Одна из побудительных причин к развитию систем автоматизированного управления Пермской ГРЭС — сложное устройство энергетического рынка

Тепловые электростанции производят сегодня две трети всей электроэнергии России. В их число входит одна из крупнейших в Уральском регионе, оснащенная тремя 800-мегаваттными энергоблоками Пермская ГРЭС, руководство которой рассматривает в качестве важнейшей своей задачи участие в становлении конкурентного оптового рынка электроэнергии. На первом этапе формирования этого рынка, в 2003 году, был образован сегмент свободной торговли, работая в котором, производители электроэнергии могли продавать от 5 до 15% своей продукции по рыночным ценам. В октябре 2005 года появилась также возможность продавать по свободным ценам электроэнергию, произведенную выше установленных норм. Рыночные доли упомянутых сегментов должны постепенно повышаться в процессе реформирования отрасли.

Такое непростое устройство рынка стимулируют развитие систем автоматизации технологических процессов. Модернизация АСУТП осуществляется как в соответствии с требованиями рынка, так и в связи директивными указаниями PAO «ЕЭС России». Среди таких предписаний — требование ввода в действие систем технологического мониторинга водно-химического режима, способствующих повышению уровня надежности котлоагрегатов и снижению числа их аварийных отключений. Количество таких отключений на всех тепловых электростанциях отрасли достигает, согласно PAO ЕЭС, нескольких сотен в год.

Выбор инструментария

К моменту создания системы мониторинга на ГРЭС уже работали АСУТП всех трех энергоблоков, осуществляющие сбор, предварительную обработку и отображение данных технологических процессов. В них использовались продукты различных производителей — ABB, Hartman & Braun, Siemens. Для архивирования данных АСУТП энергоблоков, а также информации другого установленного на станции оборудования применяется автоматизированная информационно-расчетная система, в которую поступает около 10 тыс. сигналов. Ее поддерживают объединенные кольцом Token Ring четыре RISC-сервера, связанные через шлюз с корпоративной сетью Ethernet.

В процессе разработки системы мониторинга было принято решение использовать ее в качестве основы для создания общестанционного информационно-технологического комплекса, основным источником информации для которого служит информационная расчетная система, объединяющая все технологические данные ГРЭС. Для реализации такого комплекса потребовалось, по словам начальника лаборатории программного обеспечения автоматизированных рабочих мест цеха АСУТП Дмитрия Воробьева, выбрать пакет SCADA, максимально соответствующий возможностям уже используемых решений.

Подобный выбор — ответственный этап реализации проектов в области АСУТП, хотя, несмотря на все имеющиеся различия, для выполнения подобных проектов могут применяться системы различных производителей, предоставляющие, как правило, эквивалентную функциональность. И если в общем случае определение типа SCADA является многокритериальной задачей, часто усложненной невозможностью количественных оценок из-за отсутствия достоверной информации, то на практике к наиболее важным факторам относят соответствие техническим требованиям, стоимость, удобство применения и эксплуатации, качество и доступность технической поддержки.

Проанализировав несколько продуктов, на Пермской ГРЭС остановились на Genesis32 компании Iconics. Не пытаясь, по словам Воробьева, определить абсолютного победителя, здесь ориентировались в основном на оценку возможностей операторского интерфейса, реализации графической подсистемы, модульности построения. Весьма существенным оказалось также наличие встроенной в ядро системы поддержки OPC-технологии (OLE for Process Control — технология связывания и внедрения объектов для систем промышленной автоматизации). Важным фактором оказалась и низкая общая стоимость владения информационной системой, поскольку стратегия лицензирования Iconics предусматривает изменение без дополнительных финансовых затрат количества компонентов Genesis в зависимости от числа точек контроля и управления. Поставка и поддержка Genesis327.0 EE осуществлялась пермской компанией «Пром-А», партнером московской «ПроСофт».

Мониторинг водно-химического режима

В качестве отличительной черты автоматизированных комплексов ГРЭС ведущий инженер-программист Елена Лежнина назвала то, что источниками информации являются не программируемые логические контроллеры, а СУБД Informix. Для взаимодействия с существующими системами разработаны OPC-серверы, которые предоставляют не только информацию об аналоговых и дискретных сигналах, но и данные, полученные в результате вычислений. Наличие нескольких типов OPC-серверов, по словам Лежниной, обеспечивает возможность дальнейшего развития общестанционного информационно-технологического комплекса.

В процессе проектирования было важно сохранить такие привычные и наиболее удобные графические интерфейсы, как уже используемые строки и страницы сигнализации, традиционные и табличные мнемосхемы. Поэтому в качестве прототипа приняли экранные формы и решения автоматизированной системы Contronic компании Hartman & Braun, управляющей работой первого энергоблока.

Система автоматизированного мониторинга введена в действие в сентябре 2005 года. Она обеспечивает оперативный комплексный контроль, анализ, диагностику и прогнозирование водно-химических режимов технологических объектов электростанции на всех этапах их эксплуатации, включая пуски и остановы. Соответствующие данные предоставляются в компьютеры автоматизированных рабочих мест начальника химического цеха (до этого он пользовался телефонной связью с операторами), начальников смен станции, руководителей других цехов, а также всех нуждающихся в ней специалистов.

Около 250 компьютеров электростанции включены в корпоративную сеть, работающую под управлением операционной системы Windows 2003 Server. Обмен информацией между серверами, ПК системы мониторинга, а также другими объектами общестанционного информационного комплекса осуществляется на базе Web-технологий. Сервер, поддерживающий компоненты Genesis32, включая WebHMI-Server, осуществляет сбор данных, поступающий из всех источников информации, а также обслуживает оснащенные программным обеспечением WebHMI-Clent рабочие места пользователей созданных систем автоматизации, являющиеся фактически «тонкими» Web-клиентами, снабжая их графическими формами с мнемосхемами, графиками изменения переменных и страницами сигнализации.

При наличии соответствующих прав пользователь может подключиться к системе с любого компьютера сети, имеющего необходимое программное обеспечение. При этом он проходит процесс аутентификации и авторизации для определения полномочий, скажем, начальник химического цеха получает право квитирования сигнализационных сообщений (квитированием называют процедуру подтверждения того, что то или иное событие не осталось незамеченным. — Прим. ред.), в то время как инженеры-технологи других цехов лишены такой возможности. В дальнейшем планируется предоставлять технологическую информацию мобильным пользователям.

Уже во время наладки и опытной эксплуатации системы мониторинга технологами химического цеха отмечены экономия реагентов, снижение аварийности оборудования, а также повышение ответственности работы персонала.

На пути к MES

Управление деятельностью промышленных предприятий, к категории которых относятся и тепловые электростанции, осуществляется производственными исполнительными системами (Manufacturing Execution System, MES). Системы MES, оперируя производственной и плановой информацией, позволяют корректировать и оптимизировать графики выпуска конечной продукции. Разработка специалистами Пермской ГРЭС общестанционного информационно-технологического комплекса, одной из составляющих которого стала система мониторинга расчетно-диспетчерского графика электрической нагрузки, положила начало созданию полномасштабной MES этой электрогенерирующей компании.

Ежесуточно график, созданный на основе снимаемых каждые полчаса данных, поступает из Объединенного диспетчерского управления Урала в автоматизированную систему контроля и учета электроэнергии Пермской ГРЭС и комплекса Alpha2004. Система мониторинга расчетно-диспетчерского графика автоматизирует на основе полученных данных распределение нагрузки по энергоблокам, учитывая также информацию уточненного диспетчерского графика. Эта же система осуществляет анализ нагрузки энергоблоков, предоставляя машинистам информацию о ее мгновенном состоянии с дискретностью не менее одной минуты, а также сведения, характеризующие потребление энергии в точках ее поставки. В случае превышения двухпроцентных отклонений от графика система выдает предупреждение.

Одним из основных компонентов разработанного программного комплекса является OPC-сервер, получающий «получасовую» информацию диспетчерского и уточненного графиков и выполняющий в течение суток ее поминутную аппроксимацию. Он формирует снабженные временными метками необходимые для работы агрегатов ГРЭС сигналы. На основе компонентов DataWorx32 и TrendWorx32SQLLogger создан механизм, позволяющий хранить и сравнивать реальные и расчетные значения параметров, предоставляя возможность оптимизации и прогнозирования нагрузки энергоблоков.

Система мониторинга введена в опытную эксплуатацию в июне 2005 года. Ее роль заметно возрастает при выходе ГРЭС на балансирующий рынок, где существенное значение имеет повышение эффективности учета отклонений от установленных графиками норм, поскольку создаются предпосылки более обоснованной оплаты таких отклонений всеми участниками рынка на основе почасовых цен на электроэнергию в результате замены суточных графиков часовыми. Специалистами Пермской ГРЭС создан и развивается информационный комплекс, позволяющий осуществлять поддержку возможных сценариев деятельности станции в зависимости от состояния экономики и ситуации в энергетике.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями