Ответственные проекты в энергетике на базе SCADA-пакета PcVue

Автор Сообщение
#1 / 26.11.2018 09:42
admin

В статье представлены некоторые проекты последнего времени с использованием SCADA-пакета PcVue в системах автоматизации в энергетике. В частности, европейский проект INTEGRAL по созданию интеллектуальных сетей в энергетике и система автоматизации на металлургическом заводе Hyundai Steel, в которой используется протокол IEC 61850 («Сети и системы связи на подстанциях»). Также описаны уникальные проекты систем управления по спутниковым каналам связи ветровыми электростанциями в Испании и США, в которых PcVue играет ключевую роль.

SCADA-пакет PcVue (Supervisory Control And Data Acquisition) французской компании ARC Informatique предназначен для создания систем сбора данных, диспетчерского управления и мониторинга различного масштаба, начиная от автономных операторских мест и заканчивая распределенными системами управления с клиент-серверной архитектурой, в которых задействованы сразу несколько рабочих станций, объединенных в сеть с возможностями поддержки средств обеспечения избыточности, дублирования, резервирования и безопасности. На рис. 1 приведен пример системы на основе PcVue 10.

-ptBVgqoBrM.jpg

Рис. 1. Пример системы на основе PcVue 10
Свое развитие SCADA-пакет PcVue начал в 1985 г. с версии для DOS (рис. 2). В настоящее время по всему миру эксплуатируется свыше 50 000 копий лицензированных программных продуктов от ARC Informatique. Последняя версия PcVue 10.0 была выпущена в середине 2011 г. и после этого претерпела несколько важных обновлений. Ожидается выпуск PcVue 11.0.

Pp6Zdg8-CH0.jpg

Рис. 2. Этапы развития PcVue
В PcVue 10.0 добавлена поддержка новых коммуникационных протоколов для различных предметных областей. Особое внимание обратим на поддержку общепризнанных (в том числе и в России) международных стандартов для энергетики — IEC 61850 и IEC 60870-5-104. В PcVue 10.0 реализован собственный протокол для IEC 61850. Данный стандарт («Сети и системы связи на подстанциях») является самой современной разработкой в области коммуникационных технологий для систем управления в энергетике. Он значительно облегчает интеграцию в единую систему устройств различных производителей и разных поколений, позволяет сделать это с наименьшими трудовыми и финансовыми затратами. Применяя IEC 61850, можно реализовать все функции управления и автоматизации на подстанциях. В PcVue 10.0 поддерживается протокол IEC 60870-5-104. IEC 60870 («Устройства и системы телемеханики») — это серия стандартов, разработанная в рамках Международной электротехнической комиссии (МЭК, IEC) с целью обеспечения открытого протокола для передачи данных телеметрии (управляющих и информационных) на гидроэнергетических сооружениях, электрических подстанциях, промышленных объектах, железных дорогах и т. д.

За последние несколько лет SCADA-пакет PcVue c большим успехом был применен во многих крупномасштабных проектах, реализация которых в значительной степени оказала влияние на развитие самого SCADA-пакета. О некоторых из них мы уже писали в предыдущих статьях [1–3]. Остановимся на других. Краткое описание этих проектов построим по следующей схеме: объект автоматизации — основное назначение системы автоматизации (АСУ) — некоторые численные характеристики АСУ (число точек ввода/вывода, серверов, мнемосхем…) — какие возможности PcVue востребованы в проекте.

SCADA-пакет PcVue в проекте INTEGRAL (Smart Grid)
PcVue выбран в качестве базовой инструментальной платформы (рис. 3) в европейском проекте INTEGRAL (Integrated ICT-platform based Distributed Control in electricity grids with a large share of Distributed Energy Resources and Renewable Energy Sources). INTEGRAL — интегрированная информационно и коммуникационно технологическая платформа, основанная на децентрализованном управлении в электросетях с большой долей распределяемых энергетических ресурсов и возобновляемых источников энергии (рис. 4). Это проект Евросоюза, который финансируется Европейской комиссией (No. FP6-038576) вместе с партнерами из Нидерландов, Франции, Греции, Испании и Швеции. INTEGRAL был начат в конце 2007 г. и завершился в марте 2011 г.

b4BY_-4pGC8.jpg

Рис. 3. Пример представления элементов проекта INTEGRAL в SCADA-пакете PcVue

7Bv8FvXErJc.jpg
Рис. 4. Топология реальной французской сети распределения электроэнергии с тремя различными подстанциями
Информационные и коммуникационные технологии играют решающую роль в реализации будущих интеллектуальных сетей Европы. INTEGRAL был реализован и продемонстрировал типовое решение (рис. 5) с широким использованием PcVue для агрегирования, распределенного управления и оптимальной координации распределенных энергетических ресурсов. Проект показал практическую возможность построения интеллектуальных сетей на примере трех демонстраций в реальных условиях в разных странах — Нидерландах, Испании и Франции, которые вместе охватывают весь диапазон условий эксплуатации (нормальный, критический и в чрезвычайных условиях). Для разработчиков проекта важным фактором являлась поддержка в PcVue широкого спектра устройств различных производителей и сетевых протоколов.

RjX-q8SgFmQ.jpg

Рис. 5. Пример типового решения с использованием PcVue в проекте INTEGRAL
SCADA-пакет PcVue 10.0 управляет системой распределения электроэнергии и подстанциями второго по величине металлургического завода в Южной Корее — Hyundai Steel (Dangjin, провинция South Chungcheong), входящего в группу компаний Hyundai Motor Group (рис. 6). PcVue 10.0 обеспечивает бесперебойную работу (управление и мониторинг) источников питания, подстанций различной мощности на всем заводе по производству стали.

DilGdKMzL_I.jpg

Рис. 6. Завод Hyundai Steel, АСУ электрохозяйством которого базируется на SCADA-пакете PcVue (вид сверху)
Установленное приложение SCADA-пакета PcVue включает в себя:

  • две SCADA-станции 65 K и во­семь SCADA-станций 5 K для локальных подстанций и восемь клиентских станций;
  • около 30 000 переменных для центральных станций и 3500 переменных для локальных подстанций;
  • свыше 100 мнемосхем (рис. 7);
  • 450 IED (интеллектуальных электронных устройств), 100 цифровых счетчиков и других ПЛК, взаимодействующих по протоколу IEC 61850 для сбора данных и мониторинга;
  • кроме протокола IEC 61850, используется протокол Modbus TCP/IP.

44KEzFP_JKE.jpg

Рис. 7. Пример мнемосхемы PcVue на заводе Hyundai Steel
Завод Hyundai Steel является первым в мире предприятием с замкнутой системой обработки «сырого» материала и воплощает идею экологически чистого производства. Все перемещения материалов с корабля на перерабатывающие мощности происходят на закрытых конвейерных лентах. Кроме того, материалы хранятся в куполообразных ангарах (видны на рис. 6 слева вверху), отсекающих все связи с открытым воздухом, решающих проблему угольной пыли и других вредных материалов — основных загрязнителей окружающей среды в районе сталелитейного завода.

Одной из наиболее важных возможностей PcVue в данном проекте является не только поддержка протокола IEC 61850, но и наличие интерфейсов с наиболее распространенными ПЛК различных производителей, а также с другими подсистемами автоматизации на заводе. Данное внедрение является крупнейшим проектом на основе PcVue в Южной Корее. Отметим еще, что в настоящее время протокол IEC 61850 в рамках SCADA-пакета PcVue с успехом внедряется и в других проектах в разных странах:

  • Колумбия: проект для компании ISA — крупнейшей сетевой компании в Латинской Америке с сетью высоковольтных линий электропередачи длиной в 38 551 км в Колумбии, Перу, Боливии, Бразилии, Эквадоре и Венесуэле;
  • Пакистан: проект ALSTOM GRID, реализованный системным интегратором ACCRESCENT.

Управление по спутниковым каналам связи ветровыми электростанциями
Компания Iberdrola Renovables (мировой лидер в производстве электричества из возобновляемых источников энергии) выбрала SCADA-пакет PcVue компании ARC Informatique в качестве базового инструмента для осуществления процессов контроля и управления современными ветровыми электростанциями. Основная цель проектов компании Iberdrola Renovables — сделать доступным удаленный сбор информации от ветровых электростанций, особенно сигналов тревоги и исторических данных. Система управления на каждом объекте собирает основные оперативные данные от генераторов и различных подстанций. Эти системы подключаются к центрам управления ветровыми электростанциями CORE (Centro de Operacion de Renovables) с помощью систем дальней связи. CORE использует эти данные для выявления и диагностики потенциальных проблем, обеспечивает возможность эффективного и оперативного вмешательства в процесс функционирования. Такой центр управления оборудован SCADA-пакетом PcVue, который является «нервным узлом» системы управления ветровыми электростанциями. CORE аккумулирует данные от отдельных турбин, подстанций, метеорологических станций, авиационного радара для обнаружения птиц и летучих мышей и другие системы наблюдения за охраной природы. Оператор CORE может наблюдать за работой всех ветровых электростанций как за одним целым. Регистрируя события, PcVue позволяет оператору определить, какие действия по настройке и исправлению должны быть предприняты. В процессе разработки команде Iberdrola понравилась простота конфигурирования PcVue. Ее способность свертывания в пиктограмму анимированных мнемосхем и применение всплывающих окон снизили риск наложения критической информации и помогли упростить команде Iberdrola разработку типового решения. Кроме того, создание шаблонов для отображения данных реального времени и трендов, связанных с каждой мнемосхемой, и анимация элементов обеспечивают согласованность отображения окон (рис. 8). Для получения данных от различных ПЛК Iberdrola Renovables использует протокол связи OPC (и другие). Для обмена данными в реальном времени с шлюзами Iberdrola применяет OPC Data Access Client и OPC DA XML Client, а для упрощения обмена данными со сторонними приложениями применяется OPC DA Server. Все собранные данные направляются в центр управления.

tytTakO4nJY.jpg

Рис. 8. Примеры мнемосхем PcVue для операторов центра управления CORE ветровыми электростанциями
Приведем данные о системе, реализованной в Испании. Центр управления ветровыми электростанциями (CORE) компании Iberdrola Renovables находится в Толедо в 70 км к югу от Мадрида и дистанционно управляет десятью ветровыми электростанциями во всех регионах Испании (рис. 9), которые суммарно генерируют 9600 МВт энергии. Это составляет около половины всей генерируемой ветровыми электростанциями энергии в Испании. Линия связи предоставлена частной спутниковой сетью. CORE несет ответственность за эти электростанции с точки зрения генерации электроэнергии, ее распределения и управления. Кроме того, Iberdrola Renovables обеспечивает услуги, включающие управление проектами, инжиниринг, поставку, строительство и оперативную поддержку.

Dz2il1Gwcps.jpg

Рис. 9. Центр управления ветровыми электростанциями вТоледо (Испания)
Клиентскими станциями FrontVue контролируются до 2,5 млн точек данных, которые общаются через OPC-протокол со скороcтью 1 Гбит/c по резервированным каналам Ethernet TCP/IP. Каждое операторское место может обрабатывать до 70 000 точек ввода/вывода. В настоящее время внедрена следующая конфигурация: 13 файл-серверов PcVue, которые управляют миллионом переменных в реальном времени. Сеть может быть расширена без ограничений или структурных изменений. Используя архитектуру PcVue-FrontVue, операторы могут проанализировать данные от удаленных ветровых электростанций самым детальным образом. Они всегда держат ситуацию под контролем и могут выполнить корректирующие действия в нужный момент в случае отклонений в работе. В системе собираются текущие значения, исторические данные, тревоги и тренды. Учитывая огромный объем данных (около 350 точек на одну турбину), для простоты технического обслуживания мониторинг осуществляется на двух уровнях:

  • Верхний уровень дает панорамный вид наиболее важных тревог, значений данных и счетчиков для мониторинга турбин и для выявления сбоев, которые требуют вмешательства.
  • Следующий уровень является более подробным и обеспечивает возможность глубокого анализа всех данных от турбин так, чтобы операторы могли оперативно и точно диагностировать проблемы и принять соответствующие меры.

PcVue используется также в национальном центре управления США для наблюдения за более чем 40 независимыми ветровыми электростанциями, которые вырабатывают 3877 МВТ электроэнергии. Каждая из 2479 ветротурбин обеспечивает от 300 до 350 точек данных, что приблизительно составляет от 700 000 до 850 000 точек данных ввода/вывода на двух десятках серверов. Самой последней разработкой Iberdrola Renovables является ее Национальный центр управления (CORE) в г. Портланде, штат Орегон (рис. 10). В зале, который напоминает Центр управления полетами НАСА, системные аналитики следят за каждой турбиной каждой ветровой электростанции США. Они наблюдают за работой и производительностью турбины и за приближающимися штормами, чтобы предупредить обслуживающий персонал об опасности. Кроме уже введенных в эксплуатацию объектов, компанией Iberdrola Renovables реализуются несколько новых проектов на 850 МВт и 1000 МВт.

pqtYdDTxz0U.jpg

Рис. 10. Центр управления ветровыми электростанциями в Портланде (США)

Заключение
В данной статье показано, как современные технологии в области автоматизации и коммуникаций применены в уникальных проектах с использованием PcVue. Отметим, что PcVue также широко и успешно применяется в проектах меньшего масштаба в различных отраслях, таких как управление технологическими процессами, зданиями, водоснабжением; управление инфраструктурами; транспорт. Заслуженная репутация PcVue по таким ключевым характеристикам, как функциональность, производительность, безопасность и надежность, приводит ко все более широкому распространению этого SCADA-пакета в России.

Литература

  1. Золотарев С. В., Бачуринская М. Е. SCADA-пакет PcVue 10.0: динамичное развитие и успешные проекты в нефтегазовой отрасли // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. 2012. № 1 (7).
  2. Золотарев С. В., Бачуринская М. Е. Новая версия SCADA-пакета PcVue 10.0: оптимизация и расширение поддержки современных протоколов для энергетики //Автоматизация и IT в энергетике. 2011. № 11.
  3. Золотарев С. В. SCADA-пакет PcVue как интегрирующая платформа в системах мониторинга и управления процессами: результаты и основные тренды // Автоматизация зданий. 2010. № 3–4.

Источник: http://www.controlengrussia.com/otraslevye-resheniya/e-lektroe-nergetika/jenergetika-na-baze-scada-pcvue/

Сообщения: 255