Телеконтроль и телеуправление в энергосистемах - Функции систем телемеханики Телеконтроль и телеуправление в энергосистемах

Страница 3 из 46

Как и для любой сложной системы передачи данных, функции систем телемеханики подразделяются на несколько определенных уровней, каждый из которых по существу не зависит от выше и ниже расположенных уровней. Ниже расположенный уровень выполняет обслуживающие функции, выше расположенный является главным, с которым данный уровень обменивается информацией и сообщает об ошибках. Обычно каждый функциональный уровень связан с соответствующим уровнем на другой стороне канала связи. На рис. В.1 представлены уровневые структуры моделей системы передачи информации общего назначения (согласно международному стандарту ISO—CCITT) и системы телемеханики (стандарт МЭК) [41].

Функции систем телемеханики подразделяются на следующие уровни (рис. В.2):

пользовательские функции (уровень 7);

функция оперативной обработки и отображения данных (уровни 5-6);

функции транспортировки данных, включая все уровни передачи — физический, канальный и сетевой (уровни 1-4).

Пользовательские функции подразделяются на основные (базисные) и вторичные. Основные — это функции основного назначения системы телемеханики — телеконтроль и телеуправление технологическими процессами. Вторичные функции — производные от основных — определяют возможности системы по обработке и представлению (отображению) информации пользователю. Объем вторичных пользовательских функций, выполняемых системами телемеханики, зависит от типов применяемых устройств. Для микропроцессорных систем, располагающих достаточным объемом памяти и соответствующим программным обеспечением, эти функции составляют основное содержание задач ОИК. Для тех диспетчерских пунктов (ДП), на которых наряду с микропроцессорными устройствами телемеханики имеются микро- или мини-ЭВМ ОИК, вторичные пользовательские функции распределяются между УТМ и этими ЭВМ.

Основные пользовательские функции УТМ в энергосистемах

ТЕЛЕКОНТРОЛЬ (telemonitoring)* — наблюдение за состоянием контролируемых процессов и оборудования. Составляющими телеконтроля являются:

а) телеизмерение (ТИ, telemetering) — передача по каналам связи значений непрерывно изменяющихся параметров контролируемых процессов (мощности, напряжения, токов и т. п.). Телеизмерения передаются либо непрерывно, либо по вызову диспетчера. Различают также передачу всех периодических отсчетов ТИ (циклическая передача) либо передачу только изменившихся значений (адаптивная, спорадическая передача). Контролируемый ТИ-параметр может характеризоваться либо текущими мгновенными, либо интегральными значениями за заданный интервал времени. Соответственно применяются термины: ’’телеизмерение текущих значений” (ТИТ) и ’’телеизмерение интегральных значений” (ТИИ). Последнее часто осуществляется число-импульсным методом. Поэтому функция ТИ таких систем часто именуется ТЕЛЕСЧЕТ (ТИ энергии, расхода жидкости, газа и т. п.);

В скобках приводятся соответствующие термины, принятые в [1 ].

б) телесигнализация (ТС, teleindication) — передача дискретных сигналов о состоянии контролируемого оборудования (положение выключателей мощности, разъединителей, анцапф трансформаторов, уставок автоматики и т. п.). Передача ТС осуществляется либо спорадически — при изменении состояния контролируемого объекта, либо циклически — непрерывно с подтверждением переданного ранее состояния. Чаще всего при ТС осуществляется передача позиций двухпозиционных объектов (включено, отключено).

Телеуправления (ТУ, telecomand) — передача по каналам связи команд от диспетчера (оператора) к коммутационным аппаратам (выключателям мощности, разъединителям, контакторам и т. п.) для изменения положения оперативного оборудования. Если оперативное оборудование имеет более двух возможных состояний, то телеуправление состоянием этого оборудования называют телеустановкой (teleadjusting). Когда команды передаются с ПУ, а реализуются на КП оперативным персоналом, такая функция называется телекомандованием (teleinstruction); обычно телекоманды (телеинструкции) представляются в визуальной форме (например, на табло с обозначением команд и т. п.). Если передача команд осуществляется от автомата к автомату (например, от устройств релейной защиты, установленных на одном конце линии, к выключателям мощности, расположенным на другом ее конце), то такой вид телеуправления называется автотелеуправлением (АТУ).

Телерегулирование (TP, teleregulation) — передача управляющих воздействий типа ’’больше—меньше”, ’’прибавить—убавить” и других от диспетчера к регулятору, установленному на КП. Управляющее воздействие продолжается в течение времени посылки соответствующих команд диспетчером.

Телерегулирование может осуществляться и в замкнутом цикле — без участия человека. Тогда целесообразно употребить термин ’’автотел ерегулирование” — АТР: передача телеизмерений от датчика к центральному регулятору, расположенному на ДП, и передача от него значений уставок местному регулятору на КП. АТР имеет место, например, в системе автоматического управления и регулирования частоты и мощности (САУРЧМ), где роль центрального регулятора выполняет мини-ЭВМ.

Большинство современных телемеханических систем выполняет некоторый комплекс перечисленных функций, например ТИ—ТС, ТУ—ТИ—ТС и т. п. В соответствии с выполняемыми функциями системы ТМ часто так и именуются: системы ТИ—ТС, ТУ—ТС—ТИ и т. п.

Вторичные пользовательские функции

Вторичные пользовательские функции предназначены для обеспечения оператора (диспетчера) информацией, удобной для использования. Эти функции не всегда четко определены, так как их состав зависит от возможностей приемных устройств ТМ по обработке данных основной информации (ТИ, ТС и т. п.). Вторичные пользовательские функции могут выполняться как собственно микропроцессорными УТМ, так и отдельной пост включенной мини- или микроЭВМ. Объем функций, выполняемых УТМ, зависит от объема памяти и наличия соответствующего программного обеспечения.

Типовые вторичные пользовательские функции:

суммирование ТИ и образование обобщенных сигналов ТС автоматически или по заданию диспетчера;

указание пределов контролируемых параметров;

автоматическая регистрация событий с указанием времени; контроль каналов связи и устройств ТМ с регистрацией ошибок и неисправностей;

оценка состояния контролируемого процесса в реальном времени; формирование графиков плановых и текущих значений контролируемых параметров;

формирование оперативных схем и форм представления информации на экранах дисплея с указанием текущих значений информации ТИ и ТС; обеспечение диалога оператор—система ТМ.

Функции оперативной обработки сигналов

Эта группа функций охватывает обработку сигналов входа — выхода на КП и ПУ с целью повышения эффективности и надежности выполнения пользовательских функций. К типовым функциям оперативной обработки относятся:

обеспечение заданного интерфейса сигналов входа—выхода между УТМ и контролируемым процессом на КП и УТМ и человеком-оператором на ПУ (ДП), включая фильтрацию входных сигналов от действия помех, дребезга контактов реле и ключей датчиков информации;

формирование сигналов начала передачи (например, при изменении состояния контролируемых объектов);

защита от ошибок датчиков и от помех во входных и выходных цепях УТМ;

сжатие данных на входе и выходе УТМ;

представление сигналов выхода в форме, удобной для отображения на пользовательском уровне (на щите, дисплее, пульте и т. п.).

Применение микропроцессорных систем ТМ предоставляет широкие возможности по выполнению оперативной обработки информации на энергообъектах и по рациональному распределению функций обработки между ПУ и КП с целью разгрузки центральных станций ТМ и ЭВМ ОИК на диспетчерских пунктах, повышения достоверности передаваемой от энергообъектов информации и повышения эффективности использования каналов связи.

Функции передачи (транспортировки) сообщений

В соответствии с основным назначением систем телемеханики в энергетике — контроль и управление процессами производства и распределения электроэнергии на расстоянии — функции передачи сообщений между контролируемыми и контролирующими станциями являются определяющими во всей системе телемеханики.

Типовые функции передачи сообщений, которые выполняются на транспортном (включая сеть) и более низких уровнях передачи (уровни 4—1 на рис. В.2), должны обеспечивать:

высокую достоверность (целостность) доставки сообщений по каналам связи в условиях высокого уровня помех, вызываемых электромагнитным влиянием высоковольтных линий электропередачи, коммутационными явлениями в силовых цепях и пр.;

малое время телепередачи для обеспечения режима реального времени при контроле технического процесса и управлении им;

высокую эффективность использования каналов связи в условиях ограниченной частотной полосы пропускания каналов.

Главное препятствие для удовлетворения этих требований — их противоречивость: обеспечение высокой достоверности передачи данных связано с увеличением времени и снижением эффективности телепередачи, повышение эффективности путем удлинения кодовых блоков приводит к потере большого объема информации в условиях повышенного уровня помех и как следствие — к увеличению времени доставки сообщений и т. п. Поэтому функции передачи сообщений должны обеспечивать разумный компромисс между этими противоречивыми требованиями.

Для выполнения этих требований на каждом уровне передачи сообщений решается свой круг задач:

на транспортном уровне (включая сеть):

разделение сообщений на блоки, введение короткоформатных блоков для передачи экстренных сообщений;

введение приоритетов передачи и управление этими приоритетами, разделение передаваемых данных по классам обслуживания (классы диалоговых процедур);

обеспечение резервного пути доставки сообщения при повреждении основного канала (маршрутизация сообщений);

на канальном уровне:

преобразование входных сигналов от датчиков в последовательность дискретных сигналов, кодирование выходных сигналов по определенному закону с целью обеспечения необходимой помехозащищенности при передаче по каналу связи;

декодирование сигналов, принятых из канала связи, контроль правильности приема, обнаружение (а иногда и исправление) ошибок, квитирование принятых сообщений, синхронизация кадров;

согласование полосы частот и уровней сигналов УТМ и канала связи с помощью модема, формирование сигналов передачи и приема (в канал и из канала связи), контроль качества сигнала и синхронизация приемника и передатчика УТМ.

Функции физического уровня определяются видом физической среды, которая служит для передачи сигналов между передающим и приемным устройствами ТМ.

Основные виды каналов связи, применяемые в энергетике для систем телемеханики, следующие:

собственные (Минэнерго СССР) подземные или подвесные кабели связи;

проводные воздушные линии связи;

арендованные телефонные (телеграфные) линии и каналы связи; радиоканалы УКВ;

ВЦ каналы по высоковольтным линиям электропередачи (35 кВ и выше) и каналы тональной частоты по силовым распределительным электрическим сетям 10 кВ и ниже;

оптико-волоконные линии и т. д.

Физические параметры сигналов, передаваемых по этим каналам, допустимые уровни отношения сигнал/помеха и другие характеристики регламентируются стандартами.