Автоматизированная система управления и сигнализации блока УБ-2 Братской ГЭС

Со второй половины 2004 года на Братской ГЭС ОАО , ЗАО проводило работы по проектированию и внедрению автоматизированной системы управления и сигнализации блока УБ-2 в составе 3 и 4 гидроагрегатов.

О Братской ГЭС . В 1967 г. Братская ГЭС была принята в постоянную промышленную эксплуатацию. В 1961 г. дали электрический ток первые гидроагрегаты электростанции.

Она стала одним из важнейших звеньев мощной энергетической системы Центральной Сибири, объединившей гидроэлектростанции на Ангаре, Енисее и Оби, тепловые электростанции Иркутска, Ангарска, Красноярска, Новосибирска, Кемерова и других сибирских городов

Братская гидроэлектростанция мощностью 4,5 млн. кВт вырабатывает 22,6 млрд. кВт-ч электроэнергии в год. В многоводный период эта величина может достигать 30 млрд. кВт-ч.

Назначение системы:

АСУГ УБ-2 БГЭС предназначена для управления системой двух генераторов 3Г и 4Г укрупненного блока УБ-2.
АСУГ УБ-2 БГЭС реализует следующие функции:

• автоматический пуск гидроагрегата на холостой ход;
• синхронизация гидроагрегата или гидроагрегатов блока при включении в сеть;
• управление нагрузкой гидроагрегата;
• перевод агрегата в режим синхронного компенсатора;
• останов гидроагрегата (плановый и аварийный по защитам);
• гидромеханические защиты агрегата;
• управление совместным возбуждением генераторов блока;
• контроль параметров системы возбуждения;
• блокировка схемы управления разъединителями генераторов;
• предупредительная и аварийная сигнализация;
• термоконтроль ГА;
• контроль электрических параметров;
• диспетчерский контроль и управление;
• регистратор электрических параметров агрегата при отклонении частоты;
• управление вспомогательным оборудованием агрегата.

Цели создания системы:

• техническое перевооружение существующей физически и морально устаревшей системы управления;
• повышение надежности системы будет достигнуто за счет:
  1. комплектной поставки оборудования автоматизации от фирмы Siemens (Германия);
  2. применения технических средств в промышленном исполнении;
  3. максимального упрощения структуры каналов ввода/вывода;
  4. исключения релейных схем и реализация их функций программным путем;
• централизованный контроль за состоянием оборудования и изменением технологических параметров с операторской станции АРМ ДИС.

Структура системы:

Система включает в себя два уровня аппаратных средств - нижний, выполняющий функции сбора, обработки информации и локального управления, и верхний, предназначенный для задач дистанционного управления, наблюдения за ходом процесса, а также архивирования и протоколирования.

Нижний уровень реализован на резервированном контроллере SIMATIC S7-400 H .

Верхний уровень включает в себя промышленный компьютер (автоматизирование рабочее место дежурного инженера станции АРМ ДИС).

Аппаратно АСУГ УБ-2 включает в себя следующие компоненты:

• Шкаф автоматики агрегата (АЩУ п.5);
• Шкаф сигнализации агрегата (АЩУ п.4);
• Шкаф автоматики блока (БЩУ п.4);
• Шкаф сигнализации блока (БЩУ п.2).

При реализации АСУГ УБ-2 используется программный комплекс PCS7 v6.0 SP3.

Шкаф автоматики агрегата содержит в своем составе программируемый резервированный контроллер SIMATIC S 7-400 H:

• Две резервированных подсистемы, каждая из которых включает в себя:
  1. Носитель модулей (корзина) - предназначен для крепления модулей и реализации обмена данными между модулями по внутренней шине;
  2. Блок питания PS 405, включающий в себя при необходимости одну или две буферные батареи для обеспечения сохранения программы, данных и конфигурационных данных при отключении внешнего питающего напряжения;
  3. Центральный процессор CPU 414-4 H , включающий в себя также плату памяти RAM для записи управляющей программы, данных и конфигурационных данных контроллера;
  4. Коммуникационный процессор CP 443-1 для подключения системы к сети Industrial Ethernet для организации связи с верхним уровнем системы;
  5. Для обеспечения синхронизации работы двух резервированных подсистем модули синхронизации первого и второго CPU соединяются между собой посредством двух оптоволоконных кабелей;
• Несколько устройств децентрализованной периферии ET 200 M , каждое из которых включает в себя:
  1. Носитель (корзина) для установки модулей;
  2. Два интеллектуальных интерфейсных модуля IM 153-2 (для резервирования);
  3. До восьми сигнальных модулей (дискретных и аналоговых);
  4. Шинные модули, обеспечивающие горячую замену модулей.

Шкафы сигнализации агрегата и блока содержат в своем составе сенсорную панель сигнализации МР370 (диагональ экрана 12 дюймов). Операторская панель дает возможность графически отображать рабочие состояния, текущие данные и удобно наблюдать за подлежащим контролю оборудованием. Панель врезана в дверь соответствующего шкафа. На ней отображается положение элементов схем, показания датчиков термоконтроля и энергопараметров, а также состояние сигнализации.

В системе принята следующая цветовая гамма:

• Зеленый цвет - нормальное значение параметра; гидроагрегат/выключатель/размыкатель - выключен/разомкнут;
• Красный цвет - используется для аварийной сигнализации значений параметров, вывода сообщений об аварийной сигнализации в системе, а также для отображения включенных/замкнутых гидроагрегатов/выключателей;
• Желтый цвет - используется для предупредительной сигнализации значений параметров, вывода предупреждающих сообщений;
  
• Серый цвет - используется для статического отображения выключателей или гидроагрегатов выведенных в ремонт.
• Голубой цвет - используется для обозначения гидроагрегатов или значений мощности в режиме СК.
• Малиновый цвет - используется для сигнализации неисправности датчиков аналоговых параметров.

Экран расшифровки предупредительной или аварийной сигнализации отображает состояния всех предупреждающих сигналов для гидроагрегата или блока. Сигналы разбиты по подсистемам, обобщенное состояние которых отображается также в верхней области экрана:

Внешние сигналы;

• Сигналы с REG ;
• Сигналы автоматики (АСУГ);
• Сигналы ТВ.

Информационный обмен между компонентами системы:

Обмен данными на нижнем уровне производится по резервированной сети Profibus DP , при этом между агрегатными щитами используется электрическая передача данных, между агрегатными и блочными щитами используется оптическая передача данных, что обеспечивает гальваническую развязку между участниками и парирование одиночного отказа в сети, например, обрыв сегмента оптического кабеля.

Обмен данными между контроллером и рабочими станциями производится по высокоскоростному каналу передачи Industrial Ethernet.

АРМ ДИС:

Рабочее место дежурного инженера станции (АРМ ДИС) - компьютер с установленным на нем программным комплексом системы визуализации. Предна-значен для отображения и накопления технологической информации, формирование отчетов, а также выполнения пользовательских задач. На рабочем месте предусмотрен цветной монитор 23".

Основными функциями, выполняемыми системой являются:

• представление технологической информации на экранах мониторов в виде мнемосхем с различной детализацией, на которых воспроизводится информация о текущем состоянии технологического процесса и значениях технологических параметров;
• автоматическая сигнализация и регистрация достижения параметром аварийной и предупредительной границ;
• формирование и вывод на экран монитора архива сообщений, где фиксируются все сообщения о неисправностях, срабатывании предупредитель-ной и аварийной сигнализации, сообщения о действиях оператора по квитированию, и др.;
• архивирование и отображение на мониторе архива измеренных значений технологических параметров;
• формирование и печать суточной ведомости гидроагрегата.

Информация на экране станции оператора представляется в виде:

• статических изображений, представляющих, например, линейные электри-ческие схемы;
• числовых значений параметров;
• имитации стрелочных приборов (при этом отклонение стрелки пропорцио-нально реальному значению параметра);
• графиков изменения параметров во времени;
• текстовых сообщений о событиях в системе.

Протоколирование:
В системе предусмотрено формирование ведомости по гидроагрегатам. При загрузке отчетов пользователю предлагается выбрать дату, за которую нужно просмотреть отчет. По умолчанию сформируются отчет за текущую дату. Глубина хранения отчетов составляет 45 дней.

АСУГ УБ-2 выполняет следующие функции:

Измерение и отображение значений технологических параметров.
АСУГ УБ-2 проводит циклический опрос всех датчиков аналоговых и дискретных сигналов, подключенных к системе. Информация, полученная от датчиков, используется для дальнейшей обработки.

Управление технологической автоматикой агрегата:

• пуск и останов агрегата;
• управление механизмом изменения оборотов (прибавить/убавить);
• перевод агрегата в режим СК/генераторный, выход из режима СК;
• контроль автоматических операций;
• связи с электрогидравлическим регулятором скорости;
• сигнализация повышения температуры сегментов;
• гидромеханические защиты агрегата;
• аварийное закрытие направляющего аппарата и сброс АРЗ.

Управление технологической автоматикой блока:

• запуск схемы синхронизации и ПУН;
• запуск АС-М2;
• включение В-2Т и В-2Т-570;
• повторители положения ВВ и РГ;
• аварийное отключение блока от ГМЗ;
• разрешения включения охлаждающего трансформатора.

Управление сигнализацией:

• регистрация аварийных и предупредительных сигналов со всех вторичных устройств;
• визуализация сигналов на агрегатных и блочном щитах управления;
• организация выходных воздействий на общестанционную звуковую и световую сигнализацию.

Подсистема сигнализации в составе АСУГ делится на агрегатную (для каждого генератора своя) и блочную. Входные сигналы с вторичных устройств заведены в подсистему сигнализации АСУГ отдельными дискретными входами, сигналы с подсистемы управления гидроагрегатом подсистемы управления блоком АСУГ реализуются программно.

Приходящие сигналы фиксируются программно. Квитирование (сброс) сигнала осуществляется с помощью кнопки съема на агрегатном или блочном щите управления.

По типу выходных воздействий сигнализация делится на аварийную сигнализацию, предупредительную сигнализацию, сигнализацию неисправности цепей агрегатной и блочной сигнализации и сигнализацию неисправности АСУГ.

Регистрация значений технологических параметров.
Предусматривается циклическое архивирование всех значений технологических параметров. Информация из архивов может быть выведена на дисплей или распечатана на цветном принтере в виде таблиц либо трендов. Также формируется суточная ведомость гидроагрегата.

Диагностика оборудования.
Производится диагностика, как датчиков, так и оборудования системы управления в режиме реального времени. При обнаружении неисправности автоматически формируется соответствующее сообщение.

Итоги внедрения:

Внедрение новой АСУ ТП позволило:

• расширить функции автоматического и автоматизированного контроля и управления;
• повысить надежность функционирования системы противоаварийной защиты;
• упростить работу операторов;
• улучшить контроль над работой операторов;
• заменить морально устаревшее оборудование существующей АСУТП.

Все работы по проектированию, монтажу и пусконаладке системы выполнены в тесном сотрудничестве со специалистами Братской ГЭС.

Пусконаладочные работы были выполнены без единого срыва графика плановых остановов гидроагрегатов.
АСУГ укрупнённого блока УБ-2 с генератором Г-4 запущена в эксплуатацию

5 декабря 2004 года в режиме управления одним генератором укрупнённого блока.
По окончании капремонта генератора Г-3, 4 апреля 2005 года АСУГ УБ-2 была введена в работу в режиме управления обоими генераторами укрупнённого блока.