АСУ ТП энергоблока 500 МВт Рефтинской ГРЭС - Структура АСУ ТП и особенности ее аппаратной реализации

Общий объем контроля и управления энергоблоком приведен в таблице.
Разработанная в соответствии с этими количественными данными структурная схема АСУ ТП энергоблока представлена на рис. 1.
Нижний, контроллерный уровень включает в себя 16 шкафов аппаратуры Teleperm ME и реализует весь объем задач прямого цифрового управления: защит, блокировок, автоматического регулирования, логических алгоритмов первого уровня, пошаговых программ и отключаемых блокировок, всю предварительную обработку информации для решения задач оперативного контроля и управления и информационно-вычислительных задач.
Верхний уровень АСУ ТП - система оперативного контроля и управления и обработки информации ОМ650 - реализован на базе шины терминалов SINEC H1FO (типа Ethernet), связывающей между собой операторские терминалы (ОТ), каждый из которых может обслуживать от одного до четырех видеомониторов; обрабатывающие устройства, служащие для передачи и обработки информации от контроллерного уровня, реализации краткосрочного архива и выполнения расчетных функций; серверное устройство, обеспечивающее также запись накопленной информации на магнитно-оптический диск (MOD). Всего в проекте использовано шесть ОТ (их конкретное применение изложено далее), два дублированных обрабатывающих устройства и одно дублированное серверное устройство.

Рис. 1.

Связь между нижним и верхним уровнями АСУ ТП осуществляется через магистральные шины CS275. Вначале была предусмотрена единая шина на всю систему, но опыт эксплуатации показал целесообразность ее разделения на две шины с целью уменьшения загрузки: одна - контроллерные шкафы котла, вторая - турбины, генератора и вспомогательного оборудования (“Вода-пар”). Для связи шин между собой использован шинный соединитель (bus-coupler), в функции которого входит передача сигналов синхронизации точного времени шкафов контроллерного уровня и обеспечение связи обеих частей контроллерного уровня с инженерной станцией. Для передачи информации между шкафами контроллерного уровня, что необходимо для реализации алгоритмов, размещенных в различных шкафах (например, общеблочных защит, регуляторов, программ логического управления), служит системная шина RS485, объединяющая все шкафы контроллерного уровня. Такое разделение функций между шинами CS275 и RS485 позволяет обеспечивать независимость скорости обмена информацией, используемой для формирования алгоритмов управления, от объема информации связи между нижним и верхним уровнями АСУ ТП.

Объем контроля и управления энергоблоком

Оперативный контур управления реализован в виде восьми видеомониторов (по четыре на каждого машиниста: два терминала по два монитора).

Рис. 2.

Из традиционных средств оставлено только минимальное число кнопок имитации срабатывания защиты и аварийного отключения ответственных механизмов, а также мозаичный пульт выполнения наиболее ответственных функций управления электротехническим оборудованием.
Никаких резервных ключей, показывающих приборов и обзорных мнемосхем мозаичного типа для управления технологическим оборудованием не предусмотрено. Фотография щита управления представлена на рис. 2.
Наряду с операторскими терминалами машинистов котла и турбины интерфейсные средства АСУ ТП установлены на рабочих местах начальника смены двух энергоблоков и инженера АСУ ТП. Старший машинист имеет в своем распоряжении один ОТ с двумя видеомониторами, используемыми обычно для супервизорного контроля и оперативного и постоперативного анализа графиков и протоколов, в частности, для незамедлительного разбора аварийных и нестандартных ситуаций. На рабочем месте инженера, расположенном вне оперативного контура, размещена инженерная станция ES680 (еще две станции временно были поставлены только для процесса наладки) и ОТ с одним видеомонитором. ES680 обеспечивает весь объем функций по загрузке, хранению и коррекции программно-алгоритмической части проекта как верхнего, так и нижнего уровней АСУ ТП. ES680 является абонентом шины терминалов и через нее соединяется с любым из элементов ОМ650. Связь с контроллерным уровнем выполняется через компьютер связи, соединяющий шину терминалов с одной из шин CS275, а через bus-coupler - и со второй шиной.
При модернизации АСУ ТП энергоблока полностью демонтирована аппаратура, установленная в блоке щитового управления БЩУ: пульты, щиты и вспомогательные панели, панели регуляторов. В помещениях релейных щитов демонтированы шкафы УЛУ-1 (устройства логического управления), выполнявшие функции первого уровня управления и блокировок, и шкафы защит - УКТЗ.
Были сохранены все отечественные датчики технологических параметров, работавшие главным образом с выходными сигналами 0-5 мА, а также весь парк основного оборудования: запорные задвижки, регулирующие клапаны с бесконтактными тиристорными пускателями. В части датчиков были закуплены только датчики контроля факела мазутных форсунок и общего факела в топке, 10 типов датчиков электротехнических параметров, а также датчики указателей положения регулирующих клапанов. Датчики электрических параметров и контроля факела были поставлены фирмой Siemens, а датчики указателей положения закуплены у отечественных производителей. Все новые датчики имеют выходной сигнал 4-20 мА.
Остались без изменения сборки задвижек РТЗО с магнитными пускателями, а также комплектная трансформаторная подстанция собственных нужд 0,4 кВ и комплектное распределительное устройство 6 кВ с аппаратурой и приводами электродвигателей механизмов. После модернизации все схемы управления арматурой и двигателями работают с использованием существовавших ранее концевых выключателей и блок-контактов приводов. Применение аппаратуры Teleperm ME и ОМ650 вместе с панелями реле и промышленными клеммниками не только не потребовало увеличения площадей для их установки, но и высвободило помещения релейных щитов и вычислительной техники.
Ввод дискретной информации в Teleperm ME от существующих концевых выключателей и блок-контактов приводов на напряжении 220 В (АС и DC) производится через промежуточные реле. Поскольку контрольные кабели для этих цепей обычно не экранируются, а поставленные промежуточные реле связи имеют малые (около 1,5 Вт) мощности срабатывания, были приняты специальные меры по устранению влияния помех переменного тока на работу реле.
В большинстве случаев значение наведенного напряжения помехи больше напряжения отпускания используемых реле. Это привело бы к отказу управляемости исполнительных органов энергоблока. Влияние помех на реле устранялось с помощью подгрузочных сопротивлений, уменьшающих остаточное напряжение на реле до приемлемого уровня. В последующем, на других объектах были использованы для этих целей либо подгрузочные (резистор-емкость) RC-клеммы, либо RC-цепочки, устанавливаемые на платах вместе с реле. Это снижает выделяемую мощность на резисторах и тепловыделения в помещениях, где устанавливаются шкафы промреле.