ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ) в энергетике»

Рекомендуемая область пременения

Электроэнергетика:
Генерирующие компании (ГК), сетевые компании (СК): ФСК, МРСК, РСК, СК городов и районов.
Автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ).
Телемеханика – распределенные системы, управляемые с диспетчерского пункта.
Региональные подразделения МЧС:
Центральные диспетчерские пункты управления.
Разное.
Теплоэнергетика:
Автоматизированные системы диспетчерского управления.
Диспетчерские пункты управления городов и районов.
ЖКХ:
электроснабжение,
теплоснабжение,
водоснабжение,
газоснабжение.

Назначение, цели и задачи проекта

Обеспечение диспетчеров объективной информацией о функционировании объектов.

Замена морально и физически устаревшего оборудования.

Разработка и изготовление для АЗС ЭС диспетчерской системы не дорогого современного варианта телемеханики и диспетчерского щита, включая автоматизированные рабочие места.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

1.     Ф. «ССТ» Санкт-Петербург, Гражданский пр-т, 101.

 Комплексное решение АЗС ЭС.

Аппаратура – «Телеканал»: «Телеканал М2», приемное устройство, программно технический комплекс «Контакт», отечественная разработка:

Аппаратура на контролируемых пунктах (КП       ) - Концепция и аппаратные средства 90-х годов (для РП-2 г. Пскова цена 450          тыс. руб.);

Аппаратура на приемном пункте (ПУ) - Концепция и аппаратные средства 90-х годов;

Диспетчерский щит (ДЩ) - В мозаичном исполнении (ДМЩ), концепция и аппаратные средства 90-х годов;

Вычислительный центр (ВЦ) - Современная концепция и программное обеспечение (ПО).

Недостатки

система перенасыщена средствами защиты НОУ-ХАУ;

достаточно дорогостоящая система;

сложна в эксплуатации, требует специально обученного квалифицированного персонала.

2.     Ф. «RTСофт» 105077, Москва, а/я 158

Аппаратура,  «Smart  КП» - аппаратура объекта:

КП – концепция и аппаратные средства 90-х годов;

КП – промышленное исполнение;

оптоизоляция  модулей от системы ЭС     500/1000/1500/2500 В.

Недостатки:

дорогостоящая система;

мала оптоизоляция отдельных модулей от системы;

аппаратные средства 90-х годов;

сложна в эксплуатации, требует специально обученного персонала программистов и технологов;

Smart КП не предусматривает дублирующие и резервные линии связи с ПУ следовательно ее надежность будет понижена.

3.     Диспетчерские щиты, в том числе мозаичные:

ЗАО «Поиск» г.Ульяновск E-mail: poisk@m.v.ru

Ф. «ССТ» г.Санкт-Петербург Гражданский, 101, п. 195256

мозаичные системы «Mauel»  ЩИТ ТМ 2

Ф. «SYMOTLTCTRONICAC» дилер ОАО «Электроцентрналадка»

Ф. «SACO» (Канада)  дилер ОАО «Электроцентрналадка»

Ф. «Электропульт» (Россия) дилер ОАО «Электроцентрналадка»

Ф. «SINOPTIC» (Польша) дилер ОАО «Электроцентрналадка»

-         Ф. «АРКМЕД» (Белоруссия) дилер ОАО «Электроцентрналадка»

                       Недостатки:

Все мозаичные диспетчерские щиты мало чем отличаются друг от друга:

-         концепция 90-х годов;

-         не отвечает современным требованиям информационных технологий  (сложно вносить изменения в схему, большой объем работы по нестандартным решениям;

-         мала разрешающая способность;

-         трудно выполнить оптимизацию общения диспетчера и ДЩ;

-         очень дороги и громоздки;

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Автоматизированная система электроснабжения (АЗС ЭС)

АЗС ЭС предназначена для замены морально и физически устаревших систем «Телемеханика» разных модификации разработки 80-90 годов.

Она базируется на Концепции и технических требованиях, разработанных в ППИ и включает в себя современные компоненты информационных технологий АЗС ЭС и состоит из аппаратуры, устанавливаемой на:

конечных пунктах (КП) «Телемеханика» с линиями и каналами связи;

диспетчерских пунктах (ДП) – приемное устройство (ПУ), Вычислительный центр (ВЦ)  и Диспетчерский щит (ДЩ) с автоматизированными рабочими местами (АРМами).

Так как система по конечным пунктам (КП) распределена в пространстве на километры, то применяются современные каналы связи: проводные телефонные линии, радиорелейные, GSM, ВЧ, оптоволоконные линии связи. Они в свою очередь могут дублироваться и резервироваться.

Алгоритмы АЗС ЭС оптимизированы: пакеты информации минимизированы, передаются в индустриальном режиме, объем информации, предоставляемой диспетчерам, минимизирован; действия, реакция диспетчеров на События квитируются так же,  как и сами События.

Операционная система (ОС) и программное обеспечение (ПО) защищены и могут выполняться: на ОС WinXX с SCADA-системами «TraceMode», «InTouch» и др; или на ОС удовлетворяющим требованиям «приемки Заказчика» - QNX 4.25 + Phocus/OPUS.

Особое внимание в системе уделено разработке АРМов диспетчеров (НОУ-ХАУ). Здесь используются как самые передовые технические решения по отображению информации на TFT-дисплеях, так и выполнена большая технологическая подготовка по разработке трендов, помогающих диспетчеру принять правильное своевременно оперативное решение по управлению АЗС ЭС.

Система может вводиться поэтапно, интегрируя в себя уже имеющуюся на ДП вычислительную технику. В конечном этапе она будет представлять выделенную АСУ ТП с шлюзом в АСУП.

Стоимость системы и сроки ее ввода в эксплуатацию зависят от финансирования и технических требований Заказчика. Это может быть 100%  горячий резерв и «Приемка Заказчика»  - более дорогой вариант.

Ниже приведены аннотации трех компонентов АЗС ЭС:

АЗС ЭС – подсистемы «Телемеханика» в энергетике.

АЗС ЭС – подсистема «Вычислительный центр» в энергетике.

АЗС ЭС – подсистема «Диспетчерские щиты на TFT дисплеях» в энергетике.

АЗС ЭС – подсистемы «Телемеханика КП» в энергетике

В настоящее время в автоматизированных системах АСУ ТП электроснабжения районов и городов для оперативной связи объектов – подстанций и распределительных пунктов с диспетчерскими пунктами управления эксплуатируются:

«старые» сосредоточенные телемеханические системы с функциями диспетчера (телемеханика Д, МКТ, ТМ, Гранит…Аппаратура жесткой логики смонтирована в отдельном шкафу);

«новые» – Телеканал М2, Smart КП, Elkomtex. Аппаратура «Телемеханика Д» выполнена на промышленных контроллерах (ПК);

 комплексная Телемеханика РДЗР: распределенная, имеющая в каждой ячейке по контроллеру, выполняющему релейные и диспетчерские функции; и на релейном щите локальную сеть, объединяющую данные со всех контроллеров и передающую их на верхний уровень. Это БРМЗ фирмы «Механотроника» или ПК фирм «Siemens», «Alstom» и др.

Первые две системы морально и физически устарели в связи с бурным развитием информационных технологий. Третьи комплексные системы весьма дороги – один ПК на ячейку от 2 500€ до 6 000€ плюс стоимость сети.

В Псковском политехническом институте(далее ППИ) разработана Концепция перспективных телемеханических систем и на ее основе выполнены три проекта: Телемеханика РДЗС, Телемеханика РДС, Телемеханика ДС, Телемеханика ДР.

Телемеханика РДЗС предназначена для модернизации трансформаторных подстанций ТП 220-110-35\10-6кВ, питающих распределительные пункты районов и городов. В качестве ЭВМ в ней используются современные промышленные контроллеры функционально полного набора фирмы «Fastwell». Она выполняет функции оперативно информационного контроля (ОИК) и регистрации аварийных событий (РАС) по всем присоединениям. Программное обеспечение и драйверы написаны под операционной многозадачной системой жесткого реального времени QNX 4.25, имеющей Лицензию «Приемка Заказчика». Являясь сосредоточенной системой, она так же выполняет функции локальной сети на том же ПК в отличие от дополнительной локальной сети по предыдущему варианту. Для повышения надежности ее можно выполнить в варианте 100% холодного или горячего резервирования и с дублированными и резервированными каналами связи. Монтируются аппаратные средства (АС) в шкафу фирмы «Schroff».

Телемеханика РДС является более упрощенным вариантом первой системы. Ее РАС и ОИК контролирует 2 ? 8  аналоговых сигналов (два ввода – токи и напряжения). Токи и мощности отходящих линий и релейные сигналы ТС могут контролироваться по всем присоединениям.

Телемеханика ДС (ДР) выполняется на современных интеллектуальных датчиках, имеет гибкую наращиваемую структуру. Сосредоточенные системы выполнены на вторичных измерительных приборах типа Е 8ХХ и сухих контактах релейной аппаратуры. Сигналы с них передаются на шкаф телемеханики кабелем STP. В шкафу датчики и контроллеры имеют интерфейс связи RS 485. Контроллер через модемы GSM, РРЛ, ВТЛ образует каналы связи  с приемным устройством (ПУ) диспетчерского пункта.

В другом варианте Телемеханика ДР предполагается использовать интеллектуальные датчики с радиомодемом на 2,5-5 ГГц (WPAN-сеть). Датчики размещаются в ячейках, а в шкафу – приемная аппаратура, аппаратура связи с верхним уровнем и ПК. В настоящее время для данного варианта исполнения пока нет функционально полного набора для реализации необходимых функций.     

АЗС ЭС – подсистема «Вычислительный центр» в энергетике

Вычислительный центр (ВЦ) предназначен для выполнения интеграционных и управленческих функций в АЗС ЭС.

Он включает в себя также приемное устройство (ПУ), осуществляющее связь с контролируемыми пунктами (КП) по различным каналам связи. ПУ необходимо, так как оно содержит соответствующие каналам связи различные интерфейсы, работающие с различными протоколами.

Основные компоненты ВЦ:

приемные устройства;

серверы;

автоматизированные рабочие места администратора, релейщика;

коммуникационное оборудование;

шлюзы связи с верхним уровнем и терминалами АСУП.

Все компоненты выбираются с лицензией «промышленное исполнение».

ВЦ выполняет функции:

приема, обработки, хранения и отображения информации;

подготавливает данные и принимает информацию с АРМов диспетчерского щита;

осуществляет связь с АСУТП верхнего уровня и с АСУП.

Программное обеспечение (ПО) ВЦ выполняется в двух вариантах:

с различными SCADA системами (ТелеСКАД, TraceMode, InTouch и др.);

под управлением многозадачной операционной системой жесткого реального времени, имеющей лицензию «приемка Заказчика», QNX4.25.

ПО, разработанное под QNX 4.25 в варианте стопроцентного резервирования компонентов ВЦ обладает наивысшими показателями надежности и безопасности системы. По требованиям Заказчика компоненты ВЦ проверяются в лабораториях ФАПСИ.

ВЦ под ОС WinXX можно купить у других фирм («ССТ», RtSoft), но тогда его надо будет адаптировать для работы с контроллерами диспетчерского щита (на видеокубах или TFT-дисплеях), а вся АЗС ЭС будет иметь пониженные показатели надежности и безопасности.

АЗС ЭС – подсистема «Диспетчерские щиты на TFT дисплеях» в энергетике

В настоящее время в автоматизированных системах АСУ ТП электроснабжения районов и городов для отображения оперативной информации по состоянию электрических сетей эксплуатируются диспетчерские щиты (ДЩ):

Основные недостатки - старые конструкции на элементах жесткой логики, которые морально и физически устарели.

Мозаичные щиты на управляемых промышленными контроллерами активных элементах схемы (выключатели, вольтметры, амперметры, ваттметры…). Это жесткая, трудно видоизменяемая система с малым числом активных элементов. Она не соответствует современным требованиям информационных технологий.

Видео стены на видео кубах – современные очень дорогие системы отображения оперативной информации. Стоимость 1 м² вместе с программным обеспечением и ЭВМ ? $ 100000. Сложны в эксплуатации.

Общим недостатком всех ДЩ являются малая, недостаточная информативность по факту аварийной ситуации и  избыточная информативность в обычном режиме.

Учитывая опыт создания ДЩ, можно сформулировать новые технические требования (ТТ):

1.       привести в соответствие информационные потоки по Ситуации в электрических сетях;

2.       разработать многоуровневую систему визуализации технологического процесса, которая должна иметь основной и вложенные тренды (справки);

3.       увеличить число отображаемых активных элементов схемы;

4.       ввести новые элементы ДЩ (оперативный журнал, ALARM схемы, Архив журнал, журнал квитирования);

5.       разработать оптимальный, ориентированный на диспетчера, алгоритм предоставления информации;

6.       разработать дружественный интерфейс (ДЩ);

7.       при необходимости предусмотреть 100% холодный и горячий резерв ДЩ;

8.       снижать по возможности стоимость ДЩ.

Из анализа ТТ следует, что выполнить поставленные задачи можно применив  TFT дисплей 45-65?, может в комбинации с элементами мозаичного диспетчерского щита.

Что касается достаточной информационной насыщенности ДЩ, здесь требуется технологическая разработка новых алгоритмов. Для выполнения разработки требуется коллектив технологов, диспетчеров, конструкторов, дизайнеров. В ППИ в настоящее время ведутся работы по созданию ДЩ нового поколения, которые будут учитывать указанные выше технические требования. Работа обеспечена кадрами, площадями и частично макетным оборудованием.

Актуальность

Новизна

НИОКР заканчивается сдачей промышленных образцов:

-       телемеханики на КП;

-       вычислительного центра на диспетчерском пункте (ДП);

-       диспетчерского щита на ДП.

Данные подсистемы предполагается сдать в эксплуатацию на базовом объекте – центральный филиал электрических сетей г. Пскова.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Таблица. Покупные изделия.

PS. Данные приведены из расчета на один распределительный пункт города.

Таблица. «Телемеханика ICP» - подсистема KП для РП-2 г. Пскова.

Линейный календарный план НИОКР – промышленный образец

 цены этапов указаны приближенно и будут уточнены при выполнении этапа пред проектных обследований;

цены указаны с накладными расходами;

цены этапов указаны без НДС;

цены этапов ориентированы на уровень цен 01.01.2005 г.;

цены указаны без ЗИП.

АЗС ЭС.  Подсистема «ПУ и Вычислительный центр»

Таблица. Покупные изделия для варианта без резервирования и накладных расходов.

Замечания:

1.     НДС и накладные расходы не учитываются.

2.     Цены  ориентировочны взяты из опыта выполнения проектов и каталогов фирм поставщиков оборудования и ПО.

3.     Минимальная цена ПУ + ВЦ по данным ф. «ССТ» составляет 500т. руб. (поставлена ЦФЭС г. Псков).

Серверный ОИУК среднего уровня + ПУ стоит 3998 т. руб. (эквивалент АЗС ЭС). Исполнитель при согласии Заказчика может поручить данную работу ф. Субподрядчику – ф. «ССТ».

АЗС ЭС.  Подсистема «Диспетчерский щит»

Таблица. Покупные изделия.

Замечания:

1.     На диспетчерском пункте могут быть два или три рабочих места АРМД1 + АРМД2 + АРМА3 (администратора), соответственно возрастает сумма.

2.     Указанные цифры ориентировочны и будут уточнены при выполнении проекта.

3.     НДС и накладные расходы не учитываются.

АЗС ЭС.  Итоговый перечень работ

Замечания.

1.     Цены рассчитаны по состоянию на 03.01.2006 г.

2.     Цены ориентировочны, взяты из опыта выполнения проектов и каталогов фирм.

3.     Цены зависят от конкретных технических требований Заказчика.

4.     Цены будут уточнены при выполнении технико-коммерческого предложения (ТКП) и зафиксированы при выполнении проектов ЭЗС ЭС для «предполагаемого Заказчика».

5.     Цены будут каждый год повышаться с учетом инфляционного коэффициента, установленного ЦБ России.

6.     Цены не учитывают ЗИП (@1000 тыс. руб.).

7.     Цены не учитывают капитальное строительство(@1500 тыс. руб.).

8.     Цены не учитывают НДС. С учетом п. 1-8 ориентировочная цена проекта составит @25000 тыс. руб. С 2007 г. на три года.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

В настоящее время этот пункт прорабатывается.

Новые потребительские свойства продукции

Надежность электроснабжения (энергоснабжения) городов и районов.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Документы установленной формы и содержания.

Стадия и уровень разработки

Наименование этапа
Разработка и согласование Концепции. выполнено 80%
Разработка и согласование Технических требований (ТТ) и Технических заданий (ТЗ). выполнено 70%
Анализ достижений в современных информационных технологий и применимости их к АЗС ЭС. выполнено 100%
Анализ алгоритмов и оптимизация информационных потоков в АЗС ЭС. выполнено 40%
Разработка проектов макетов: выполнено выполнено 80%
оборудование телемеханики на КП;
линии связи;
вычислительный центр.
Монтаж макетов. выполнено 20%
На данную работу затрачено ППИ 1800 тыс. руб.

Проект обсуждался на 04.04.2006. Заседания подсекции АСДУ секции «Управление режимами ЕЭС, средств и систем диспетчерского и технологического управления в электроэнергетике» Научно-технического совета РАО «ЕЭС России».
По данному проекту было вынесено решение:
1. В целом работа актуальна.
2. Работа содержит элементы новизны как по отдельным компонентам, так и по Концепции системы АЗС ЭС в целом.
3. Работа базируется на последних достижениях в информационных технологиях и нацелена на разработку АЗС ЭС XXI века.
4. Работа направлена на разработку открытых, национальных АЗС ЭС, что существенно повысит надежность энергоснабжения районов и городов.
5. Одобрить результаты работ Псковского политехнического института по проекту «Автоматизированные системы диспетчерского контроля и управления электроснабжением городов и районов».
6. Рекомендовать предприятиям электрических сетей в городах и районах использовать работы, проводимые Псковским политехническим институтом по проекту «Автоматизированные системы диспетчерского контроля и управления электроснабжением городов и районов».
7. Базовым предприятием для внедрения пилотного процесса рекомендовать ОАО «Псковэнерго» ЦФЭС г. Пскова.
8. Рекомендовать проект привязки осуществить в фирме «Энергосетьпроект» г. Москвы.

Предлагаемые инвестиции

ОАО «Псковэнерго» - 4000 тыс. руб. РАО «ЕЭС России»;
ЗАО «INVEL» - 7000 тыс. руб. РАО «ЕЭС России»;
ППИ «Министерство образования и науки» – 2500 тыс. руб.;
Минпромэнерго – 11500 тыс. руб.

Рынки сбыта

Система может быть внедрена на предприятиях с большим потреблением энергоресурсов, диспетчерских пунктах ЭС районов больших городов, например, Санкт-Петербург (около 50 диспетчерских щитов), малых и средних городов (Тихвин, Пушкин, Волховстрой, Луга, Выборг, Новгород, Псков (от 2 до 10 диспетчерских щитов)).
Стоимость системы АЗС ЭС будет значительно ниже стоимости промышленного образца, включающего НИР и НИОКР. Она зависит от технического задания на систему и ее состава.

Возможность и эффективность импортозамещения

Переход от импортного оборудования ф.ф. Elkomtech, Vertez E, Siemens, ATM на оборудование и технологии отечественных фирм.

Возможность выхода на мировой рынок

Возможность выхода на мировой рынок в настоящее время прорабатывается.

Срок окупаемости (в месяцах)

60

Дата поступления материала

26.10.2006