ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫЕ  ТЕХНОЛОГИИ  В  ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Скотарев  Иван  Николаевич

студент  1  курса,  кафедра  информационныx  систем  и  технологий  СтГАУ,  г.  Ставрополь

E-mail:  dragon_007.ru@mail.ru

Зайцева  Ирина  Владимировна

научный  руководитель,  канд.  физ.-мат.  наук,  доцент  СтГАУ,  г.  Ставрополь

В  наше  время  информация  становится  важным  составляющим  элементом  всех  сфер  жизни.  Развитие  компьютеров  и  информационных  технологий  как  средств,  методов  и  инструментов  обработки  информации  привело  к  увеличению  технической  оснащенности  современных  промышленных  предприятий,  увеличение  мощности  оборудования,  усложнение  производственных  процессов.  Всё  это  объясняет  необходимость  повышения  качества  управления  технологическими  процессами. 

При  переходе  к  модернизации  компаний,  генерирующих  электрическую  энергию,  возникает  острая  нужда  в  разработке  высокотехнологических  информационных  решений.  Ведь  при  обновлении  оборудования  происходит  повышение  степени  его  надежной  работы,  большая  экономия  топлива,  а  также  уменьшается  расход  ресурсов  на  его  обслуживание.  Поэтому  эксперты  говорят  о  необходимости  глобального  внедрения  инновационных  технологий  в  энергетическую  сферу.

Основными  информационными  задачами  производства  электроэнергии  являются:

1.  автоматизация  систем  технологических  процессов

2.  контроль  над  установленным  оборудованием. 

Применение  самых  новых  технологий  электрогенерирующими  компаниями  позволяет  повысить  результаты  работы,  обеспечить  стабильность  процессов  и  работы  оборудования,  а  так  же  повысить  генерируемые  мощности.

Системы  электроснабжения  промышленных  предприятий  являются  сложными  промышленными  объектами  компьютеризированного  типа,  элементы  которых  участвуют  в  общем  производственном  процессе.  Поэтому  надежное  и  экономичное  функционирование  систем  электроснабжения  возможно  только  при  автоматическом  управлении  ими.

Для  автоматического  управления  системой  электроснабжения  в  целом  и  обеспечения  экономичности  нормальных  режимов  ее  работы  применяются  АСУ,  построенные  в  на  использования  цифровых  универсальных  и  специализированных  электронно-вычислительных  машин. 

В  настоящее  время  необходимы  автоматические  информационные  устройства,  обеспечивающие  сбор  и  передачу  информации  от  пунктов  контроля  на  диспетчерские  пункты.  Методы  работы  таких  систем  заключаются  в  применении  информационно-коммуникационных  технологий,  автоматизированного  сбора  и  учёта  информации,  мониторинге  работы  оборудования,  управлении  базами  данных  [6,  с.  9—20].

Фирма  РТСофт  одна  из  первых  в  нашей  стране  стала  использовать  компьютерные  технологии  для  построения  специализированных  ПТК  для  электроэнергетики.  Первая  её  разработка  —  многофункциональный  телемеханический  комплекс  SMART,  предназначенный  для  создания  распределенных  систем  сбора  и  передачи  информации  на  энергетических  объектах.  В  состав  ПТК  входят  четыре  основных  компонента: 

1.  телемеханический  терминал  SMART-КП.

2.  коммуникационный  сервер  «Интегратор» 

3.  центральная  приемопередающая  станция  (ЦППС,  рисунок  2) 

4.  автоматизированные  рабочие  места  (АРМ)  оперативного  персонала. 

Схема  комплекса  представлена  на  рисунке.  1  [1].

Рисунок  1.  Схема  многофункционального  телекомплекса  SMART

Сбор  и  передача  данных  о  работе  и  состоянии  оборудования  объекта  производятся  телемеханическими  терминалами  SMART-КП,  рассроченными  по  отдельным  технологическим  участкам.

У  коммуникационного  сервера  «Интегратор»  роль  локального  сервера  системы,  обеспечивающего,  коррекцию  системного  времени,  сбор  информации,  архивирование,  взаимодействие  с  другими  подсистемами  энергообъекта. 

Все  компоненты  телемеханического  комплекса,  рассчитанные  на  работу  в  жестких  условиях  промышленного  объекта  (электромагнитные  помехи,  высокая  температура  окружающего  воздуха,  большая  запыленность  и  др.),  построены  на  основе  процессорной  платформы  Motorola  и  многозадачной  операционной  системы  реального  времени  (ОСРВ). 

ЦППС  предназначены  для  работы  в  диспетчерских  пунктах  энергосистем,  обеспечивают  прием,  обработку  и  представление  информации,  получаемой  по  каналам  связи  от  локальных  систем  сбора  и  передачи  данных  на  энергетических  объектах,  оперативному  персоналу.  В  настоящее  время  для  передачи  диспетчерской  и  технологической  информации  используются  различные  каналы  связи. 

Особенность  станции  —  не  только  поддержка  современных  высокоскоростных,  но  и  низкоскоростных  каналов  связи  [9],  [1].

Рисунок  2.  Центральная  приемопередающая  станция

Важнейшая  задача  компаний,  производящих  электроэнергию,  а  также  системного  оператора  —  обеспечение  регулирования  частоты  и  перетоков  мощности  [2].

Компания  «РТСофт»  в  сотрудничестве  с  ведущей  научной  организацией  отрасли  (ВНИИЭ)  разработала  систему  автоматического  регулирования  частоты  и  мощности  (АРЧМ)  на  основе  современных  компьютерных  технологий. 

В  состав  системы  входит:

1.  центральный  регулятор  АРЧМ,  ряд  объектных  подсистем:  цифровой  задатчик  внеплановой  нагрузки  электростанции  (ЦЗВН), 

2.  система  группового  регулирования  активной  и  реактивной  мощности  (ГРАМ)  и  телемеханический  терминал  SMART-КП. 

3.  Центральный  регулятор  системы  предназначен  для  функционирования  в  объединенных  диспетчерских  управлениях  энергосистем  и  отрабатывает  алгоритмы  регулирования  частоты  и  мощности  по  командам  оперативного  персонала. 

4.  центральный  регулятор,  устанавливаемый  на  регулируемых  электростанциях.

Применение  информационных  технологий  в  системе  АРЧМ  позволило  решить  очень  много  задач,  решение  которых  было  невозможных  при  использовании  какой-либо  других  технических  средств.  Новая  система  значительно  повышает  результативность  и  точность  регулирования  частоты  и  мощности  в  энергосистеме,  сводит  к  минимуму  влияние  человеческого  фактора.  Главная  «фишка»  системы  —  решение  специфических  оптимизационных  задач  по  распределению  нагрузки  на  генераторы  электростанции  с  учетом  особенностей  конкретного  генерирующего  объекта.  Применение  подобных  технологий  направлено  главным  образом  на  снижения  нежелательного  износа  дорогостоящего  первичного  оборудования  электростанции  [1],  [8].

Надежное  электроснабжение  потребителей  находится  в  прямой  зависимости  от  безаварийной  эксплуатации  высоковольтных  линий  электропередачи.  Известно,  что  аварии,  приводящие  к  повреждению  оборудования  ЛЭП  и  отключению  потребителей,  влекут  за  собой  очень  тяжелые  последствия  для  энергосистемы. 

Релейная  защита  и  автоматика  реклоузера  является  разработкой  компании  Таврида  Электрик  (рисунок  3).  Наличие  специальных  функций  в  сочетании  с  традиционными  подходами  позволяет  использовать  реклоузер  РВА/TEL  как  для  выполнения  простых  защитных  функций,  так  и  для  реализации  алгоритмов  комплексной  автоматизации  воздушных  распределительных  сетей.  Наличие  в  высоковольтных  вводах  встроенных  датчиков  тока  и  напряжения  позволяет  использовать  РВА/TEL  в  сетях  любой  конфигурации,  измерять  параметры  режима  сети,  вести  журналы  оперативных  и  аварийных  событий  в  линии.  Благодаря  высокой  надежности  конструкции,  отсутствию  изнашивающихся  деталей  и  высокой  стабильности  заводских  регулировок  РВА/TEL  не  требует  специального  обслуживания  и  планово-предупредительных  ремонтов  на  протяжении  всего  срока  эксплуатации.  Реклоузер  РВА/TEL  предлагает  пользователям  безграничные  возможности  в  части  дистанционного  управления  и  обмена  информацией  по  различным  каналам  связи.  Возможность  размещения  шкафа  управления  на  различной  высоте,  а  также  наличие  датчика  индикации  несанкционированного  доступа  позволяет  обеспечить  более  высокий  уровень  вандалозащищенности  реклоузера.  Герметичная,  необслуживаемая  свинцово-кислотная  аккумуляторная  батарея  со  сроком  службы  10  лет  обеспечивает  надежное  питание  реклоузера  и  внешних  дополнительных  устройств  при  потере  основного  оперативного  питания.  В  комплект  поставки  реклоузера  Таврида  Электрик  входит  монтажный  комплект,  который  позволяет  выполнить  установку  реклоузера  на  опоры  линий  без  использования  специальных  подъемных  механизмов  силами  одной  оперативной  бригады  за  одну  рабочую  смену.  Все  необходимое  для  выполнения  монтажных  работ  поставляется  с  завода  изготовителя  [7].

Рисунок  3.  Реклоузер  РВА/TEL  10  кВ

В  сотрудничестве  с  научными  и  проектными  организациями  такими,  как  ОАО  «СибНИИЭ»,  ОАО  «Южэнергосетьпроект»,  ОАО  «Сибэнергосетьпроект»,  компании  «РТСофт»  удалось  разработать  серию  микропроцессорных  устройств  SMART-ПА  (рисунок  4)  для  решения  задач  противоаварийной  автоматики.  Высокая  модульность  и  масштабируемость  этих  устройств  позволяют  задействовать  их  при  модернизации  действующих  систем  противоаварийного  управления  и  при  создании  новых  комплексов.

Применение  такого  вида  технологий  позволяют  в  режиме  реального  времени  следить  за  процессами  передачи,  распределения  и  потребления  электроэнергии.  При  этом  возрастает  роль  модернизации  системы  связи  устройств  и  телемеханики,  их  интеграции  с  современным  сетевым  оборудованием.  Техническое  оснащение  деспечерских  пунктов,  их  системная  интеграция  -  важная  составляющая  безаварийной  работы  энергосистем  [1],  [5].

Рисунок  4.  Устройство  противоаварийной  автоматики  SMART-ПА

В  применение  информационных  технологий  в  сфере  электроснабжения  и  энергосбережения,  уместно  использовать  понятие  «интеллектуальные  сети  энергоснабжения».  ИСЭ  позволяют  сократить  потери  в  процессе  передачи  электроэнергии,  эффективно  использовать  произведённую  электроэнергию,  обнаруживать  и  устранять  неполадки  автоматического  режима  работы.  Новейшие  технологии,  применяемые  в  сетях,  основаны  на  адаптации  характеристик  оборудования  в  зависимости  от  режимной  ситуации.  Сегодня  сети  оснащаются  современными  быстродействующими  устройствами  силовой  электроники  и  электромашиновентильных  систем,  системами,  обеспечивающими  получение  информации  в  режиме  on-line  о  режимах  работы  сети  и  состоянии  оборудования.

Сосредоточенный  в  едином  центре  мониторинг  технического  состояния  энергетических  блоков  и  другого  оборудования,  а  также  соблюдение  правил  промышленной  безопасности  являются  обязательными  условиями  стабильной  работы  объекта  (теплоэлектростанция,  гидроэлектростанция).  Создание  централизованных  систем  мониторинга  возможно  только  благодаря  использованию  современных  протоколов  обмена  данными,  позволяющих  связывать  территориально-удаленные  системы  мониторинга  с  головным  Центром  Обработки  Данных  (ЦОД). 

Для  обеспечения  наивысшей  отказоустойчивости,  защищенности  от  стихийных  бедствий  и  различных  техногенных  катастроф  создаются  резервные  территориально-распределенные  ЦОД  с  синхронной  и  асинхронной  репликацией  данных  по  оптоволоконному  каналу.

IT-технологии  применяются  при  проектировании  объектов  энергетики.  В  настоящее  время  технологии  визуализации  и  компьютерного  моделирования  позволяют  сократить  время  необходимое  для  проектирования,  точнее  и  быстрее  произвести  важные  проектные  расчеты  [5].

Информатизация  энергетики  проходит  на  фоне  повышения  требований  к  сетям  и  бизнес-процессам  в  отрасли.  Сегодня  в  мире  уже  идут  проекты,  направленные  на  построение  интеллектуальных  сетей. 

Очень  важную  роль  системы  информационного  обеспечения  энергосбережения  играют  на  промышленных  энергопотребляющих  предприятиях.  ИТ,  связанные  с  использованием  современной  компьютерной  техники  и  средств  сбора  и  передачи  данных,  открывают  новые  возможности  при  решения  ряда  вопросов  энергосбережения.  Использование  компьютеров  освобождает  сотрудников  энергоснабжающих  предприятий  от  большой  доли  утомительного  труда.  Компьютеризация  расчетов  с  потребителями  открывает  возможность  перехода  на  новые,  современные  формы  расчетов.

В  России  в  настоящее  время  государственная  информационная  система  в  энергосбережении  создается  и  функционирует  для  представления  физическим  лицам,  организациям,  органам  государственной  власти  и  органам  местного  самоуправления  актуальной  информации  о  требованиях  законодательства  РФ  об  энергосбережении  и  о  повышении  энергетической  эффективности  и  о  выдающихся  достижениях  в  области  энергосбережения  и  повышения  энергетической  эффективности  [4].

Также  решается  задача  обучения,  повышения  квалификации  и  непрерывной  профессиональной  подготовки  персонала.  Обучение  диспетчерского  персонала  ведётся  на  тренажерах  с  моделированием  ситуаций  на  реальных  объектах  энергосистемы.  Регулярное  использование  таких  средств  и  программ  тестирования  позволяет  значительно  повысить  эффективность  обучения.

Функция  информационных  технологий  особенно  велика  в  главных  отраслях  экономики  страны,  одной  из  которых  является  энергетика.  От  состояния  энергетики  зависит  экономика  и  положение  России  в  современном  мире,  и  будущее  энергетики  руководство  страны  неразрывно  связывает  с  ИТ.

Информационные  технологии  в  российской  энергетике  изменяются  так  же  стремительно,  как  и  сама  энергетика.  Относительно  недавно  информационные  технологии  использовались  в  основном  при  решении  практических  задач,  связанных  с  масштабным  энергетическим  строительством,  обеспечением  стабильной  и  надежной  работы  энергетических  предприятий,  но  сегодня  область  применения  компьютерных  технологий  в  электроэнергетике  стремительно  растёт.

ИТ  позволяют  настраивать  технологические  процессы  генерации,  распределения  и  потребления  электроэнергии  с  целью  снижения  потерь,  увлечения  прибыли  и  улучшения  финансовых  показателей  предприятия  и  др. 

В  данной  статье  я  рассмотрел  лишь  некоторые  аспекты  этой  сферы.  В  действительности  технологий,  улучшающих  электроэнергетику,  огромное  количество.  Некоторые  их  них  уже  внедрены  в  производство,  другие  же  находятся  в  стадии  разработки  и  имеются  только  в  виде  прототипов  и  в  ближайшее  время  мы,  возможно,  увидим  их  на  рынке.

В  настоящее  время  информационно-коммуникационные  технологии  играют  решающую  роль  не  только  в  электроэнергетике,  но  в  других  отраслях  промышленности.  Энергоэффективность,  развитие  технологий  «интеллектуальных  сетей»,  борьба  за  надежность  и  безопасность  энергоснабжения  —  сейчас  крайне  актуальны  как  для  нашей  страны  так  и  для  всего  мира.

Список  литературы:

1.Бурлакова  Н.Н.  Компьютерные  технологии.  Базовые  методы  и  средства.  Глава  8:  учеб.  пособие.  Вл.:  ДВГТУ,  2007  —  307  с

2.Гленн  Макдональд,  Кемерон  Кроти.  Цифровое  будущее.  //  Мир  ПК.  —  2000.  —  №  02.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://www.osp.ru/pcworld/2000/02/154676/  (дата  обращения  23.03.2013).

3.Лычко  А.Б.  ИКТ  в  управлении  объектами  электроэнергетики.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://ito.edu.ru/2008/MariyEl/II/II-0-40.html  (дата  обращения  23.03.2013).

4.Полякова  Марина.  Электроэнергетика:  старые  проблемы,  новые  реалии.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://www.osp.ru/cio/2011/12/13012299/  (дата  обращения  22.03.2013).

5.Применение  IT-технологий  в  Электроэнергетике.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://www.karma-group.ru/energy  (дата  обращения  23.03.2013).

6.Прохоров  А.  Итоги  тысячелетия,  столетия,  года.:  Компьютер  пресс.  —  2000.  —  С.  9—20.

7.Системный  подход  к  повышению  надежности  электроснабжения  потребителей  воздушных  ЛЭП.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://www.tavrida.ru/Product/VacuumRecloser_CalculationStation/RecloserPbaTel/  (дата  обращения  22.03.2013).

8.Шафрин  Ю.А.  Информационные  технологии:  учеб.  М.:  Лаборатория  Базовых  данных,  2000.  —  320  с.

9.Энергетика.  Материал  из  Википедии  —  свободной  энциклопедии.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://ru.wikipedia.org/wiki/Энергетика  (дата  обращения  23.03.2013).