 - Р₁)] = 0.                                               (8)

       Cледовательно, при Р₁ стремящейся к нулю, сигнал о том, что объект выключен, не несет информации.

 

         3.1 Преобразования непрерывных сообщений в дискретные

 

        Сигналы разделяются на дискретные и непрерывные как по параметру, так и по времени. Непрерывное сообщение может быть превращено в дискретное. В 1933 г. В.А.Котельниковым сформулирована следующая теорема: «Если функция l(t) не содержит частот выше F_m , Гц, то она полностью определяется своими мгновенными значениями в моменты времени, отстоящие друг от друга на Dt =1/(2 F_m)». Интервалы  Dt называются интервалами дискретизации. Дискретизацией во времени называется процесс, когда непрерывное сообщение сводится к сигналу в виде последовательности импульсов, амплитуда которых равна значению исходной функции, передаваемой в дискретные моменты времени k Dt, а интервалы между ними Dt =1/(2 F_m).

 

 

Рисунок 3 - Дискретизация во времени

         Преобразование непрерывной функции в дискретную по параметру (уровню) носит название квантования по параметру.

 

Рисунок 4-  Квантование по параметру и дискретизация по времени

 

        Шагом квантования по параметру называется разность между соседними дискретными значениями функции. Для равномерного квантования шаг квантования  D постоянный:

                                           D_кв = (l_max - l_min)/(q - 1),                       (9)

где q – число шагов квантования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 Рисунок 5 - Одновременная дискретизация по параметру и во времени и разностно-дискретная модуляция (РДМ)

       При РДМ передаются только приращения параметра на постоянный шаг квантования, т.е. на +1 или -1, в зависимости от полярности приращения в моменты, когда параметр изменился на шаг квантования. Если параметр не изменяется на шаг квантования, то импульсы не передаются.

        Кодированием называется преобразование дискретных сообщений в дискретные сигналы в виде кодовых комбинаций. Все коды разделяются на две большие группы: блочные и непрерывные.

      Блочный код имеет следующие основные характеристики:

     1) Основание кода m, равное числу отличающихся друг от друга символов в алфавите. Простейший число-импульсный код имеет алфавит, состоящий из одних единиц. При дискредитации значение параметра может быть представлено числом имульсов число-импульсного кода. В двоичных кодах  m = 2. В процессе кодирования электрических импульсов m есть число различных избирающихся признаков.

     2) Длина кодовой комбинации n, называемая также разрядностью кода или длиной слова. Код называется равномерным, если все кодовые комбинации одинаковы по длине. В телеизмерении применяются равномерные коды.

     3) Число кодовых комбинаций N в коде, каждая из которых может передать свое отдельное сообщение. N называется также объемом кода.

        Последовательности из n символов разделяются на группы (блоки), на приемной стороне декодирование производится также поблочно.Код удобно представить в виде матрицы K_nN, имеющей N строк и n столбцов, где К может принимать значения от 0 до m-1

                                    K₁₁  K₂₁  K₃₁ ….K_n1

                                    K₁₂  K₂₂  K₃₂ ….K_n2

                                    ……………………

                                    K_1N  K_2N  K_3N ….K_nN.

      Каждая строка матрицы представляет собой кодовую комбинацию, и если длина строки постоянна (n = const), то код будет равномерным. Число строк в матрице равно числу кодовых комбинаций N. Код называется полным, если N = m ⁿ.

      Обозначим буквой М максимальное количество сообщений, которое необходимо передать кодовыми комбинациями. При передаче двоичным кодом число комбинаций, которое может быть передано, равно:

                                   N = m ⁿ =  2 ⁿ .                                                                           (10)                                                         

      Чтобы передать сообщение М необходимо, чтобы N было больше М.

      Если в коде используются не все возможные комбинации

                                              M < N                                                                  (11)

и  помеха может искажать отдельные символы (передаваемые импульсы), то на приемной стороне появляется возможность обнаруживать, а при определенной избыточности исправлять кодовые комбинации. Такие коды получили название помехоустойчивых или корректирующих.

        Код Хемминга имеет хорошие показатели, если мала вероятность появления пакета ошибок(групповых помех).Циклические коды могут обнаруживать и исправлять от одной до нескольких ошибок в кодовой комбинации в зависимости от выбранной избыточности. Рассмотренные коды относятся к числу блочных кодов. Все последовательности их символов разделяются на группы  (блоки) из n символов (равномерные коды), на приемной стороне декодирование производится также поблочно.

        Рекуррентные коды относятся к непрерывным кодам, они не делятся на блоки. Операции кодирования и декодирования символов здесь происходят непрерывно. В простейшем рекуррентном коде за каждым информационным следует контрольный (проверочный) символ.

 

        Лекция 4. Информационная емкость каналов связи. Пропускная способность каналов связи. Помехоустойчивость. Помехоустойчивость при передаче дискретных сигналов. Виды обеспечения АСУЭ

 

        Содержание лекции: изучение теории определения пропускной способности каналов связи, помехоустойчивости, а также основные виды обеспечения АСУ.

        Цель лекции: изучить теорию определения пропускной способности каналов связи, помехоустойчивости, а также основные виды обеспечения АСУ.

 

        4.1 Информационная емкость канала связи

 

       Емкость канала определяют как предельную скорость передачи информации по этому каналу:

                                 С =lim [(log q)/T] ,                                           (12)

где q – число элементарных сообщений, передаваемых за время Т, которое стремится к бесконечности.

       Если сигналы передаются со скоростью S импульсов в сек., т.е.

                                        S = 1/t,                                                            (13)

где  t - время передачи одного импульса, то за время Т можно передать n импульсов:

                                     n =Т/t = SТ .                                                 (14)

       Для бинарного канала(двоичного) емкость канала С=S

       Для небинарного канала за время передачи одного имульса  t может быть передано одно из m различных элементов сообщений  (m – число различных символов в алфавите), тогда

                                          q = m^ST                                                                  (15)

и емкость канала     

                            С =lim [(log q)/T] = (log m^ST) / T = S log m,          (16)

где Т стремится к бесконечности.

       Если в канале импульсы квантованы по уровню с числом шагов квантования  m = 64, а длительность импульса t = 1/S = 0,01 , то емкость канала  
                         С =(log m)/ t = (log 64)/0,01 = 600 бит.                  (17)

 

       4.2 Передача сообщений с шумами

 

       Если из-за воздействия шумов принят элемент сообщения j, в то время как был передан элемент сообщения (символ) i , то прирост информации

                                  D I _ij = log 1/P_i  - log 1/P_j(i) = log P_j(i) / P_i ,              (18)

где P_i  - априорная вероятность передачи элемента i, P_j(i) – условная вероятность того, что был передан элемент сообщения (символ) i в то время, когда был принят элемент  j.

       При очень больших шумах P_j(i) = P_i получим

                                          D I _ij = 0                                                       (19)

       При отсутствии шумов [P_j(i) = 1, если i = j, P_j(i) = 0, если j не равен i]

                                   D I _ij = log (1/ P_i) = - log P_i .                          (20)

       В канале с шумами скорость передачи информации (в двоичных единицах в секунду)

                                         R = SR_c,                                                       (21)

где S – число передаваемых символов в секунду;

                                         R_c= H_i – H_j (i)                                         (22)

тогда                                     R =S [H_i – H_j (i)]                                     (23)

есть разность переданной и потерянной информации вследствие действия помех.

        Например, если S=1000 бит/сек, а вероятность потерянной информации равна 0,081, то      R_c= 1000(1-0,081) = 919 бит/сек                                         

       Пропускной способностью, или емкостью, канала с шумами называется максимальная скорость передачи информации на символ или в единицу времени при условии, что канал связи без шумов согласован с источником информации.

       К.Шеннон доказал, что если энтропия источника информации не превышает пропускной способности канала, т.е. Н < C , то существует код, обеспечивающий передачу информации через канал с шумами со сколь угодно малой частотой ошибок или сколь угодно малой недостоверностью.

К.Шенноном была определена пропускная способность, или емкость, канала связи при ограниченной средней мощности аналогового сигнала и равномерном спектре сигнала и помехи:

                    C = F_m log ( 1 + W_c/W_ш) ,                                         (24)

где F_m  - полоса частот канала;

     W_c – средняя мощность сигнала;

     W_ш – средняя мощность белого шума (с равномерным спектром ) с нормальным законом распределения амплитуд в полосе частот канала связи.

         Следовательно, можно передавать информацию по каналу с помехами без ошибок, если скорость передачи информации R меньше или равна С.

         Максимальное количество информации, которое можно передать за время Т равно:

                                           V = F_m T h ,                                              (25)

где h = log ( W_c/W_ш) – мера превышения сигнала над помехой.

         Величина V = F_m T h получила название объема сигнала.

 

         4.3 Помехи в каналах связи

 

         Если передается аналоговый или дискретный сигнал А(t), то на выходе канала связи в результате воздействия помех может быть принят искаженный помехами сигнал :

              x(t) = m(t) A(t) + z(t),                                                        (26)

где m(t) – мультипликативная помеха;

      z(t) – аддитивная помеха.

       Аддитивные помехи (АД) не зависят от сигнала и вызываются сторонним  возмущением поля, с помощью которого передается сигнал по каналу связи (электрическим, электромагнитным, акустическим или др.).

      Мультипликативные помехи (МП) обусловлены сторонним изменением коэффициента передачи канала связи. Источником их могут быть неудовлетворительно работающие системы АРУ в высоко-частотных каналах связи. Для хорошо выполненных каналов связи МП имеют второстепенное значение.

       По происхождению помехи разделяются на две большие группы: атмосферные и индустриальные. В метровом диапазоне радиоволн существенное значение имеет космический шум (солнце, звезды и др. космические объекты).

       Все помехи, независимо от их происхождения, по форме разделяются на флуктуационные,  импульсные, периодические или синусоидальные колебания.   

                   

       4.4 Помехоустойчивость

 

       Помехоустойчивостью называется способность системы противостоять вредному воздействию помех.

       Методы повышения помехоустойчивости дискретных сигналов разделяются на четыре основных группы:

1)параметрические, основанные на повышении устойчивости двоичного сигнала путем выбора метода модуляции и коррекции импульса;

2)основанные на применении избыточных, корректирующих кодов;

3)использующие избыточность передаваемых сообщений (повторение передач, мажоритарные и др.);

4)использующие обратный канал связи.

 

      

  4.5 Виды обеспечения АСУ

 

         Информационное обеспечение АСУ – это совокупность всех массивов данных, необходимых для автоматизированного управления производством.

Таблица 1 - Информационное обеспечение

Внемашинное			Внутримашинное
Система классифи-каций и кодирова-ния	Конструк-торская и технологи-ческая документа-ция	Оператив-ные документы	Методоло-гические плановые инструк-тивные материалы	Информа-ционные массивы (БД)	Служебные программы

        Техническое обеспечение АСУ  представляет из себя совокупность средств регистрации, передачи, обработки, отображения информации, используемых для автоматизации процессов управления.

        Математическое обеспечение АСУ представляет собой совокупность математических методов и алгоритмов, обеспечивающих построение математических моделей и решение задач автоматизированного управления.

       Программное обеспечение АСУ – это комплекс программ регулярного применения, управляющих работой технических средств и информационной базой в требуемых режимах, реализующих решение функциональных задач, а также осуществляющих взаимодействие человека со всеми вычислительными средствами.

       Организационное обеспечение АСУ включает документы, определяющие организационную структуру, осуществляющую эксплуатацию программно-технического комплекса (ПТК) АСУ, должностные  инструкции, определяющие должностные обязанности, границы обслуживания и взаимоотношения в процессе работы и технические инструкции по эксплуатации ПТК в нормальных и аварийных ситуациях.

        Лекция 5. Уровни АСУЭ. Технические средства (ТС) АСУЭ. Устройства сбора и передачи данных (УСПД) нижнего уровня

 

       Содержание лекции: изучение технических средств, на которых функционирует АСУЭ на различных уровнях управления.

       Цель лекции: изучить состав технических средств, на которых функционирует АСУЭ на разных уровнях управления, а также основные принципы их взаимодействия.

        В АСУЭ промышленного предприятия (ПП), не имеющего структурных административных подразделений, обычно выделяют уровень ПС (ТП и РП) и уровень ГПП. Если ПП имеет административные подразделения, то на верхнем уровне функционирует АСУП в составе АСУЭ и АСУТП, информация в которые поступают из АСУЭ и АСУТП административных подразделений.

         В иерархии оперативного управления в КЕГОК выделяют уровни АСДУ НДЦ СО КЕГОК, РДЦ филиалов КЕГОК и ПС филиалов КЕГОК.  ДЦ (ДП) РЭК, являющиеся для РДЦ филиалов КЕГОК нижним уровнем, в свою очередь имеет на нижнем уровне ПС своих сетей или ДЦ (ДП) РЭК нижнего уровня.

         Датчики на ПС находятся на нулевом уровне (ИТ, сухие контакты, частотомеры, датчики давления, температуры, расхода среды). Информация о состоянии данных датчиков обрабатывается на ПС устройствами первого уровня (счетчики, терминалы телемеханики, релейной защиты, противоаварийной автоматики, качества и т.д.). Если ПС обслуживаемая, то устройства первого уровня, если предусматривается автоматизация этого уровня, опрашиваются  сервером опроса АСУЭ ПС. Передача информации в этом случае на верхний уровень (за исключением информации со счетчиков, которые опрашиваются АСКУЭ верхнего уровня, используя второй порт, или эта информация вообще не обрабатывается на уровне ПС) осуществляется под управлением центрального сервера АСУЭ ПС или специальным выделенным сервером.

         Если ПС необслуживаемая, то счетчики опрашиваются через УСД (конвертор) или через УСПД, которое одновременно с опросом электросчетчиков выполняет функции сбора информации от контроллеров (терминалов) ТМ, РЗ, ПА, а также передачу команд телеуправления. В последнее время появляются многофункциональные электросчетчики, которые частично реализуют функции УСПД (мгновенные телеизмерения и телесигнализация, передача ТУ). Ниже приведены схемы многоуровневых АСУП, совмещающие функции автоматизированного управления технологическим процессом и процессом электроснабжения. Схема на рисунке 3 соответствует уровню подстанции, а схема на рисунке 4 – диспетчерскому центру, управляющему как электроснабжением, так и технологическим процессом.

Рисунок 3 - На двойных площадках система представляет собой две подсети,
связанные модемной линией связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 - Схема верхнего уровня

 

 

Рисунок 5 – Схема сбора информации с использованием УСПД ЭКОМ 3000

 

Лекция 6. Сети сбора и передачи информации. Интерфейсы и протоколы. Каналы связи

 

          Содержание лекции: изучаются сети сбора и передачи информации, интерфейсы и протоколы.

          Цель лекции: изучить сети сбора и передачи информации, интерфейсы и протоколы.

        Различают проводные и беспроводные сети сбора информации.

        Проводные сети, используемые для сбора информации: RS-485, СAN, PLC, Ithernet.

        Беспроводные сети: GSM(GPRS), Wi-Fi, ZigBee.

        RS-485 — полудуплексный многоточечный последовательный интерфейс передачи данных. Передача данных осуществляется по одной паре провод-ников с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница дру-гой полярности — ноль. Стандарт RS-485 оговаривает только электрические характеристики, физический уровень (среду), но не программную платформу

   

         Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485

 

        1) 32 приёмопередатчика при многоточечной конфигурации сети (на одном сегменте, максимальная длина линии в пределах одного сегмента сети: 1200 метров).

        2) Только один передатчик активный.

        3) Максимальное количество узлов в сети — 250 с учётом магистральных усилителей.

        4) Характеристика скорость обмена/длина линии связи (зависимость экс-поненциальная):

- 62,5 кбит/с, 1200 м (одна витая пара);

- 375 кбит/с 300 м (одна витая пара);

- 2400 кбит/с 100 м (две витых пары).

Тип приёмопередатчиков — дифференциальный, потенциальный.

Изменение входных и выходных напряжений на линиях A и B: Ua (Ub) от −7В до +12В (+7В).

Рисунок 6 - Два провода для передачи данных с согласующими резисторами 120 Ом на концах

  CAN (Control Area Network) - последовательная магистраль, обеспечивающая увязку в сеть "интеллектуальных" устройств ввода/вывода, датчиков и исполнительных устройств некоторого механизма или даже предприятия. Характеризуется протоколом, обеспечивающим возможность нахождения на магистрали нескольких ведущих устройств, обеспечивающим передачу данных в реальном масштабе времени и коррекцию ошибок с высокой помехоустойчивостью.

 Скорость передачи до 1 Мбит/с. Расстояние передачи до 1000 м. с использованием скрученной пары на дифференциальном напряжении, до 64 драйверов и приемников.

       Предназначен для организации высоконадежных недорогих каналов связи в распределенных системах управления. Интерфейс широко применяется в промышленности, энергетике и на транспорте. Позволяет строить как дешевые мультиплексные каналы, так и высокоскоростные сети. Скорость передачи задается программно и может быть до 1 Мбит/с. Пользователь выбирает скорость, исходя из расстояний, числа абонентов и емкости линий передачи.

    Технология PLC (Power Line Communication) - новая телеком-муникационная технология, 

базирующаяся на использовании силовых элек-тросетей для высокоскоростного информационного обмена. 

Коммуникационные параметры линий (затухание сигнала, частотные и фазовые искажения и другие) 

меняются во времени в зависимости от уровня текущего энергопотребления (что особенно важно в нашей стране, 

характерной постоянными перебоями в энергоснабжении), в то время как для традиционных физических 

сред передачи информации эти параметры более-менее постоянны. Поэтому требуются применение 

различных методов компенсации: использование помехоустойчивых методов обработки сигналов и 

кодирования, высоконадежных методов доступа к среде передачи данных и т.д. Все это накладывает 

существенные ограничения на использование этой технологии. Так, предлагаемое на рынке оборудование 

демонстрирует (без дополнительной регенерации сигнала) в среднем дальность от 300 до 500 метров 

(иногда до 1000 м). 

          Существует ограничение и на тип электросети. Для скоростного доступа на данный момент используют 

сети с напряжением ~0.4 кВ (стандартное трехфазовое напряжение). Передача данных по высоковоль-тным 

линиям электропередачи на большие расстояния пока еще затруднена из-за значительного затухания сигнала. 

Для обеспечения высокой помехо-устойчивости и высокого уровня защиты информации используются 

алго-ритмы широкополосной SS-модуляции (Spread Spectrum), при которой мощ-ность сигнала распределяется в 

широкой полосе частот и сигнал становиться незаметным на фоне помех. Выделение информации из 

шумоподобного сигнала производится цифровыми методами оптимального и квазиопти-мального приема 

с использованием уникальной для каждого сигнала псевдослучайной кодовой последовательности. 

С помощью различных кодов можно осуществлять передачу сразу нескольких сообщений в одной 

широкой полосе частот.Технология PLC реализует принцип “точка – множество точек”. 

         Ethernét (эзернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология ком-пьютерных сетей, 

преимущественно локальных. В последнее время счетчики, контроллеры сбора информации, 

специализированные терминалы (РЗА, ПА), УСПД стали оснащать интерфейсами Ethernet.Стандарты 

Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, 

формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. 

Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Количество узлов в одном разделяемом 

сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции.

        GPRS (англ. General Packet Radio Service — пакетная радиосвязь общего пользования) — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не по времени, проведённому онлайн.

         При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передаётся через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы, такая технология предполагает более эффективное использование ресурсов сети GSM. При этом, что является приоритетом передачи — голосовой трафик или передача данных — выбирается оператором связи

         Стандарт Wi-Fi (Wireless-Fidelity - «беспроводная точность») разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11.

 

Таблица2 - Стандарты WLAN

      

 

         ZigBee является наиболее молодой и перспективной технологией для построения беспроводных сетей с небольшими объемами передаваемой информации.
         На рисунке 8 приведена сложная топология сети из устройств ZigBee, иллюстрирующая их свойства. Сеть ZigBee включает три типа логических устройств: координаторZigBee, маршрутизаторZigBee и оконечное устройство ZigBee. Координатор ZigBee (ZigBeeCoordinator, ZC) является координатором PAN.Функции, выполняемые ZC, зависят от топологии сети. Маршрутизатор ZigBee (ZigBeeRouter) – полнофункциональное устройство стандарта IEEE 802.15.4, которое не является координатором ZigBee, однако может быть координатором стандарта 802.15.4 и маршрутизатором сообщений между устройствами ZigBee и устройством, присоединяющим новые устройства к сети. Оконечное устройство (ZigBeeEnd Device, ZED) – любое устройство стандарта IEEE802.15.4 (RFD иFFD), не являющееся ни координатором ZigBee, ни маршрутизатором ZigBee.

          Пример присоединения сетевых устройств ZigBee к сети приведен на рисунке 8.  Присоединение производится по принципу: родительское устрой-ство присоединяет (на что указывает входящая стрелка) дочернее.

          На рисунке 9 родительским устройством является координатор ZigBee.

          На рисунке 9 и 10 присоединённые к сети маршрутизаторы ZigBee присоединяют новые сетевые устройства. В результате образуется адресная иерархия из родителей и детей. Эта иерархия в дальнейшем может быть использована маршрутизаторами ZigBee при доставке данных по сети. Этот алгоритм в протоколах ZigBee реализован процедурами языка XML.

  

         

        Сетевой протокол - набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами. Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

         Profibus DP - профиль протоколов промышленной сети Profibus. Данная сеть была спроектирована для высокоскоростной передачи данных между устройствами. В данной сети центральные контроллеры (программмируемые логические контроллеры и PC) связаны с их распределенными полевыми уст-

ройствами через высокоскоростную последовательную связь. Большинство передач данных осуществляется циклическим способом. В качестве ведущего устройства могут использоваться контроллеры. Как ведомые устройства, мо-гут использоваться приводы, клапаны или устройства ввода-вывода.

          Основной принцип работы заключается в следующем: центральный контроллер (ведущее устройство) циклически считывает входную информацию с ведомых устройств и циклически записывает на них выходную информацию. В дополнение к циклической передаче пользовательских данных Profibus DP предоставляет широкие возможности по диагностике и конфигурированию. Коммуникационные данные отображаются специ-альными функциями как со стороны ведущего, так и со стороны ведомого устройства.

          Modbus относится к протоколам прикладного уровня сетевой модели OSI. Контроллеры на шине Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа. Обычно в сети есть только один клиент, так называемое, «главное» (англ. master) устройство, и несколько «подчиненных» (slaves) устройств. Главное устройство инициирует транзакции (передаёт запросы). Подчиненные устройства передают запрашиваемые главным устройством данные, или производят запрашиваемые действия. Главный может адресоваться индивидуально к подчиненному или инициировать передачу широковещательного сообщения для всех подчиненных устройств. Подчиненное устройство формирует сообщение и возвращает его в ответ на запрос, адресованный именно ему. При получении широковещательного запроса ответное сообщение не формируется.

 

       Лекция 7. Современные тенденции по интеграции несовместимых или устаревших интерфейсов и протоколов. Стандарт ОРС. Базовые программные решения для основных отраслей. Коммуникационные процессоры. Функциональные решения.  Программные решения для интеграции систем и оборудования. Программный шлюз конвертор.  Функции, реализуемые в коммуникационных шлюзах 

   

         Содержание лекции: изучаются современные тенденции по интеграции несовместимых или устаревших интерфейсов и протоколов.

         Цель лекции: изучить современные тенденции по интеграции несовмес-тимых или устаревших интерфейсов и протоколов.

 

          Полностью решить проблему несовместимости интерфейсов и протоколов обмена данными при объединении разнородных АСУ ТП позволяет стандарт ОРС (www.opcfoundation.org).

         При передаче данных на всех уровнях при использовании только стандартных протоколов (OPC, HTTP, HTTPS, FTP) через единую оболочку Интернет_браузера позволяет унифицировать рабочие места, сократить расходы на обслуживание и предельно упростить масштабирование системы.

Использование деления на программные компоненты(модули), дает возмож-ность заказчику самостоятельно выбирать наборы необходимых функций для каждого рабочего места, экономя финансовые и временные ресурсы.

Такое направление позволяет создать, например, в разработках ПроСофтСистем:

         1) Иерархическую систему передачи команд телемеханики и данных на базе имеющихся сетевых коммуникаций, неограниченную организационными (локальные сети, разные домены) и географическими барьерами, успешно работающую на каналах связи плохого качества. При этом гарантируется качество передаваемых данных и временные задержки в случае сигналов телеуправления.

         2)Отображение информации в реальном режиме времени и ее исторический анализ. Имеется возможность легко создавать динамические мнемосхемы для любого рабочего места, причем в отличии от большинства SCADA_систем не требуется значительное время на освоение среды разработки.

         3)Отображение значений технологических параметров в виде графиков возможно, как с данными в реальном масштабе времени, так и с истории-ческими значениями из архивов.

Тоже касается и аварийных событий, имеется возможность квитирования и звукового сопровождения событий.

         4)Хранение технологических параметров с возможностью их анализа в реальном времени, ведение архивов с неограниченным количеством сигналов и глубиной.

         5)Полная совместимость с требованиями стандарта OPC HDA, возможность записи информации в любую БД имеющую ODBC (OLE DB) драйвер. Стандартно используется MS SQL, в случае особо малых времен для записи данных Industrial SQL.

         6) Генерацию событий (тревог), полностью отвечающую стандарту OPC Alarm & Events, с реализацией категорий событий и групп подписки. Имеется возможность сохранения событий в архиве неограниченной глубины с возможностью последующего анализа. Запись информации производится в любую БД, имеющую ODBC (OLE DB) драйвер. Стандартно используется MS SQL, в случае особо малых времен для записи данных Industrial SQL.

         Рассмотрим в качестве примеров несколько вариантов программных комплексов, созданных с использованием указанной выше технологии инженерной компанией ПроСофтСистемы.

       Программный комплекс eXtenderOPC – комплексное решение для построения иерархической системы сбора, отображения, обработки и хране-ния данных в формате OPC, с целью создания единого информационного пространства на базе Internet_технологий. Программный комплекс выполнен на основе функциональных компонент, выбирая которые можно получать различно ориентированные конфигурации. Наличие Java_приложений позволяет гибко связывать различные программные части проекта, задавать внутреннюю идеологию и структуру. Использование «клиент_сервер» ориен-тированного подхода позволяет получать легко масштабируемые и модерни-зируемые системы с широкими возможностями по интеграции в любые существующие проекты по сбору данных и телеуправлению.

       Коммуникационный сервер – SplitOPC (www.splitopc.ru), впервые появившийся на рынке в январе 2001 г. обладает рядом уникальных возможностей, позволяющим создавать географически, иерархически и административно распределенные системы сбора данных и управления в реальном масштабе времени, работающие на низкоскоростных каналах связи.

       Сервер обеспечивает:

       1)«сквозную» передачу данных, независимо от нахождения узлов в различных сегментах локальной/глобальной сети, учитывая установленные firewall;

       2)автоматический поиск и создание оптимальных маршрутов между OPC_адресатами (динамическая перемаршрутизация), в случае отказа имеющегося маршрута автоматически находится наилучший резервный;

       3)горячее резервирование основного сервера с автоматическим «подхватом» роли дублирующим сервером;

      4)криптозащиту передаваемой информации (cоответствует ГОСТ 28147-89);

      5)поддержку таблиц глобальных псевдонимов тегов OPC (Создание псевдонимов для имен сигналов позволяет строить упорядоченную структуру имен в системе, а также дает широкие возможности масштабирования и интеграции различных существующих АСУ в единую систему);

      6)систему именования сигналов уникальным именем, для каждого сигнала по аналогии с доменной структурой имен (DNS), позволяет точно определять, какому уровню принадлежат данные;

      7)гарантированное время прохождения сигналов телеуправления достигается работой встроенной системы приоритетов, команды управления имеют наивысший приоритет;

      8)выполнение логических и арифметических операций, что позволяет обрабатывать данные, создавая новые теги в зависимости от задаваемых пользователем условий;

      9)наличие программного шлюза, реализованного как отдельная динамическая библиотека, дает возможность получать данные из систем реального времени (QNX, RT_Linux, RTKernel и др.) в формате OPC.

      10)назначение прав доступа к определенным группам сигналов предотвращает возможность несанкционированной отдачи команды или изменения значений;

      11)высокую скорость передачи большого количества тегов (порядка 200 000) в режиме реального времени, использование уникальных алгоритмов сжатия, позволяющих передавать требуемые объемы данных по низкоскоростным каналам связи.

         Реализация шлюзов в системы реального времени (например, QNX – «КП телемеханики» на базе контроллеров Moscad) позволяет организовать передачу команд телеуправления и сбор данных в формате OPC без сущес-твенных временных и финансовых затрат. При этом значения, получаемые из таких систем, становятся общедоступны в виде OPC тегов, в которые также могут записываться  данные, для передачи команд телеуправления.

        С помощью двунаправленного шлюза-конвертора OPC <-> IEC 60870-5-104 появилась возможность интегрировать данные и команды телемеханики, поступающие в этих форматах, а также производить преобразование из одного формата в другой в режиме реального времени. Использование решений позволяет осуществлять «прозрачную» интеграцию разнородных фрагментов в общую систему.

          Программный шлюз-конвертор OPC<->IEC 60870-5-104 (МЭК-104) является полнофункциональным OPC сервером, обеспечивающим доступ, согласно спецификации OPC DA 2.0, к данным и командам телемеханики, поступающим в формате IEC 60870-5-104(101), при этом позволяя произво-дить преобразование из одного формата в другой в режиме реального време-ни. Применение программного шлюза OPC – IEC позволяет решить:

- задачу получения данных, используя полностью стандартизированные протоколы обмена данными: OPC вер.1.0, 2.0, IEC60870-5-104 (МЭК-104), на базе транспортного сетевого протокола TCP\IP;

- возможность интегрировать данные и команды телемеханики в форматах IEC и OPC;

- преобразование из одного формата в другой в режиме реального времени.

          Использование этих решений позволяет осуществлять «прозрачную» интеграцию разнородных фрагментов в общую систему. При этом, на сегодняшний день реализация шлюза является уникальной, т. к. работает на получение (IEC –> OPC) и на передачу данных (OPC –> IEC) с одинаковой производительностью.

         В случае необходимости передачи данных на следующие уровни, используется коммуникационный сервер SplitOPC, отвечающий за гарантированную доставку информации адресату. При этом на любом участке прохождения информации возможно представление данных как в формате IEC60870-5-104 (МЭК-104), так и формате ОРС.

        Полное соответствие всех приложений спецификациям IEC и OPC дает возможность комбинировать различные подсистемы как верхнего, так и нижнего уровней от различных производителей (Siemens, Iconics, Intellution, GeneralElectric, WonderWare).

        При этом возможны различные варианты аппаратных решений – резерви-рованные серверные платформы в промышленных стандартах CPCI (Compact PCI), VME, промышленные компьютеры повышенной надежности и т.п. Низкие требования к аппаратной платформе (встраиваемая ОС, твердотельные диски памяти и т.п.) обеспечивают возможность установки программных продуктов на необслуживаемых объектах с использованием промышленных компьютеров в исполнении УХЛ4 (с диапазоном рабочих температур от –40 до +70°С). В случае необходимости передачи данных на следующие уровни, используется коммуникационный сервер SplitOPC, отвечающий за гарантированную доставку информации адресату. При этом на любом участке прохождения информации возможно представление данных как в формате IEC60870-5-104 (МЭК-104), так и формате ОРС.

         Полное соответствие всех приложений спецификациям IEC и OPC дает возможность комбинировать различные подсистемы как верхнего, так и нижнего уровней от различных производителей (Siemens, Iconics, Intellution, GeneralElectric, WonderWare).

 

Лекция 8. Программно-технический комплекс (ПТК) обработки и отображения информации на уровне ДЦ (ДП). Базы данных. Подготовка внемашинного ИО. Кодирование информации. Информационные мас-сивы. Редакторы автоматизированных рабочих мест (АРМ)

 

         Содержание лекции: изучение ПТК на уровне ДЦ (ДП).

         Цель лекции: изучить состав ПТК на уровне ДЦ (ДП) и организацию подготовки ИО.

 

         Информационная система диспетчерского пункта состоит из двух под-систем: подсистемы приема и архивирования данных и подсистемы визуа-лизации. Если предприятие уже имеет информационную систему, то возмож-но ее использование. При создании подсистемы приема и архивирования дан-ных, выбор аппаратных средств осуществляется в зависимости от исполь-зуемых каналов связи. Программная часть выполняет функции первичной обработки принятой информации и записи (архивирования) ее в базе данных реального времени. В качестве программного обеспечения могут быть исполь-зованы ПО Siemens, ПроСофтСистемы, НПО «Мир», ЭльстерМетроника и т.д..

         Подсистема визуализации может быть реализована как система индии-видуального или коллективного просмотра. В индивидуальной системе ото-бражение осуществляется на мнемосхемах на мониторе диспетчерского компьютера. Система коллективного просмотра может строиться с использо-ванием диспетчерских щитов или видео-стен (плазменные, проекциионные или жидкокристаллические панели). Программное обеспечение систем коллективного пользования  должна отображать не только текущие изме-ряемые данные, но и результаты различных расчетов, в т.ч. результаты моделирования предполагаемых ситуаций.

        Для  ДЦ, управляющих сложными сетями предполагается внедрение математических задач моделирования (расчеты, оптимизация и др.) различных нормальных и аварийных режимов электрической сети.

        Расчеты электрических режимов выполняются с учетом измеренных параметров режима. При этом выполняется дорасчет неизмеряемых пара-метров. Перечень расчетных задач включает расчет установившегося режима, оптимизацию потерь, нахождение предельных режимов, расчет токов КЗ, расчет переходных процессов.

         Для обеспечения взаимодействия различных информационно-вычис-лительных задач, стоящих перед службой главного энергетика, необходимо иметь соответствующую базу данных. В этой базе данных должна храниться информация о имеющемся первичном и вторичном оборудовании, его пара-метрах, состоянии, данных о ремонтах и др. Эта информация среди прочего может использоваться для определения параметров расчетных моделей электрической сети. С другой стороны, анализ существующих режимов элек-трооборудования (перегрузки, аварии), можно использовать для планирования ремонтов и замены оборудования. Для реализации базы данных обычно используются реляционные базы SQL Server, Oracle, Access.

         Внедрению АСУЭ предшествует этап разработки внешнего инфор-мационного обеспечения, который завершается вводом этой информации в базу данных. Учитывая достаточную сложность использования специализированного ПО реляционных баз данных, разработчики ПО АСУЭ создают специализированные редакторы для описания нормативно-справочной информации (НСИ), создания таблиц, графических форм с электротехнической символикой. На рисунке 10 приведена форма описания дорасчетных ТИ.

 

 

Рисунок 10 – Форма описания дорасчетных ТИ

 

Список литературы

1. Е.В. Калентионок, В.Г.Прокопенко, В.Т. Федин. Оперативное управление в энергосистемах. – Минск: «Вышейшая школа», 2007.

2. Овчаренко Н.И. Автоматика электрических станций и электроэнергети-ческих систем: Учебник для вузов / под. ред. А.Ф. Дьякова.- М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.- 504 с.

3. Под общей редакцией Руденко Ю.Н. и Семенова В.А.// Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике // Издательство МЭИ, Москва, 2000.

4. Н.В.Лисицын, Ф.Я.Морозов, А.А.Окин, В.А.Семенов, Единая энергосис-тема России. – М.:изд-во МЭИ, 1999.

5. Аюев Б.И. Основы функционирования ОЭС Европы.-Екатеринбург, 2008.

6. Беляев Л.С., Подковальников С.В. Рынок в электроэнергетике – М.: Энергоатомиздат, 2004.

7. Погаевец В.С. Автоматизация систем управления электроснабжением железных дорог. – М. «Маршрут», 2003.

8. Шеннон К. Работы по теории информации в кибернетике. – М.:Изд-во иностр.лит.,1963.

9. Шастова Г.А. Кодирование и помехоустойчивость передачи телемехани-ческой информации. – М.:Энергия,1966.

10. Пасковатый Л.Я. Электрические помехи в системах промышленной автоматики. – М.: Энергия,1973.

11. Советов Б.Я. Теория информации. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1977.

12. В.А.Ильин Телеуправление и телеизмерение.- М.: Энергоиздат,1982.

13. Соскин В.А., Киреева Э.А.    Автоматизация   управления промышленным энергоснабжением. -М.: Энергия, 1980.

14. Гельман  Г.А.    Автоматизированная     система   энергоснабжения
предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

15. АСУ на промышленных предприятиях. Методы создания. Справочник / Михалев С.Б., Седегов Р.С., Гринберг А.С. и др. - М.: Энергия, 1989.

16. Маркушевич И.С. Автоматизированная система диспетчерского управления. -  М.: Энергоатомиздат,1986.

18. Справочник терминов и определений в области АСУ ТП. – М.: СПО ОРГРЭС, 1993.

 

                                                                          Свод. план 2011 г., поз.328