Большая энергетика - это уникальная производственная отрасль. Ни одно другое производство не требует столь четкой, скоординированной и согласованной работы всех поставщиков и потребителей продукции. Когда продукцией является электроэнергия, все крупные генерирующие предприятия и конечные потребители должны быть интегрированы в единую энергетическую систему. ЕЭС России объединяет сотни электростанций на территории восьми часовых поясов, общая установленная мощность которых превышает 170 ГВт.

Задачи управления режимами работы единой энергосистемы и обеспечение ее надежного функционирования и устойчивого развития предъявляют серьезные требования к системам обмена технологической информацией, которые в профессиональной среде принято называть системами телемеханики. Системный оператор единой энергетической системы России, осуществляющий функции диспетчерско-технологического управления, четко регламентирует основные технические и функциональные характеристики систем обмена технологической информацией для всех участников балансирующего рынка электроэнергии.

Эти требования послужили причиной массовой замены систем телемеханики электростанций, так как отечественные системы телеметрии, созданные 20-30 лет назад, безнадежно морально устарели, физически изношены и не подлежали модернизации.

Ключевыми критериями при выборе системы телемеханики являются функциональная полнота, надежность работы оборудования и программного обеспечения, совокупная стоимость владения (цена системы и ее обслуживания). Важной характеристикой функциональных возможностей системы телемеханики является спектр поддерживаемых ею протоколов обмена данными. В Советском Союзе, а затем и в России получили распространение такие протоколы телемеханики, как АИСТ (RPT), ТМ-512, ГРАНИТ, ТМ-800А, КОМПАС, УТК-1, УТМ-7. Некоторые производители систем телемеханики поддержку этих национальных протоколов позиционируют как неоспоримое преимущество, что в наши дни уже не совсем верно. Не обсуждая технические преимущества и недостатки данных протоколов, отметим, что они не отвечают принципам открытости и стандартизации интерфейсов. Гораздо более перспективными в этом отношении являются протоколы, принятые в качестве международных стандартов: семейство МЭК 60870-5, МЭК 61850, МЭК 60870-6. Их применение в системах телеметрии гарантирует аппаратную и программную совместимость компонентов всех крупных производителей.

Только часть из представленных сегодня на рынке ПТК для построения систем телемеханики способна обеспечить выполнение всех требований регламента и сделать систему диспетчерского управления эффективным инструментом поддержки и оптимизации производственного процесса. Среди таковых следует выделить SICAM PAS - разработку департамента передачи и распределения электроэнергии компании Siemens. Этот ПТК создавался с учетом всех современных международных стандартов, успешно зарекомендовал себя на мировом и отечественном рынках, полностью пригоден для эксплуатации в России.

SICAM PAS - открытая модульная цифровая система телеконтроля и телеуправления для электроэнергетики. В ней специфические для отрасли функции совмещены с гибкостью и универсальностью ПЛК и дополнены мощными коммуникационными возможностями современных средств связи.

Модульная структура аппаратуры и программного обеспечения SICAM PAS обеспечивают высокую степень адаптируемости системы к особенностям конкретных предприятий. Заказчик имеет возможность из множества доступных компонентов выбрать только необходимые, не переплачивая за ненужную функциональность. Другим немаловажным достоинством SICAM PAS является бесшовная интеграция с любыми системами управления на базе техники SIMATIC в соответствии с исповедуемым Siemens принципом комплексной интегрированной автоматизации (Totally Integrated Automation - TIA). Это дает возможность объединения АСУТП и систем диспетчерского уровня управления и устранения избыточных взаимодублирующих элементов.

Ключевым аппаратным компонентом SICAM PAS является специализированная приемо-передающая станция (ППС), работающая под управлением Windows XP Embedded. Станция является полностью необслуживаемой за счет отсутствия изнашивающихся и вращающихся элементов. Она имеет промышленное исполнение и характеризуется высокими показателями наработки на отказ всех компонентов, к примеру, 36 лет для центрального процессорного модуля. Число ППС может варьироваться от 1 до 6 в зависимости от сложности системы телемеханики и ее топологии. Для подключения ППС к аппаратуре станционного и диспетчерского уровней имеется широкий перечень интерфейсных компонентов, обеспечивающих связь по последовательным и TCP/IP-каналам. При необходимости система может комплектоваться аппаратными средствами приема сигналов точного времени GPS. В целях повышения надежности SICAM PAS может работать в конфигурациях с полным резервированием или с резервированием каналообразующей аппаратуры.

Программное ядро SICAM PAS реализует функции конфигурирования, отладки и диагностики системы, сбора данных и преобразования протоколов, а также является OPC-сервером. Ядро системы при необходимости может дополняться опциональными компонентами: коммуникационными драйверами для протоколов МЭК 61850, МЭК 60870-5-101/103/104, Profibus DP/FMS, ModBus, DNP 3.0, OPC-клиентом и виртуальным контроллером. Драйверы телекоммуникационных протоколов и OPC в режиме реального времени обеспечивают регистрацию измерительной информации и ее передачу на верхние уровни диспетчерского управления. Виртуальный (soft-logic) контроллер позволяет реализовать функции дорасчета данных и дает возможность дополнить или проконтролировать диспетчерское управление автоматически.

Для организации человеко-машинного интерфейса в SICAM PAS используется полнофункциональная версия SCADA-системы SIMATIC WinCC, дополненная модулями, специально разработанными для решения задач оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике. Она предоставляет оперативному персоналу обширные возможности работы с системой: просмотр информации в виде индикаторов, графиков, гистограмм, текстовых сообщений, архивация данных и формирование отчетов, протоколирование действий пользователей; диагностика оборудования. SICAM PAS позволяет использовать клиент-серверные и многоэкранные варианты построения среды визуализации, а применение пакета WebNavigator дает возможность создания "легких" клиентских приложений, ориентированных на web-интерфейс.

Следует отметить, что SICAM PAS - не единственное решение Siemens для систем телеметрии и диспетчерского управления. В зависимости от особенностей решаемой задачи SICAM PAS может дополняться или заменяться техническими и программными средствами SINAUT ST7, SICAM eRTU и SIPLUS RIC, SAT 1703:
SINAUT ST7 - программно-технический комплекс для построения распределенных систем мониторинга и управления технологическим процессом в распределенных конфигурациях на основе станций управления SIMATIC S7, дополненных специальными программными и аппаратными компонентами. Дистанционное и автоматическое управление обеспечивается применением одной и той же аппаратуры. Поддерживаются выделенные линии (медный кабель или оптоволокно), частные радиосети, аналоговые телефонные линии, цифровые ISDN-сети, сети GSM
SICAM eRTU - модульная система телеуправления, основанная на программируемых контроллерах SIMATIC S7. Система обеспечивает высокопроизводительную обработку больших объемов данных в реальном времени, а специальные коммуникационные модули обеспечивают связь с центрами управления и интеграцию устройств уровня подстанции.
SIPLUS RIC - семейство программных и аппаратных продуктов, ориентированных на построение систем телеуправления объектами, расположенными на значительных расстояниях друг от друга. В качестве базовой аппаратуры для построения таких систем находят применение программируемые контроллеры SIMATIC S7-300 и S7-400, а также компактные модули SIMATIC RIC Compact.
SAT 1703 - комплекс оборудования и программного обеспечения, изначально разрабатывавшийся австралийской компанией VA Tech T&D, приобретенной концерном Siemens. Используется для автоматизации подстанций всех типов - от очень компактных систем среднего класса напряжения до очень больших систем сверхвысокого напряжения.

Практическая польза, получаемая от применения систем телемеханики в энергетике, в значительной степени зависит от объема, точности и достоверности поступающей от объекта управления измерительной информации. Качество этой информации в свою очередь определяется выбором контрольно-измерительного оборудования.

Одним из лучших по соотношению цена/функциональность многофункциональных измерителей электрических величин является SENTRON PAC3200. SENTRON PAC3200 представляет собой трехфазный щитовой измерительный прибор класса 0,5S для регистрации и отображения более чем 50 параметров электрической энергии, таких как напряжение, токи, мощность, работа электрического тока и частота с минимальными, максимальными и средними значениями. Он отличается особой компактностью и широкими функциональными возможностями. Данный прибор имеет встроенный Ethernet-интерфейс (шины ModBus TCP или SEAbus TCP) и разъем для модуля расширения, с помощью которого становится возможным подключение по Profibus DP и ModBus RTU.

Дополнительно в SENTRON PAC3200 предусмотрен многофункциональный цифровой вход, который может использоваться, например, для регистрации импульсов счета или для контроля состояния коммутационных аппаратов и многофункциональный цифровой выход, позволяющий выдавать импульсы счета активной или реактивной энергии, а также индицировать выход параметров за уставки.

Прибор имеет большой графический дисплей с подсветкой и кнопки для интерактивной работы и параметрирования, он поддерживает 9 языков, в том числе и русский. Степень защиты IP65 обеспечивается благодаря надежному уплотнению. В объем поставки входит программное обеспечение для комфортной и быстрой настройки приборов.

Одно из недавних внедрений SICAM PAS в России было выполнено на Жигулевской ГЭС в рамках проекта по разработке системы сбора и передачи информации (ССПИ) АСДУ. Жигулевская ГЭС является одной из крупнейших гидроэлектростанций в мире по мощности и выработке электроэнергии и самым первым гигантом отечественной энергетики.

ССПИ АСДУ была разработана для замены морально устаревшей и физически изношенной системы телемеханики на базе аппаратуры ТМ-512 и УТК-1. Учитывая многолетний успешный опыт применения оборудования Siemens SIMATIC на станции, новую систему телемеханики было решено реализовать на базе ПТК SICAM PAS. ССПИ АСДУ выполняет сбор информации о текущих аналоговых и дискретных параметрах и состоянии электрооборудования ГЭС и передачу информации в оперативный измерительный комплекс СК-2003 объединенного диспетчерского управления (ОДУ) Средней Волги.

Все аналоговые электрические параметры по гидроагрегатам и присоединениям собираются непосредственно программно-аппаратными средствами ССПИ АСДУ. Часть дискретных и аналоговых параметров импортируется в цифровом виде из подсистем АСУТП ГЭС. Новая система телемеханики ССПИ предусматривает регистрацию более 1700 параметров телеизмерений и более 600 телесигналов. Для регистрации электрических параметров используются измерители SIMEAS P 100, подключаемые по 4-проводной схеме с несбалансированной нагрузкой по фазам. Передача данных от измерителей параметров электрической сети и модулей распределенной периферии в ППС производится по промышленной шине Profibus DP. На физическом уровне шина Profibus организована с помощью комбинации электрических и оптоволоконных сегментов, в том числе резервированных.

Все данные, собираемые ППС, передаются в подсистему визуализации и архивации для предоставления клиентам ЛВС станции и хранения в базе данных. Для передачи данных в ОДУ Средней Волги используется протокол МЭК 60870-5-104, ориентированный на взаимодействие по TCP/IP. Связь организована по резервированным выделенным каналам.

После начала работ на Жигулевской ГЭС последовала разработка аналогичной системы на Саратовской ГЭС. Данная система имеет архитектуру, аналогичную ССПИ Жигулевской ГЭС, но в ней изначально реализовано полное горячее резервирование каналообразующей аппаратуры по всему тракту прохождения данных - от датчиков и измерительных преобразователей до оперативных измерительных комплексов предприятий СО ЦДУ. Для реализации такого резервирования потребовалось применение дублированной системы на базе контроллера SIMATIC S7-400H. Другими отличительными особенностями ССПИ Саратовской ГЭС являются расширенная диагностика сетевого оборудования и источников питания, а также возможность параллельной передачи информации в Саратовское региональное диспетчерское управление (РДУ) по протоколам МЭК 870-5-104 и МЭК 870-5-101.

Успешный опыт внедрения SICAM PAS на станциях Волжско-Камского каскада послужил одной из веских причин в пользу выбора данного решения при замене систем телемеханики и связи на 16 тепловых станциях Волжской ТГК в Самарской, Саратовской и Ульяновской областях. Внедренная система телемеханики и связи выполняет следующие задачи:
измерение и сбор аналоговых параметров нормального режима работы электрической сети и силового оборудования;
сбор данных о положениях коммутационных аппаратов;
контроль достоверности получаемых данных;
автоматическая синхронизация с внешним эталонным источником астрономического времени и присвоение всем измерениям меток времени с требуемой точностью;
ведение архивов измеряемых и рассчитываемых значений;
представление на АРМ оперативной, отчетной и ретроспективной информации;
передача в автоматизированную систему системного оператора телемеханической информации по резервированным каналам в протоколах МЭК-870-5-104/101.

Система телемеханики реализована на базе SICAM PAS и коммуникационного оборудования Siemens и MOXA. Данные о состоянии устройств противоаварийной автоматики импортируются из подсистемы регистрации аварийных событий на базе ПТК "Нева". Период опытной эксплуатации систем показал высокую надежность оборудования и стабильность работы программного обеспечения SICAM PAS. В настоящее время все системы введены в промышленную эксплуатацию.

Системы телемеханики являются ответственной частью технического обеспечения энергогенерирующих предприятий. ПТК SICAM PAS, разработанный компанией Siemens, идеально подходит для построения систем телемеханики и соответствует современным мировым и российским стандартам. В настоящее время системы на основе SICAM PAS успешно эксплуатируются на многих российских энергогенерирующих предприятиях, в том числе на 16 тепловых станциях ТГК-7 и 2 ГЭС Поволжья.

Лев Аронович Шерешевский - канд. техн. наук, зам. директора по технике в ООО НВФ "СМС".

Телефон: (846) 269-15-20 (доб. 113). Lev.Shereshevsky@sms-automation.ru, http://www.sms-automation.ru