ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ

Вернуться в библиотеку

Иерархическая система передачи и просмотра аварийной информации от
разнородных распределенных источников. Принципы построения и
алгоритмы обработки данных
Ю.А. АСАНБАЕВ, Т.Г. ГОРЕЛИК, С.В. ЛОБАНОВ, П.А. МУРАВЬЕВ
ОАО «НИИПТ»
Россия

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Осциллографирование, аварийный процесс, энергосистема, АСУ ТП, передача информации

Большинство цифровых осциллографов сейчас являются автономными устройствами, предназначенными для регистрации локальных аварийных процессов, т.е. таких процессов, существо которых может быть расшифровано по данным от одного регистратора. Такие системы оправдывают себя при использовании на относительно простых объектах, где для расшифровки процесса достаточно иметь одну осциллограмму, имеющую привязку к произвольной шкале времени.

На больших объектах, имеющих много присоединений, автономные осциллографы оказываются малопригодными. Для расшифровки аварийного процесса здесь необходимо совмещение данных от различных регистраторов. Совмещение данных от несинхронизированных регистраторов является достаточно сложной задачей, для решения которой необходим персонал высокой квалификации. Не может быть и речи об использовании таких осциллограмм, например, дежурным персоналом.

Задача еще более усложняется, если в качестве источников информации даже на одной подстанции используются данные от разнородных устройств, например, от автономных цифровых регистраторов и от микропроцессорных устройств релейной защиты, ОМП, регистраторов качества и счетчиков электроэнергии и т.п., в которых имеются информационные блоки, фиксирующие информацию об аварийном процессе.

Наиболее сложны для расшифровки аварийные данные, поступающие в общий диспетчерский центр электрической сети в случае сложной системной аварии, охватывающей несколько подстанций и электростанций. Сложность расшифровки таких аварийных данных связана не только с проблемами временной синхронизации, но и с необходимостью рассмотрения очень большого объема информации.

Приведем в качестве иллюстрации данные по системе регистрации аварий на Выборгской преобразовательной подстанции 330/400 кВ линии электропередачи Россия-Финляндия. На этой подстанции аварийная информация включает около 500 аналоговых и около 2000 дискретных сигналов от регистраторов БАРС (разработка ВЭИ г. Москва), более 200 аналоговых сигналов от микропроцессорных защит (фирма Сименс). Простое обозрение этого объема данных представляет сложную задачу, а проанализировать его по ходу аварийного процесса и сделать оперативные выводы дежурному даже очень высокой квалификации весьма сложно.

НИИ Постоянного тока занимается решением проблемы регистрации и отображения сложных аварийных процессов с начала 80-х г.г. За истекший период нами последовательно были решены проблемы синхронизации съема информации, стыковки в единую систему разнородных источников информации, (в качестве которых могут выступать микропроцессорные устройства отечественных и зарубежных фирм), создания единой системы классификации и кодирования аварийной информации, создания специального комплекса программ, обеспечивающего удобный интерфейс для работы персонала разных служб. На базе этих разработок был создан специальный программно-технический комплекс (ПТК), который внедрен на Выборгской преобразовательной подстанции и других энергообъектах.

ПТК предназначен для организации мониторинга и контроля аварийных, предаварийных и послеаварийных переходных процессов, с помощью современных микропроцессорных систем регистрации аварийных процессов и позволяет осуществлять решение задач сбора, обработки, передачи и просмотра аварийной информации непосредственно на подстанции и на верхних уровнях управления сетью в МЭС и ФСК ЕЭС.

При разработке данного ПТК преследовалась цель создания комплекса, позволяющего в максимальной степени упростить расшифровку аварийной информации и обеспечить возможность использования ее в оперативном управлении для сокращения аварийных простоев, своевременной диагностики повреждений, решения проблем координации релейной защиты и системной противоаварийной автоматики и др.

Общая структура иерархической системы регистрации аварийной информации приведена на рисунке 1. Программно-технический комплекс системы устанавливается в ФСК ЕЭС, МЭС, ПМЭС и на подстанциях. Между иерархическими уровнями предусматриваются средства связи для передачи информации.

К нижнему уровню системы относится оборудование и программное обеспечение, размещаемое непосредственно на подстанциях. Структура ПТК для наиболее сложного случая, когда система внедряется на крупной узловой подстанции, уже оборудованной средствами регистрации и АСУ ТП, показана на рисунке 1. В этом варианте цифровые микропроцессорные регистраторы подключаются к концентратору, из которого аварийная информация поступает на сервер системы.

Аварийная информация и осциллограммы от микропроцессорных защит различных фирм-изготовителей передаются в систему из центрального сервера АСУ ТП. Суммарная аварийная информация передается в выделенный сервер аварийных событий, расположенный на подстанции. Выделенный сервер может совмещать функции рабочей станции.

Преимуществом данной структуры является возможность поэтапного подключения оборудования на подстанции и возможность использования аппаратуры разных фирм. Недостатком является некоторая избыточность аппаратных средств (два сервера). На подстанциях с обслуживающим персоналом возможно реализовать более простой вариант структуры. В этом варианте цифровые регистраторы и микропроцессорные защиты подключаются непосредственно к выделенному серверу.

Самый простой вариант структуры системы может быть реализован на подстанции без постоянного обслуживающего персонала. В этом случае регистраторы и МПРЗА на подстанции подключаются к выделенному серверу системы регистрации аварий (РАС), из которого информация передается на кустовую подстанцию или в более высокие уровни. Выделенный сервер выполняет также функции хранения полного подстанционного архива, к которому возможен доступ с более высоких уровней системы. Для упрощения системы на необслуживаемой подстанции не рекомендуется устанавливать постоянную рабочую станцию, используя в необходимых случаях компактный переносной компьютер.

Выделенный сервер подстанции или сервер, совмещенный с рабочей станцией, выполняет функции получения и централизованной обработки информации от распределенных разнородных источников, ее хранения в архивах и выдачи по требованию соответствующих задач, запускаемых на рабочей станции. Как указывалось выше, сервер может находиться как непосредственно на подстанции, в режиме автономной работы системы, так и в кустовом центре диспетчерского управления, либо на ДП ПМЭС в режиме регистрации аварий во всей энергосистеме. Работа осциллографа возможна в двухсерверном режиме, когда информация передается и отображается непосредственно в РАС или АСУ ТП объекта и одновременно на ДП ПМЭС и на более высоких уровнях ЕНЭС. При этом на сервере РАС принимается и обрабатывается информация от всех регистраторов только данного энергообъекта. Серверы ПМЭС и выше принимают и обрабатывают информацию об аварийных процессах, происходящих в своем районе.

К верхнему уровню системы относятся программно-технические средства, располагаемые на уровнях ПМЭС, МЭС и ФСК. (рис. 1). Эти комплексы имеют практически идентичную структуру и отличаются в основном программным обеспечением. На каждом уровне производится сбор и отображение аварийной информации в соответствии с обслуживаемым районом и с учетом выполняемых функций.

Верхний уровень представлен оборудованием локальной сети и персональными компьютерами АРМ, обладающими ресурсами, достаточными для полного отображения информации о режиме и для управления объектом.

Разработанная структура системы обеспечивает автоматическую передачу аварийной информации по всей цепочке – от подстанции до ФСК. На каждом уровне производится фильтрация, с целью «прореживания» информации и предоставления на каждом уровне наиболее важной информации, необходимой для выполнения функций данного уровня. При этом предусмотрена возможность прямого (ручного) доступа с любого уровня системы к архивам аварийной информации, хранящимся на подстанциях.

Программное обеспечение комплекса включает серверную часть и ПО рабочей станции. Программное обеспечение серверной части выполняет предварительную обработку данных на Сервере системы: перекодировку осциллограмм аварийных процессов от микропроцессорных устройств из их внутреннего формата в универсальный формат Comtrade , объединение на Сервере отдельных осциллограмм в единые аварийные процессы по признаку общего интервала времени, ведение долговременного архива аварийных процессов на объекте, приведение осциллограмм аварийных процессов к единому шагу осциллографирования, отображение на осциллограмме дискретных сигналов последовательности срабатывания защит, коммутационной аппаратуры и др., автоматическую разбивку на кадры, подготовку и архивирование файла аварии для передачи на верхние уровни.

последовательность, разложение напряжений и токов на гармонические составляющие, определение максимальных и минимальных значений на определенном временном интервале, режим предварительного просмотра осциллограмм, экспорт данных в Ms Exel , возможность сохранения, считывания и отображения файлов аварий в универсальном Comtrade формате (текстовом или бинарном). Программное обеспечение АРМ обеспечивает широкий спектр сервисного обслуживания, куда входят функции изменения масштаба графического отображения сигналов по временной оси и амплитуде, инструменты «Лупа» и Zoom , работа с группами сигналов, экспресс-обзор зоны распространения аварии по объекту (какие присоединения, оборудование, сигналы задействованы в аварии), вывод численного значения сигнала и перемещение его в любое место графической области, инструменты для подготовки документа к печати. Программные средства обеспечивают режимы предварительного просмотра и распечатки осциллограмм.

Основное внимание при разработке программного обеспечения обращалось на создание максимально удобного интерфейса оператора. В системе отображения использованы различные средства обобщения информации, представления ее в качественном виде, выделения существенных признаков цветом, звуком и др.

Для облегчения анализа аварийного процесса для оперативного персонала была разработана система на базе программного комплекса СКАДА-НИИПТ. Этот программный комплекс предоставляет возможность отображать получаемую информацию в виде ведомостей событий, мнемосхем, панелей аварийно-предупредительных сигнализаций. Реализованы мнемосхемы с отображением территориальной расстановки регистраторов на карте энергообъединения и на главной электрической схеме энергообъекта. В ведомости событий фиксируются сигналы о поступлении осциллограмм и пусках регистраторов. В ней же предусмотрен механизм вызова программы «Осциллограф» с автоматическим выбором конкретной аварии.

Заключение. Разработан и внедрен программно-технический комплекс, обеспечивающий возможность сбора аварийной информации от цифровых регистраторов и микропроцессорных устройств, обеспечивающий привязку информации к единому времени с точностью 1 мс, с минимальным обрабатываемым шагом осциллографирования – 1мкс. Количество аварийных аналоговых сигналов комплекса – до 3000, дискретных сигналов – до 10 000.

В комплексе предусмотрена единая база данных, позволяющая вести обработку информации на отдельной подстанции и на последующих иерархических уровнях диспетчерского управления в единой системе кодирования и классификации информации. Это позволяет на всех уровнях системы организовать централизованные базы данных и архивы аварийной информации в целом и по районам энергообъединения. В то же время возможна организация локальных архивов для отдельных служб.

В системе обеспечена возможность доступа к аварийной информации различных пользователей непосредственно на подстанции и на верхних уровнях диспетчерского управления ЕНЭС.

Рис.1 Схема общей структуры иерархической системы передачи аварийной информации с подстанций ЕНЭС в ПМЭС,
МЭС и ФСК ЕЭС