Проектно-инжиниринговая компания «Астрон»  
На главную
Поиск
Написать нам
 
 

«Система автоматизированного сбора и обработки данных контрольно-измерительной аппаратуры гидротехнических сооружений Иркутской ГЭС»

Заказчик: Иркутская ГЭС ОАО «Иркутскэнерго»
Разработчик: ООО Проектно-инжиниринговая компания «Астрон» г. Иркутск
Год внедрения: 2004-2005
Краткое описание: Система автоматизированного сбора и обработки данных (САСОД) контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) Иркутской ГЭС предназначена для оперативного контроля состояния гидротехнических сооружений Иркутской ГЭС и повышения безопасности их эксплуатации.

Цели создания системы:

оснащение КИА датчиками измерения параметров;
повышение точности и оперативности измерений;
создание общестанционного архива данных КИА;
улучшение условий труда персонала гидроцеха.

Описание объекта и особенности проекта

Согласно Техническому заданию САСОД обеспечивает измерение и обработку следующих параметров гидротехнических сооружений Иркутской ГЭС:

степень раскрытия температурно-деформационных швов - 40 точек измерений;
давление в напорных пьезометрах - 57 точек;
перепад давления на сороудерживающих решётках - 8 точек;
уровни верхнего и нижнего бьефов - 2 точки;
уровень воды в водоприёмной потерне - 1 точка;
температура воздуха в помещениях - 53 точки;
температура наружного воздуха - 1 точка;
распределение температуры воды по глубине в верхнем бьефе - 5 точек.

Всего - 167 точек измерения.

Несмотря на кажущуюся простоту задачи - создание чисто информационной системы средней мощности - она оказалась чрезвычайно интересной с инженерной точки зрения, так как потребовала решения ряда технических проблем. Какие же особенности системы вызвали этот интерес?

1.Единый проект.

Особенностью данного проекта является тот факт, что он охватывает 2 уровня проектирования: нижний (полевой) уровень системы - уровень датчиков и верхний уровень - уровень микропроцессорной информационно-вычислительной системы. Традиционно эти проекты выполняются разными проектными организациями, из-за чего обычно возникает проблема их согласования. По требованию Заказчика данный проект должен был быть единым.

2.Новизна.

Обычно разработчики автоматизированных систем либо имеют установленные датчики, сигналы которых надо обработать, либо имеют проект нижнего уровня, который предусматривает их установку, либо могут выбрать датчики по опыту автоматизации, своему или чужому, аналогичных объектов. В нашем случае разработчик не имел ни того, ни другого, ни третьего. С точки зрения автоматизации КИА Иркутская ГЭС представляла собой "чистый лист", так как проектом строительства ГЭС не была предусмотрена установка каких-либо датчиков КИА. Более того, попытка разработчиков ознакомиться с аналогичным опытом ничего не дала. По сути, проект должен был стать своего рода пионерным. С одной стороны, это обстоятельство давало свободу разработчику в выборе аппаратуры, с другой стороны, налагало повышенную ответственность за правильность выбора.

3.Сложность измерений.

Некоторые группы измерений являются специфическими, нетрадиционными для энергетики, сложными как по типу измерения, например, измерения линейных перемещений для контроля степени раскрытия температурно-деформационных швов, так и по условиям измерений (100%-ная влажность в помещениях или измерения под водой, широкий температурный диапазон эксплуатации). Кроме того, было очевидно, что некоторые измерения потребуют проведения опытно-конструкторских работ для разработки "установочных" конструкций датчиков.

4.Территориальная распределённость объекта.

С точки зрения автоматизации сбора измерительной информации здание ГЭС представляет собой сложный территориально распределённый объект. Точки измерений разбросаны по всему зданию, что сильно осложняло прокладку кабельных связей при проведении строительно-монтажных работ, особенно через стены и перекрытия, выполненные из гидротехнического бетона.

Из перечисленных выше особенностей следует, что основные трудности работы относились к полевому, датчиковому уровню системы, а не к верхнему, микропроцессорному. Поэтому значительную часть времени, потраченного на разработку проекта, занял поиск соответствующих датчиков и разработка сопутствующих конструкций. Как показал последующий опыт внедрения, основные проектные и конструкторские решения были приняты верно.

Этапы создания системы:

Проектно-инжиниринговой компанией "Астрон" был выполнен весь комплекс работ по созданию Системы автоматизированного сбора и обработки данных КИА - проектные работы (2003г.), поставка оборудования верхнего и нижнего уровня, опытно-конструкторская проработка и изготовление нестандартного оборудования, строительно-монтажные работы, разработка рабочего программного обеспечения (инжиниринг), пуско-наладочные работы, сдача системы в эксплуатацию. Первый пусковой комплекс в объёме 69 сигналов был сдан в эксплуатацию в декабре 2004г., второй пусковой комплекс в объёме 98 сигналов - в сентябре 2005г.

Структурная схема

Рис. 1. Структурная схема комплекса технических средств
Рис. 1. Структурная схема комплекса технических средств

САСОД является модульной, сетевой, территориально распределённой, трёхуровневой измерительной информационно-вычислительной системой.

Нижний (полевой уровень) САСОД представляют датчики измеряемых параметров. Средний уровень (уровень контроллеров) представляют сами микропроцессорные контроллеры и их интеллектуальные устройства связи с объектом (УСО). Верхний уровень (уровень рабочих станций) - это компьютеры операторской, инженерной станций и автоматизированного рабочего места (АРМ) гидроцеха.

Все датчики САСОД имеют токовый выход 4-20 мА, все цепи датчиков выполнены экранированными кабелями минимально возможной длины. Датчики имеют климатическое исполнение и степень защиты, соответствующие условиям их эксплуатации.

Уровень контроллеров САСОД, взаимодействующий с датчиками через модули УСО, состоит из двух шкафов контроллеров функциональных зон (рис. 2) и 18 шкафов УСО, в которых установлены 25 УСО типа I7017 фирмы ICP DAS. Шкаф УСО имеет унифицированную конструкцию, внутри каждого шкафа размещаются 1 или 2 УСО.

Разбиение на функциональные зоны произведено по территориальному принципу: зону нижнего бьефа и зону верхнего бьефа. Каждая функциональная зона обслуживается одним контроллером "Теконик" Р04 компании "Текон". Контроллеры программно совместимы с модулями УСО ICP DAS.

Внутри зоны контроллер взаимодействует с УСО своей зоны при помощи сети RS-485 со скоростью обмена до 115 кбит/с. Контроллеры взаимодействуют с компьютерами рабочих станций при помощи сети Ethernet 10 Мбит/с через станционные сетевые коммутаторы.

Рис. 2. Шкаф контроллера верхнего бьефа и разработчики САСОД
Рис. 2. Шкаф контроллера верхнего бьефа и разработчики САСОД

На нижнем, контроллерном уровне выполняются следующие функции САСОД:

сбор и первичная обработка информации от датчиков;
диагностика состояния датчиков и УСО.

Верхний уровень САСОД состоит из трёх рабочих станций - операторской, инженерной и АРМ гидроцеха. Рабочие станции состоят из офисных компьютеров класса Pentium-4 с цветными жидкокристаллическими мониторами, имеющими размер экрана 19".

На верхнем уровне управления выполняются следующие функции САСОД:

представление информации персоналу;
вычисление расчётных значений параметров;
архивирование информации и событий;
диагностика состояния технических средств САСОД;
передача данных на станционный сервер для долговременного хранения.

Электропитание технических средств полевого и контроллерного уровней выполнено централизованно с размещением источников питания в трёх шкафах: в шкафах контроллеров верхнего и нижнего бьефов и в отдельном шкафу питания. В каждом шкафу установлены по 2 источника питания 24В постоянного тока. Один предназначен для питания цифровых устройств контроллерного уровня - самих контроллеров, преобразователей интерфейса и УСО. Второй - для питания аналоговых датчиков. По сети питания ~220В все источники запитаны от двух разных станционных секций с использованием схемы АВР. По сети 24В эти источники не имеют между собой гальванической связи (общей "земли"). Шина питания 24В от шкафов размещения источников питания до шкафов УСО выполнена в виде 7-жильного кабеля сечением 1,5 мм2, 4 жилы используются дл передачи питания, 1 - для заземления. 2 резервных. Кабель питания проложен параллельно кабелю сети RS-485.

Программное обеспечение

Рис. 3. Фрагмент видеограммы верхнего бьефа
Рис. 3. Фрагмент видеограммы верхнего бьефа

Графическое представление информации (рис. 3) на операторских станциях реализовано на программном обеспечении российской фирмы "AdAstra" - SCADA-системы Trace Mode 5.

В контроллерах Р-04 используется системное программное обеспечение TeNIX российской фирмы "Tecon".

Для связи между нижним и верхним уровнем используется Tecon OPC-сервер.

Архивирование информации на станционном сервере осуществляется в базы данных Microsoft SQL-сервера.

Результаты внедрения

В процессе внедрения САСОД кроме решения обычных задач автоматизации специалистами компании ПИК "Астрон" были разработаны и успешно внедрены 2 конструкции датчиков:

установочная конструкция датчика раскрытия температурно-деформационного шва;
конструкция термоподвески для измерения распределения по глубине температуры воды в верхнем бьефе.

Основным результатом внедрения САСОД является тот факт, что персонал гидроцеха получил современный точный инструмент для оценки безопасности гидротехнических сооружений:

Измерения, которые в течение 45 лет эксплуатации Иркутской ГЭС проводились вручную или с помощью показывающих приборов, теперь проводятся автоматически с высокой точностью (не хуже 0,5%);
Несоизмеримо выросла оперативность проведения измерений, что актуально, например, во время и после сейсмособытий;
Среднечасовые данные САСОД сохраняются на станционном сервере. Они служат источником автоматически обновляющихся данных для информационной системы контроля безопасности гидротехнических сооружений БИНГ (разработка НИИЭС), внедрённой на Иркутской ГЭС;
Данные измерений уровней верхнего, нижнего бьефов и водоприёмной потерны, а также температуры наружного воздуха и перепадов давления на сороудерживающих решётках гидроагрегатов постоянно используются оперативным персоналом. Они выведены отдельной видеограммой на компьютер рабочей станции, установленный на пульте управления. Причём, эта же станция совмещает функцию операторской станции Системы управления осушением проточной части гидроагрегатов. *

Опыт эксплуатации

Двухлетний опыт эксплуатации САСОД показал, что основные технические решения, принятые при проектировании системы, были верными. Система в целом функционирует надёжно, основные показатели точности измерений достигнуты. Вместе с тем, эксплуатация системы выявила ряд мелких ошибок и один существенный недостаток - отказы технических средств системы (в основном, УСО I7017), установленных на нижнем бьефе и связанных с датчиками измерения наружных параметров. Анализ отказов показал, что их основной причиной являются импульсные наведённые перенапряжения, возникающие в кабелях технических средств САСОД нижнего бьефа во время гроз, а также при коммутациях высокого напряжения 110/220 кВ.

В 2006г. Иркутская ГЭС заказала, а компания "Астрон" выполнила проект расширения САСОД. Проектом предусматриваются контроль примыканий здания ГЭС с измерением уровней безнапорных пьезометров, дополнительный контроль температурно-деформационных швов, контроль температуры бетона в зоне переменного уровня воды верхнего бьефа (основная зона разрушения бетона сопрягающих стенок). В этом проекте разработчиком САСОД также предусмотрены меры по повышению надёжности эксплуатации действующей части САСОД, в том числе - меры по грозозащите измерительных цепей.

 
«Система автоматизированного сбора и обработки данных Иркутской ГЭС»

Cтема автоматизированного сбора и обработки данных контрольно-измерительной аппаратуры Иркутской ГЭС предназначена...
Подробнее...

«Модернизация системы автоматического регулирования котлоагрегата ТП-81»

Разработана и успешно запущена в эксплуатацию САР котлоагрегатом ТП-81...
Подробнее...
Телефон (3952) 42-92-13
Факс/Телефон (3952) 42-85-25
e-mail info@astron-irk.ru
664033, Россия,
г. Иркутск, ул. Лермонтова,
д.132, оф. 112
Схема проезда Схема проезда
Rambler's Top100
Главная      Статьи      Фото      Отзывы      Написать нам     
© 1998 - 2017, Астрон