Саяно-Шушенская ГЭС - Автоматизация и управление технологическим процессом

Саяно-Шушенская ГЭС находится в оперативном подчинении РЭУ Красноярскэнерго и ведении ОДУ Сибири. Управление гидроэлектростанцией осуществляет постоянный дежурный персонал. На гидроэлектростанции предусмотрен высокий уровень автоматизации основного и вспомогательного оборудования. В сочетании с обеспечением высокой надежности и удобств эксплуатации средств управления и автоматики достигается большая оперативность управления технологическим процессом многоагрегатной гидроэлектростанции при минимальной численности дежурного персонала.
Оперативное управление Саяно-Шушенской ГЭС централизовано и осуществляется через автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП), созданную на базе управляющего вычислительного комплекса (УВК). Управление ведется с центрального поста управления (ЦПУ). Здесь размещаются все необходимые средства управления, включая АСУ ТП, и организовано два рабочих места для дежурного персонала гидроэлектростанции. ЦПУ территориально размещается в служебно-технологическом корпусе, расположенном у торца машинного зала на пути кабельных трасс, связывающих машинный зал с щитовым блоком ОРУ 500 кВ. Рядом с помещением ЦПУ находится аппаратный зал вычислительного комплекса АСУ ТП.
Рабочее место дежурного оператора — пульт-стол, установленный на ЦПУ. Дежурный имеет возможность вести отсюда управление всем технологическим процессом гидроэлектростанции. Для этой цели на пульт-столе размещаются: функциональный пульт оперативного управления и полноклавишная клавиатура информационного обмена между УВК АСУ ТП и оператором; дисплей для отображения технологической информации, а также «диалога» оператор — машина. В боковых тумбах пульт-стола находятся телефонные коммутаторы внутристанционной и внешней связи. Перед пульт-столом установлены главный информационный щит, который в наглядной форме дает представление о состоянии основного оборудования гидроэлектростанции. На щите мнемонически отображена главная схема электрических соединений гидроэлектростанции, включая элементы собственных нужд 6 кВ, и вынесены измерительные приборы контроля основных параметров (ток, напряжение, мощность) присоединений. Рядом с мнемоникой элементов главной электрической схемы расположены лампы вызывной сигнализации, информирующие о появлении и наличии неисправности на элементе.
Главный щит вогнутой формы состоит из 13 панелей конструкции ШД-5 завода «Электропульт». Панели щита набираются из отдельных секций с ячеистым мозаичным заполнением фасадной стороны и встроенными измерительными приборами и светосимволами. Щит приподнят над уровнем пола. Такое решение позволяет воспринимать весь щит как наглядный информационный экран и дает возможность дежурному оператору быстро обнаружить поврежденный элемент или отклонение от заданного режима. Вызов подробной информации и оперативное вмешательство в режим работы оборудования дежурный осуществляет с пульт-стола.
Для пускового и временного периода эксплуатации, когда комплекс АСУ ТП не может быть введен в полном объеме, предусматривается управление элементами главной схемы со специального пульта облегченной конструкции, установленного перед главным щитом. Пульт не мешает дежурному, сидящему за пульт-столом, обозревать главный щит. С вводом АСУ ТП и накоплением опыта эксплуатации управляющей вычислительной техники пульт управления может быть демонтирован.
При создании щитовых устройств управления был применен ряд новых технических решений: двухцветные световые символы гидрогенераторов, выключателей и разъединителей; знаковые индикаторы большого габарита; функциональный пульт управления УВМ ТА-100.
Оборудование пульта управления изготовлено заводом «Электропульт» с учетом требований технической эстетики и инженерной психологии.
Система автоматического управления гидроэлектростанцией построена по иерархическому принципу, что обеспечивает гибкость и надежность всей системы. Низшая ступень — местные (локальные) системы автоматики — управление агрегатом и регулятор скорости, управление и регулятор возбуждения, сигнализация агрегата, групповое регулирование и др. Высшая ступень — управляющий вычислительный комплекс АСУ ТП. Решение ответственных задач технологического управления, таких как пуск и остановка агрегатов, оптимизация работы агрегатов, противоаварийная автоматика, возлагается на специализированную управляющую машину типа ТА-100 (разработка ЦНИИКА), имеющую повышенную надежность за счет утроения элементов. Информационные задачи оперативно-технологического управления, формирование отчетных документов, вспомогательные вычислительные задачи и пр., для решения которых требуется большой объем памяти и математической обработки, но не предъявляется высоких требований надежности, решаются с помощью УВМ типа СМ-2. Создание такого комплекса позволяет наиболее полно удовлетворить все требования, связанные с управлением технологическим процессом гидроэлектростанции.
АСУ ТП Саяно-Шушенской ГЭС будет решать задачи как оперативно-технологического управления, так и относящиеся к автоматизации технологического процесса.
Управление и автоматизация Саяно-Шушенской ГЭС решаются с учетом работы контррегулирующей Майнской ГЭС. Эта гидроэлектростанция проектируется без постоянного дежурного персонала. Управление всеми режимами работы Майнской ГЭС будет осуществляться с пульт-стола дежурного оператора Саяно-Шушенской ГЭС.
Применение средств вычислительной техники на Майнской ГЭС позволит наилучшим образом выполнить управление и автоматизацию этой станции. Совместная работа (по каналам связи) УВК Майнской ГЭС с АСУ ТП Саяно-Шушенской ГЭС обеспечивает централизацию, оперативность и надежность управления технологическим процессом Майнской ГЭС. Между обеими гидроэлектростанциями может быть осуществлен широкий обмен информацией, включая подробную передачу с Майнской ГЭС о неисправностях основного и вспомогательного оборудования. В то же время при нарушении связи с Саяно-Шушенской ГЭС обеспечивается автономность автоматического ведения заданного режима работы Майнской ГЭС.
При проектировании Саяно-Шушенской ГЭС наиболее полно осуществлен комплексный подход к автоматизации. Для этой цели весь комплекс аппаратуры автоматики, управления и контроля выбран и заказан с учетом работы его совместно с УВК АСУ ТП.
Одновременно с проектированием велась разработка измерительно-преобразовательного комплекса повышенной точности и надежности для измерения энергетических параметров (изготовитель — Львовский завод электроизмерительных приборов), создавался объединением ЛМЗ регулятор скорости турбины, работающий совместно с УВК- Местная (локальная) система автоматики агрегата и его вспомогательных механизмов выполнена на полупроводниковых элементах «Логика-Т». Щитовые устройства автоматики агрегата изготовлены заводом «Электропульт». Это позволило реализовать весь комплекс средств автоматики на одной полупроводниковой элементной базе и одинаковых конструктивах. Электрические шкафы регулятора скорости и колонки автоматики турбины разработаны объединением ЛМЗ, а шкафы автоматического управления агрегатом и вспомогательными механизмами генератора изготовлены по разработкам Ленгидропроекта. Большинство вспомогательных механизмов агрегата, а также наиболее ответственные общестанционные механизмы коммутируются с помощью бесконтактных тиристорных станций управления типа ТСУ.
При разработке сигнализации решили отказаться от применения традиционных указательных реле (блинкеров). Чтобы применить желаемый алгоритм сигнализации без упрощений и повысить ее надежность и удобство эксплуатации, сигнализация элементов гидроэлектростанции выполнена на бесконтактных логических элементах. Для формирования сигнала неисправности использованы входные устройства типа УВ с герконовым выходом. Разработаны они Московским отделением АСУ института «Энергосетьпроект», а первая партия для Саяно-Шушенской ГЭС изготовлена Армянским отделением института «Энергосетьпроект».
Для каждого элемента (монтажной единицы) предусматривается своя локальная сигнализация. В нее, помимо датчиков, входят: шкаф сигнализации (станция управления) на бесконтактных элементах «Логика-Т», местное табло расшифровки сигналов неисправностей и обобщенные лампы вызова, устанавливаемые на местных щитах и главном щите ЦПУ.
Наиболее емкая система местной сигнализации — сигнализация агрегата, содержащая наибольшее количество сигналов неисправности. Сигналы технологически привязаны к агрегатным щитам автоматики, возбуждения и релейной защиты. Эти щиты расположены в разных частях машинного зала. Щит автоматики агрегата установлен со стороны нижнего бьефа, а возбуждения и релейной защиты — с верхнего бьефа. С учетом этого сигнализация агрегата функционально разделена на сигнализацию автоматики, возбуждения и релейной защиты. Для каждой из этих частей предусмотрена организация своего местного расшифровывающего табло. Шкафы (станции управления) сигнализации разработаны Ленгидропроектом на базе стандартных металлоконструкций и изготовлены Калининским заводом электроаппаратуры.
На ЦПУ вызывная расшифровывающая сигнализация неисправностей элементов гидроэлектростанции выполнена в объеме и по принципу местной сигнализации. Однако осуществляется она централизованно с использованием УВК АСУ ТП. Расшифровка сигналов осуществляется на экране дисплеев, а регистрация неисправностей — на печатающем устройстве.
Питание устройств управления, автоматики и сигнализации, включая УВК АСУ ТП, осуществляется переменным током от специальной системы гарантированного питания. Она обладает высокой надежностью и состоит из полупроводниковых преобразователей — выпрямителей, инверторов и быстродействующих тиристорных ключей. Указанные устройства объединены в агрегаты бесперебойного питания (АБП), которые получают основное питание от сети 380 В собственных нужд гидроэлектростанции и резервное питание от аккумуляторных батарей 220 В.
В системе возбуждения применен новый полупроводниковый регулятор возбуждения сильного действия АРВ-2 на современной полупроводниковой базе с улучшенными динамическими характеристиками (разработка ВЭИ имени В. И. Ленина). Управление системой возбуждения выполнено на релейных элементах, но оно согласовано с логическими устройствами системы управления агрегатом.
Релейная защита выполнена с учетом особенностей уникального гидрогенератора и другого основного оборудования Саяно-Шушенской ГЭС. Так, для защиты генератора, имеющего водяное охлаждение обмотки статора, установлены: чувствительные дифференциальные защиты статора, защиты от несимметричных и симметричных перегрузок с интегральнозависимой от тока выдержкой времени, защита от асинхронного хода, защита от замыканий на землю в обмотке статора со 100%-ным ее охватом.
Примененные технические решения и разработанные устройства управления и автоматики отвечают современному техническому уровню и обеспечивают эффективность, высокую надежность и удобства эксплуатации средств автоматизации и управления Саяно-Шушенской ГЭС.