Автоматизация объектов солнечной генерации на базе ПТК ARIS

Что нужно для надежного функционирования солнечных электростанций? Безоблачный небосвод и технически совершенные системы РЗиА, АСУ ТП и Учета. На типовых подстанциях автоматизации подвергается единственная – электрическая часть, однако в отношении солнечных электростанций (СЭС), дела обстоят иначе.

Поговорим об этом на примере конкретного представителе солнечной энергетики – Сакмарской СЭС. Функции, возлагаемые на систему АСУ ТП, расширяются, и тривиальный контроль и управление силовым оборудованием осложняется необходимостью автоматизации фотоэлектрической части (ФЭЧ), а ФЭЧ, где происходит основной процесс преобразования солнечной энергии в электрическую, – никак иначе как сердце СЭС.

Решение данной ответственной задачи легло на плечи специалистов инженерной компании «Прософт» и инновационной отечественной разработки программно-технического комплекса ARIS, состоящего из типовых модульных  устройств серии ARIS С30Х и программного обеспечения ARIS-SCADA.

Объект

«Сакмарская солнечная фотоэлектрическая станция им. А. А. Влазнева», расположенная в городе Орксе Оренбургской области, является самой крупной СЭС в России, установленной мощностью 25 МВт.

Принципиальная схема приведена на рисунке 1.

рис. 1 принципиальная схема
Рис. 1 – Структурная схема выдачи мощности Сакмарской СЭС

Объект включает в себя ОРУ 110 кВ с двумя отходящими линиями и КРУ 10 кВ, объединенными трансформатором 40 МВт с расщепленной обмоткой НН. По линиям 110 кВ энергия будет передаваться в ЕЭС, а КРУ 10 кВ служит для «сбора» энергии от ФЭЧ.

Важно отметить, что на строительство и запуск объекта отведено 6 месяцев.

АСУ ТП

Автоматизация электрической станции – задача более сложная, чем автоматизация классической подстанции. Гибкость ПТК ARIS производства «Прософт-Системы» в совокупности с применением иерархического подхода и современных технологий, в частности МЭК 61850 (GOOSE и MMS), позволяет решать и такие не тривиальные задачи.

Общая архитектура АСУ ТП приведена на рисунке 2.

рис. 2 - архитектура АСУ ТП Сакмарской СЭС
рис. 2 – Архитектура АСУ ТП Сакмарской СЭС

Построение системы АСУ ТП начинается с автоматизации электрической части инверторных установок, преобразующих постоянный ток от ФЭЧ в переменный.

Для интеграции ФЭЧ в общую систему АСУ ТП было принято решение установить контроллеры ARIS C305 в ячейки 6 кВ инверторных установок с целью контроля, управление и передачи данных наверх.

Контроллеры модификаций ARIS C304 и C305, разработанные в 2014 году, предназначены для комплексного мониторинга и управления основным оборудованием ячеек 6-35 кВ. Это уникальные, не имеющие аналогов, модульные устройства, которые совмещают в себе функции сразу нескольких приборов: измерительного преобразователя, контроллера ввода-вывода, шлюза, счетчика и прибора качества электроэнергии. Между собой и другими устройствами автоматизации контроллеры ARIS C304 и C305 общаются посредством GOOSE-сообщений согласно стандарту МЭК 61850, что существенно сокращает объем кабельных линий.

Поднимаемся выше

Автоматизация трансформатора, соединяющего воедино ОРУ и КРУ, – задача наиболее важная, тем более, что его резервирование не предусмотрено текущим проектом.

Сакмарская СЭС стала первым энергообъектом, где на базе оборудования производства «Прософт-Системы» создана система мониторинга и диагностики трансформаторного оборудования (СУМТО). В качестве центрального устройства СУМТО применяется контроллер присоединения ARIS C303.

Шкаф СУМТО с контроллером ARIS C303 установлен на ОРУ 110 кВ в непосредственной близости от силового трансформатора (рис. 3). При уличном расположении шкафного оборудования необходимо было учесть несколько факторов. Во-первых, уровень электромагнитных помех на ОРУ значительно выше, чем на общеподстанционном пункте управления (ОПУ). Во-вторых, оборудованию приходится работать в жестких климатических условиях, в том числе при резких перепадах температур. Контроллеры ARIS C303 полностью соответствуют предъявленным требованиям, успешно функционируют в условиях сильных промышленных помех и при температуре от -40 до +55°С.

шкаф СУМТО на ОРУ 110 кВ Сакмарской СЭС
Рис. 3 – Шкаф СУМТО на ОРУ 110 кВ Сакмарской СЭС

В составе системы СУМТО контроллер ARIS C303 в непрерывном режиме измеряет, регистрирует и обрабатывает основные параметры трансформаторного оборудования, а именно:

  • контролирует действующие значения токов и напряжениий;
  • ведет учет активной, реактивной мощностей, полной мощности и cos φ;
  • контролирует температуру верхних и нижних слоев масла и температуру обмотки;
  • регистрирует температуру окружающей среды;
  • контролирует токи проводимости, tg δ и емкость изоляции высоковольтных вводов 110 кВ согласно ГОСТ 20074-83, ГОСТ 10693-81;
  • контролирует допустимые кратковременные повышения напряжения на стороне ВН согласно ГОСТ 1516.3-96.

Система СУМТО интегрирована в систему АСУ ТП и позволяет выполнять контроль с формированием экспертных оценок и прогнозов технического состояния оборудования на основе расчетных моделей в режиме реального времени и с сохранением результатов расчетов в базе данных, а именно:

  • контролирует допустимые систематические и аварийные перегрузки согласно ГОСТ 14209-97;
  • контролирует температуру наиболее нагретой точки обмотки согласно ГОСТ 14209-97, МЭК 60076-7.2005;
  • контролирует старение изоляции обмоток согласно ГОСТ 14209-97;
  • выполняет расчет нагрузочной способности трансформаторного оборудования согласно ГОСТ 14209-97.

Система СУМТО осуществляет непрерывную самодиагностику и посредством контроллера ARIS C303 формирует сигналы предупредительной и аварийной сигнализации по всем контролируемым параметрам. Вся информация передается в АСУ ТП станции.

Контроллеры ARIS C303 применяются также в качестве центральных устройств, выполняющих функции мониторинга и управления оборудованием присоединений 110 кВ Сакмарской СЭС. С их помощью регистрируется дискретная информация, измеряются и обрабатываются электрические параметры, выдаются команды управления и реализуется оперативная блокировка коммутационных аппаратов.

Собственные нужды

В ячейках КРУ 10 кВ, предназначенного для подачи напряжения на собственные нужды станции, установлены контроллеры ARIS C304 (рис. 4). Они реализуют функции измерительного преобразователя, модулей ввода-вывода телемеханики, обеспечивают интеграцию устройств РЗА, а также выполняют технический учет электроэнергии.

Контроллер ARIS C304 в ячейке КРУ 10 кВ Сакмарской СЭС
Рис.4 – Контроллер ARIS C304 в ячейке КРУ 10 кВ Сакмарской СЭС

Посредством MMS контроллеры ARIS C303 и С304 передают собранные данные на верхний уровень.

SCADA – всему голова

Все сигналы на станции от СУМТО, присоединений 110 кВ (ARIS C303), ячеек 10 кВ (ARIS С304/С305) и дополнительных устройств, а также смежных систем (РЗА, РАС, ОМП и т.д.) собираются и концентрируются на коммуникационном контроллере ARIS CS. Сведение всех сигналов от совершенно разных систем к одному устройству становится возможным, благодаря функциям конвертации протоколов связи. Все полученные и обработанные данные перенаправляются в диспетчерский центр посредством протокола МЭК 60870-5-104.

«ARIS-SCADA»  – программно-техническое средство, обладающее достаточно гибкостью, требуемой в проекте такого типа, позволило реализовать полноценный верхний уровень АСУ ТП.

Система «ARIS-SCADA» предназначена для организации человеко-машинного интерфейса оперативного персонала станции и обеспечения функционирования в реальном времени программно-технических средств всего комплекса АСУ ТП в целом.

Программное обеспечение системы делится на две части: ПО сервер и ПО АРМ. Серверная часть отвечает за сбор, обработку и хранение данных о состоянии технологического объекта, а также за хранение и доступ к базам данных, необходимым для работы персонала управления энергосистемой. ПО АРМ оснащается средствами визуального отображения телеметрии и баз данных. АРМ оперативного персонала (АРМ ОП) является основным рабочим местом дежурного и обеспечивает с помощью программного пакета SCADA-системы выполнение всех базовых функций в части контроля и управления электротехническим оборудованием станции.

Комплексный подход

В ходе работы компании «Прософт-Системы» было произведено объединение различных средств автоматизации в общую информационную и управляющую систему, обеспечивающую надежную и бесперебойную работу станции. В числе интегрируемых устройств: 30 терминалов РЗА, 2 шкафа РАС, контроллеры СУМТО, ЩСН и ЩПТ. Также в АСУ ТП Сакмарской СЭС интегрированы такие автономные системы, как система технических средств безопасности, АИИСКУЭ, САУ дизель-генератором и САУ инверторных установок.

Все это было реализовано на базе одного программно-технического комплекса «ARIS».

Создание надежной, взаимодействующей и гибкой системы технических устройств серии ARIS C30Х и программного обеспечения «ARIS-SCADA», представленной для использования в виде мощного инструмента ПТК ARIS, позволяет компании «Прософт-Системы» комплексно подходить к решению задач автоматизации технологических процессов любых объектов энергетической отрасли (не)традиционных (под)станций.

Процесс создания полноценной системы АСУ ТП  Сакмарской СЭС начиная с проектирования, затем производства оборудования в новом производственном комплексе, поставку на объект, пусконаладку и сдачу в эксплуатацию, был проведен компанией «Прософт-Системы» под ключ. Обучение обсуживающего персонала подстанции рассматривается как неотъемлемая часть работы по проекту, так как современное оборудование требует квалифицированных специалистов.

Создание единой АСУ ТП Сакмарской СЭС на базе современных аппаратно-программных средств, входящих в состав ПТК ARIS, позволяет качественно и эффективно контролировать и управлять всем электротехническим оборудованием станции. Данный проект открывает перспективы по внедрению ПТК ARIS не только в сфере традиционной генерации, но  и на энергообъектах, использующих возобновляемые источники  энергии.

Комментарий директора Орского филиала по реализации приоритетных инвестиционных проектов ПАО «Т Плюс»:

Фролов А. Г.
Александр Фролов
ПАО «Т Плюс»
Сакмарская солнечная фотоэлектрическая станция, строительство которой скоро завершится в городе Орске (Оренбургская область), – проект для нашей страны во много уникальный. Это первая и пока единственная в России солнечная электростанция, схема выдачи мощности которой производится в линию 110 киловольт, а это уже большая энергетика. Во-вторых, это первая в России солнечная электростанция мощностью 25 мегаватт, подведомственная Системному оператору.

Кроме того, это первый для России опыт строительства на золоотвале ТЭЦ, специально для этого рекультивированном, то есть это двойная польза для экологии региона. Кроме того, система управления станции разработана и произведена на территории Российской Федерации – в Екатеринбурге.

Компания «Прософт-Системы» внедрила на Сакмарской СЭС систему АСУ ТП станции, а также котроллеры собственного производства различных модификаций для управления ОРУ
110 кВ, с собственным программным обеспечением.

Хочу отметить, что программное обеспечение «Прософт-Системы» намного лучше и понятнее, чем у зарубежных производителей. Более просты и удобны в обслуживании прописанные алгоритмы блокировки.

Мое мнение: «Прософт-Системы» – это идеальный партнер при реализации проектов. Наладочный персонал компании – лучший из всех, с кем мне доводилось работать, а это были такие известные компании, как Siemens, Alstom, ABB. В «Прософт-Системы» работают очень квалифицированные, грамотные специалисты и порядочные люди.

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: