Řízení rozvoden a energetické distribuční sítě v ČEZ, a.s.

Transkript

1 < 2 7 > Řízení rozvoden a energetické distribuční sítě v ČEZ, a.s. Naše společnost je dodavatelem průmyslových počítačů a dalších částí monitorovacích a řídicích systémů rozvoden. Ve spolupráci s dalšími firmami se podílíme na vývoji, realizaci a údržbě systémů pro monitorování a řízení technologie včetně elektrických stanic a rozvoden. Situace V naši republice se stále vyskytují stovky rozvoden bez zavedeného řídicího systému. Nová legislativa však zpřísňuje požadavky na kvalitu elektrické energie, kdy její distributoři jsou povinni požadované parametry hlídat tak, aby nedocházelo k poškozování majetku zákazníka. Obchodní cíle Pro tyto účely firma ELVAC IPC dodává komplexní řídicí systém. MCS je multiprocesorový parametrizovatelný systém pro sběr dat a řízení v reálném čase s rozlišením času změn na jednu milisekundu. Naši významnou referencí je spolupráce na vývoji SW SCADA Mikrodispečink, což je SW produkt společnosti ČEZ Distribuce. Jedná se o dostupný, poměrně snadno a rychle aplikovatelný řídicí systém, který je vhodný především pro elektrické stanice a dispečerská centra. Umožňuje realizovat technicky vhodná a efektivní řešení pro malé i velké elektrické stanice, pro malá i velká dispečerská centra všech napěťových úrovní. Je to otevřený a adaptabilní systém, který lze poměrně rychle přizpůsobit požadavkům zákazníka včetně úprav nebo rozšíření funkčnosti. Komunikaci s jinými systémy lze řešit přes sériová rozhraní i přes síťová propojení. Možnosti systému jsou patrné zejména z aplikace v ČEZ a.s., kde je realizováno propojení s různými informačními a řídicími systémy. Systém MCS je nasazen na více než 100 rozvodnách po celé Moravě. Jeden komunikační uzel tvoří až 248 nezávislých stanic, přičemž počet uzlů není omezen. Programové vybavení jednoho uzlu podporuje měření a ovládání více než šestnácti tisíc procesních bodů, přičemž umožňuje snadnou modifikovatelnost systému. Místně nebo dálkově lze parametrizovat každý procesní bod (filtry, převod na fyzikální jednotky, ošetření mezních stavů apod.). Propojení vzdálených monitorovacích nebo řídicích jednotek může být realizováno např. přes GSM nebo LAN, přes optické redundantní spoje v rozvodně. Jsou vyvíjeny a testovány nové moduly pro měření fázorů a kvality, speciální diagnostické karty a redundantní zdroje zabudované v šasi systému MCS. Časová synchronizace je ze systému GPS nebo z nadřazeného systému.

2 < 2 8 > Řízení větrných elektráren pro společnost DRIBO, spol. s r.o. V České republice se novým trendem stává budování ekologických zdrojů elektrické energie. Jedním takovým diskutabilním ekologickým zdrojem jsou větrné elektrárny. O jejich kladných i záporných stránkách se vedou nekonečné diskuze s rozličnými závěry. Hlavním přínosem pro životní prostředí je bezesporu fakt, že tyto elektrárny nevypouštějí do ovzduší exhaláty a nehrozí u nich ani jiná ekologická katastrofa. Jejich naopak nevýhodou je hlučnost a jiná nebezpečí, která představují pro zvířenu a ptactvo. Dalším častým argumentem proti větrným elektrárnám je, že hyzdí okolní krajinu, protože vhodné lokality pro výstavbu těchto větrných farem jsou v nadmořské výšce nad 700 m a většinou bývají součástí chráněných krajinných oblastí. Otázkou zůstává, zda-li chladicí věže tepelných a jaderných elektráren jsou hezčí. Přes výše uvedené nevýhody jsou větrné elektrárny jedinou účinnou možností ekologické výroby elektrické energie v našich zeměpisných podmínkách. A jelikož předpokládaný povinný nárůst ekologické energie v rozvodném systému České republiky má v roce 2010 činit až 12 % z celkové výroby elektřiny, nezbývá nám zřejmě nic jiného, než se smířit s jejich výstavbou. Situace Pro připojení větrných elektráren do distribuční sítě elektrické energie se používají dálkově ovládané spínače. Tyto spínače jsou řízeny z energetického dispečinku, na kterém se také monitoruje vlastní chod větrné elektrárny. Obchodní cíle Pro tyto účely firma ELVAC IPC vyrábí speciálně vybavené modulární řídicí jednotky RTU 7M. Jednotka v konfiguraci pro ovládání úsekových spínačů je vybavena přizpůsobenými měřicími vstupy, binárními vstupy pro účely monitorování, releovými výstupy pro řízení spínače a modulem signalizace a ovládání. Jiná konfigurace slouží pro monitorování větrných elektráren, kde jednotka hlídá působení ochran, počítá vyrobený výkon přes vstupy měření proudu a napětí, měří vlastní i okolní teplotu. Pro komunikaci směrem na dispečink je možné vybavit jednotky ethernetovým nebo GSM rozhraním. Komunikace přes GSM se s výhodou používá u zařízení, která se nachází mimo trasy jiných komunikačních vedení. To znamená u vysokonapěťových spínačů rozmístěných po krajině a u osamocených větrných elektráren. Podmínkou pro nasazení GSM modulů v daném místě je pokrytí signálem zvoleného operátora. Pro datovou komunikaci v rámci skupiny větrných elektráren je vhodné použít průmyslový Ethernet od firmy Moxa. Unikátní protokol Turbo Ring umožňuje spojení elektráren do sítě s redundantní kruhovou topologií a tím dokáže výrazně zvednout spolehlivost komunikace. Použití přepínačů s protokolem Turbo Ring nám zaručuje obnovení komunikace po záložní trase do 300 ms od přerušení trasy primární. Spojení lze provést jak metalickým vedením, tak i optickými kabely, záleží na typu použitého přepínače a vzdálenostech mezi přípojnými body. K dispozici je široké spektrum produktů, které můžeme rozdělit na přepínače s možností správy, přepínače bez správy, převodníky, opakovače, produkty pro průmyslový bezdrátový Ethernet a další. Ethernetové přepínače se správou umí reagovat na různé události při probíhající komunikaci. Například se může jednat o odeslání varovného u na dispečink, může být sepnut releový výstup s připojenou sirénou a podobně. Přepínače mohou být doplněny o vstupy pro připojení různých senzorů a alarmů z technolgie. Dalším prostředkem pro správu přepínačů je protokol SNMP. Ethernetové přepínače lze spravovat také přímo z dispečerských SCADA systémů přes SNMP OPC server, který je k přepínačům dodáván. Firma ELVAC IPC nabízí kompletní vybavení dispečerských stanovišť, kvalitní počítače, monitory Eizo a vývoj SW pro dispečery na platformě Citect.

3 < 3 3 > Řídicí jednotky RTU7.4 pro Západoslovenskou energetiku (ZSE) Vývoj a pilotní dodávka kompaktních řídicích jednotek RTU7.4 pro monitorování, měření a indikaci poruch v distribuční síti elektrické energie v Bratislavě. Nasazení jednotek do DTS provedla firma IFT. ale i v dalších oblastech s vysokými požadavky na spolehlivost a robustnost systémů. Jednotka RTU7.4 v sobě kromě základních provozních a komunikačních funkcí, digitálních vstupů a výstupů slučuje zejména 4 třífázová měření proudů (alternativně napětí) s funkcí indikace zkratů a zemních spojení založené na osvědčené technologii samostatně dodávaných jednotek M3Z. Tato integrace nabízí také možnost přenosu rychlozáznamů průběhů signálů na analogových vstupech spouštěných od poruchových událostí, což spolu s variabilitou, počtem komunikačního rozhraní a možností použít standardizovaný protokol IEC nabízí vysoce efektivní a cenově výhodné řešení mnoha aplikací. Výchozí stav Distribuční transformační stanice vn/nn (DTS) jsou bez dálkového monitorování, měření a indikace poruchových stavů. Několik desítek DTS je osazeno indikátory zkratových proudů s místní signalizací, ale bez dálkové komunikace na dispečink a na specializované pracoviště, kde je možné z naměřených záznamů poruchy zjistit typ a možnou příčinu. Při vzniku poruchy je nutné objíždět takto vybavené stanice a zjišťovat stavy přímo v místě. Takovéto časově náročné vyhledávání poruchy vede k dlouhým prodlevám od vzniku poruchy do jejího odstranění a může způsobit vyšší škody a finanční ztráty. Vznikl tedy požadavek na jednotku s funkcí indikátoru poruchových stavů a dálkovou komunikaci na dispečink protokolem IEC Po vzájemných konzultacích s pracovníky Západoslovenské energetiky byla v ELVAC IPC s.r.o. vyvinuta kompaktní řídicí jednotka RTU7.4, která vychází z osvědčené řady jednotek RTU7 společnosti ELCOM IPC, s.r.o. (nyní ELVAC IPC s.r.o.) a je již řadu let úspěšně nasazována v aplikacích pro řízení a monitorování energetických sítí zejména DTS, Použité produkty a technologie 30 ks RTU ks Napájecí zdroje Siemens LOGO

4 < 3 4 > Dodávky řídicích jednotek RTU7M pro aplikace Recloser, DOÚS a DTS Celoroční dodávky modulárních řídicích jednotek RTU7M s komunikací po GPRS pro řízení odpínačů a vypínačů v distribuční síti elektrické energie. Řídicí jednotky nasazuje v oblasti Moravy firma Dribo, spol. s r.o., která instaluje vlastní typy odpínačů a vypínačů, případně produkty jiných výrobců. Dálkově ovládaný odpínač v síti vn (DOÚS) V tomto typu aplikace je v současnosti vyžadováno dálkové ovládání, signalizace stavu digitálních vstupů a měření včetně výpočtů analogových veličin a přenos jejich hodnot. Funkce signalizace poruch (nadproud, zkrat, zemní spojení), záznam průběhu měřených napětí a proudů při poruše a jeho dálkový přenos. Z automatizačních funkcí je vyžadováno vypnutí v druhé beznapěťové pauze. Výchozí stav Distribuční transformační stanice vn/nn (DTS) jsou bez dálkového monitorování, řízení, měření a indikace poruchových stavů. Několik desítek DTS je osazeno indikátory zkratových proudů s místní signalizací, ale bez dálkové komunikace na dispečink a na specializované pracoviště, kde je možné z naměřených záznamů poruchy zjistit typ a možnou příčinu. Při vzniku poruchy je nutné objíždět takto vybavené stanice a zjišťovat stavy přímo v místě. Obdobný stav je u úsekových (ÚS) odpínačů a u nově budovaných vypínačů (Recloser). Takovéto časově náročné vyhledávání poruchy vede k dlouhým prodlevám od vzniku poruchy do jejího odstranění a může způsobit vyšší škody a finanční ztráty. Vznikl tedy požadavek na jednotku s funkcí indikátoru poruchových stavů a dálkovou komunikaci na dispečink s využitím sítě mobilního operátora GSM/GPRS. Monitorování a ovládání distribučních stanic vn (DTS) Jednotky zajišťují dálkové ovládání (blokované, podmíněné), signalizaci stavu digitálních vstupů (stavy silových spínačů, ovládacích jističů, pojistek, ovládání dálkově/ místně, atd.). Dále měření proudů (napětí) a výpočty dalších veličin. Nutná je signalizace zkratů, nadproudů a zemních spojení na každém vývodu. Vhodný je časový záznam veličin při poruchových stavech a jeho přenos do nadřazeného systému. Dálkově ovládaný vypínač v sítí vn (Recloser) Vyžaduje se dálkové ovládání, signalizace stavu digitálních vstupů a měření včetně výpočtů analogových veličin a přenos jejich hodnot. Funkce ochran - vypnutí a signalizace při nadproudu a zkratu, signalizace zemního spojení (v případě potřeby i vypínání od zemního spojení), záznam průběhu měřených napětí a proudů spolu s příznaky jednotlivých ochran při poruše a jeho dálkový přenos. Z automatizačních funkcí je vyžadováno opětovné zapínání. Použité produkty a technologie RTU7M-DOUS RTU7M-DTS RTU7M-Recloser

5 < 3 5 > Monitorování řídicích systémů v ČEZ, a. s. Implementace systému GW 2005 v ČEZ, a. s. přinesla jednotný způsob monitorování důležitých technologických PC včetně běžícího SW, komunikačních a dalších významných prvků spojených s řízením rozvodné sítě. Systém je vybudován na standardních technologiích Microsoft Windows Server a IIS. Výchozí stav Nejednotný způsob monitorování provozu řídicích systémů a komunikačních prvků, mnohdy pouze lokální stavová informace bez vzdáleného přístupu. Toto přinášelo vysoké nároky na obsluhu a údržbu technických prostředků z hlediska nutné obsluhy velkého počtu různých systémů, založených na různých technologiích. Další nároky na obsluhu vznikaly z potřeby vyhodnocení havarijních stavů systémů obsluhou zařízení bez jakékoliv vazby na nadřazené systémy. Současně zde neexistovalo komplexní monitorování datové sítě. Obchodní cíle Hlavním cílem instalace produktu GW 2005 v prostředí ČEZ, a.s. byla především snaha o zefektivnění práce technické obsluhy a údržby řídicích systémů, jednotné monitorování a především jednotné uživatelské rozhraní pro veškerá monitorovaná zařízení s propracovanou diagnostikou poruch. Významným prvkem je zpřístupnění dat zainteresovaným pracovníkům prostřednictvím intranetového rozhraní. Zároveň budovaný systém přinesl rozhraní pro výměnu dat s okolními systémy prostřednictvím standardních technologií (DCOM, API, file IO). GW 2005 je integrovanou sadou aplikací pro průmyslovou automatizaci a vizualizaci. Hlavní předností GW 2005 je stavebnicové řešení, které je schopné pokrýt jakékoliv požadavky zákazníka. Systém lze budovat od jednoduchého a pak následným rozšiřováním hardwaru (bez nutností softwarových změn) lze dosáhnout redundantního a distribuovaného systému. Hlavní předností je poskytnutí jednotného uživatelského rozhraní pro monitorované a ovládané systémy. V neposlední řadě je to dostupnost dat kdykoliv a kdekoliv, limitujícím faktorem je pouze existence síťového připojení. Servery systému GW 2005 mohou být časově synchronizovány prostřednictvím GPS. Využitím komunikace ve stávající TCP/IP síti, speciálně pak standardního SNMP protokolu, a ve spojení s bezdrátovými GSM terminály bylo dosaženo komplexní dostupnosti informací o stavu důležitých zařízení. Standardní SNMP protokol umožnil: detailní monitorování aktivních prvků datové sítě, monitorování serverů a pracovních stanic, hardware (vytížení procesoru, obsazenost disků, paměti,..), software (spuštěné služby, aplikace,,..). Celkový přehled monitorovaných systémů je k dispozici v základním zobrazení, kde jsou stavy všech připojených zařízení. Stav jednotlivých systémů je zde zobrazen ze dvou hledisek: komunikační dostupnost systému/zařízení na základě protokolu ICMP (ping); stavový vyhodnocena provozuschopnost systému

6 < 3 6 > Každému systému náleží také detailní stavová informace obsahující konkrétní hodnoty monitorovaných veličin včetně jejich popisu a nastavených mezí. Stav zařízení i jejich parametrů je pro zpřehlednění indikován také změnou barvy. Tato barva vznikne propagací stavu podřízených, níže ležících objektů. K dispozici je také HTML nápověda, popisující základní stavy jednotlivých zařízení a IO serverů. Data jsou dostupná prostřednictvím: SCADA tlustého klienta (volitelná nadstavba) Webového prohlížeče v datové síti Intranet Mobilní technologie (Smartphone, PDA) Systém GW 2005 umožňuje vzdálenou správu. Veškerá monitorovaná data a zásahy do systému jsou ukládány do pracovní databáze s možností exportu (např. do Microsoft SQL). Prostřednictvím portálového řešení Webová správa a prohlížení stavů Data jsou k dispozici prostřednictvím webového prohlížeče kdekoliv v síti Intranet. K dispozici jsou aktuálně monitorovaná data, reporty, alarmní sestavy. jsou tato data zobrazována k pozdější analýze. Rovněž je zde možnost výstupu pro výměnu dat s informačním systémem podniku a vyhodnocení dat pro ISO a další zákaznické audity. Přínosy Mezi hlavní přínosy implementace systému GW 2005 patří: Komplexní dostupnost informací o stavu zařízení Monitorovaná data jsou dostupná kdykoliv, kdekoliv. Jedinou podmínkou je jen síťová konektivita. Otevřená síťová architektura Použití komunikačních standardů umožňuje jednoduché rozšiřování systému podle aktuálních potřeb uživatele. Zobrazení se automaticky konfiguruje na základě přihlášeného uživatele. Dostupnost vzdálených bodů přes GSM Pro monitorování míst, která nejsou v dosahu datové sítě, byla využita technologie GPRS. Predikce poruchových stavů Jednotné uživatelské rozhraní pro všechny monitorované veličiny Vysoká spolehlivost systému Produkty a technologie SW balík GlobalWatch na platformě Windows GSM modemy SIEMENS TC-35 pro odesílání a příjem SMS zpráv Diagnostické karty MPC PCI/ISA v monitorovaných PC Vzdálené monitorovací jednotky BBWatch Vzdálené monitorovací jednotky GSM RTU 2