Гидроэнергетика СССР - Автоматизированные системы управления технологическим процессом

Автоматизированные системы управления технологическим процессом ГЭС и ГАЭС
В рамках решения задач повышения эффективности работы ГЭС, ГАЭС и каскадов ГЭС, увеличения надежности их работы и повышения качества электроэнергии в объединенной энергосистеме Союза в первую очередь должно быть обращено внимание на дальнейшее повышение степени и уровня автоматизации указанных энергообъектов. С внедрением новейших достижений микроэлектроники, цифровой автоматики и управляющей вычислительной техники возможности автоматизации становятся еще более ощутимыми.
Отечественная энергетика ныне характеризуется мощными объединенными энергосистемами с крупными электростанциями и длинными линиями электропередачи высокого напряжения. Недалеко то время, когда в стране будет действовать одна объединенная энергосистема. Надежная и экономичная работа такой энергосистемы немыслима без комплексной автоматизации всех ее элементов, выполненной на базе современных средств, в том числе вычислительной техники.
При общем высоком уровне автоматизации гидроэлектростанций до последнего времени в качестве ее элементной базы использовались релейно-контактные устройства и дискретные электронные элементы. Логические устройства и подсистемы создавались с неизменными «жесткими» входными и выходными характеристиками, что требовало новых разработок и перепроектирования даже при незначительных изменениях параметров оборудования. Таким образом, появлялась необходимость увеличивать число индивидуальных разработок аппаратуры, особенно для объектов гидроэнергетики, имеющих, как правило, большую разнотипность силового оборудования, что усложняло возможность типизации и унификации аппаратных и системных решений.
Опыт автоматизации ГЭС показал, что старая элементная база не позволяет, как правило, создавать многофункциональные структуры автоматических устройств и систем. В этой связи современная система автоматического контроля, защиты и управления гидроагрегатом представляет собой конгломерат индивидуальных устройств, каждое из которых рассчитано на самостоятельную работу по своей функции и требует отдельных источников информации и выходных устройств. В целом же система автоматики агрегата имеет вид надстроек, что ограничивает ее возможности и снижает эффективность.
Указанные недостатки предполагается полностью устранить в связи с появлением новейших средств электроники и управляющей вычислительной техники, следовательно —появившейся возможностью создавать многофункциональные системы автоматического контроля эксплуатационного состояния, защиты и управления энергооборудованием ГЭС и ГАЭС.
Для решения проблемы автоматизации ГЭС и ГАЭС разработана на современной элементной базе единая для всей отрасли система унифицированных базовых, несущих конструкций, выполненная с учетом рекомендаций МЭК. Следует назвать два основных направления деятельности научных коллективов, принимающих участие в разработке новых устройств и локальных систем управления. Первое направление —  применение микросхем различной степени интеграции и создание на их базе устройств управления с «жесткой» логикой, второе — использование в разработках автоматизированных систем управления серий микро-ЭВМ и микропроцессоров, которые позволяют обеспечить наиболее эффективную реализацию сложных алгоритмов управления. Рассматривается как наиболее перспективная двухуровневая иерархическая структура АСУ ТП ГЭС или ГАЭС, состоящая из унифицированной комплексной многофункциональной системы автоматического управления (САУ) на агрегатном уровне, выполненной на базе микро- ЭВМ и микропроцессоров, и системы управления ГЭС (ГАЭС) в целом, выполненной на базе микро- или мини-ЭВМ.
В настоящее время ведутся разработки на базе микро-ЭВМ усовершенствованных и унифицированных систем управления возбуждениями мощных генераторов и систем управления и регулирования активной мощностью и частотой для агрегатов ГЭС или ГАЭС.
Применение элементов вычислительной техники в системах управления гидроагрегатами ГЭС и ГАЭС позволяет в значительной степени расширить функциональные возможности автоматических устройств и систем. Так, например, система автоматического регулирования возбуждения, выполненная на базе микро-ЭВМ, помимо традиционных функций САРВ — регулирования по отклонению и производной напряжения, изменения частоты по ее производной, производной тока ротора, ограничения перегрузки по токам ротора и статора, ограничения двукратного тока ротора и потребляемой генератором реактивной мощности в режимах недовозбуждения, обеспечения режима точной синхронизации и самосинхронизации при включении в сеть и др. — позволяет дополнительно:
применить современные методы самонастройки (адаптации) системы регулирования к постоянно меняющимся условиям работы генераторов и энергосистемы;
ввести функции оценки режима работы генератора и запасов по потреблению и генерированию реактивной мощности;
автоматизировать системные испытания по проверке запасов устойчивости и настройку САРВ;
организовать эффективный обмен информацией с ЭВМ верхнего уровня с целью использования САРВ синхронной машины, как элемента единой АСУ ТП ГЭС (ГАЭС или каскада ГЭС).
Технико-экономическая эффективность от внедрения современных унифицированных комплексных систем управления в гидроэнергетике достигается в первую очередь благодаря повышению эффективности использования основного энергетического оборудования ГЭС (ГАЭС или каскада ГЭС) и учета их индивидуальных характеристик, увеличению к. п. д. за счет оптимизации режимов его работы и оперативного выбора состава агрегатов. Увеличивается надежность, долговечность и эксплуатационные качества основного оборудования за счет улучшения режимов работы и повышения качества контроля за состоянием агрегатов и уменьшения возможности ошибочных действий дежурного персонала. Этому в дальнейшем особенно будет способствовать внедрение задач диагностики состояния оборудования. За счет введения устройств диагностики и защиты повысится надежность работы самих систем управления и регулирующих устройств.
Применение подобных систем особенно важно и актуально для обратимых гидроагрегатов ГАЭС, сложность управления режимом работы которых значительно выше, чем на ГЭС.
Заметная составляющая экономического эффекта будет достигнута за счет удешевления самих систем автоматического управления в результате увеличения степени интеграции используемых микросхем и связанного с этим снижения трудоемкости проектирования и изготовления систем и их материалоемкости.