8.6. SISTEME DE MONITORIZARE A CENTRALELOR … · 8.6. sisteme de monitorizare a centralelor...

Cap. 8. Centrale hidroelectrice 77

8.6. SISTEME DE MONITORIZARE A CENTRALELOR HIDROELECTRICE

8.6.1.Principii de bază Scopurile de bază ale sistemelor de conducere automată moderne din centralele hidroelectrice sunt: - Reglarea automată a turaţiei (frecvenţei) şi/sau puterii grupului energetic cunoscute sub denumirea de sisteme de reglare automată a vitezei (SRAV). - Reglarea automată a tensiunii generatorului cunoscute sub denumirea de sisteme de reglare automată a excitaţiei (SRAE). - Reglarea nivelului apei în lacul de acumulare şi a debitului turbionat, în funcţie de cerinţele amenajării. - Protecţia grupului hidroenergetic la avarii, defecte, fie pe partea electrică fie pe partea hidraulică [Basarab, 1995]. Aceste scopuri de bază sunt aceleaşi ca şi acum 100 de ani. Dar dezvoltarea sistemelor numerice permite în prezent implementarea unor funcţiuni suplimentare sistemelor de conducere a amenajărilor hidroenergetice, în scopul creşterii eficienţei exploatării resurselor hidroenergetice şi a producerii de energie. Dintre aceste funcţiuni suplimentare se menţionează: - Optimizarea întregului sistem pentru asigurarea disponibilităţii şi eficienţei ridicate a grupului hidroenergetic urmărind reducerea costurilor de producţie a energiei electrice. - Optimizarea pe termen lung a ansamblurilor de hidrocentrale ce funcţionează pe cursul aceleaşi ape în scopul producţiei maxime de energie electrică. - Controlul general al echipamentelor centralei şi monitorizarea funcţionării de la un dispecer local sau central. - Pornirea şi oprirea automată de la distanţă şi alegerea numărului optim de agregate în funcţiune. Componenţa şi funcţiunile sistemelor de conducere depind de o serie de factori cum ar fi: tipul centralei, căderile nete ale amenajărilor, debite turbionate, tipurile de turbine, puterea grupurilor şi încadrarea acestora în amenajarea hidroenergetică şi în sistemul energetic. Nu se poate asigura o structură unitară a acestor sisteme. În continuare se vor prezenta câteva structuri de sisteme de conducere şi monitorizare pentru anumite categorii de amenajări hidroenergetice cu referiri la centralele din România. 8.6.2. Avantajele automatizării în hidroenergetică Centralele hidroelectrice permit un grad înalt de automatizare astfel încât să se asigure automat următoarele acţiuni: - Pornirea şi oprirea automată de la distanţă sau printr-un programator orar local, pentru asigurarea cerinţelor de putere activă sau reactivă în sistemul energetic, alegerea numărului optim de agregate în funcţiune pe o amenajare hidroenergetică şi repartiţia economică a sarcinii între agregate cu reducerea timpilor de funcţionare în gol; - Pornirea rapidă a grupului hidroenergetic, realizarea operaţiilor de sincronizare şi cuplare la sistemul energetic, fără a fi nevoie de pregătiri suplimentare de ordinul orelor precum în cazurile grupurilor termoenergetice, fapt ce asigură încărcarea rapidă la puterea nominală pentru acoperirea cerinţelor strigente de putere în sistemul energetic, în caz de oprire accidentală a altor grupuri, fără sacrificarea nivelului de frecvenţă; - Evitarea funcţionării în gol a hidroagregatelor, diminuându-se consumul energetic al instalaţiilor de servicii proprii, grupul putând fi repornit, atunci când este nevoie într-un timp extrem de scurt comparativ cu grupurile termoenergetice; - Sistemele de protecţie şi control automat al grupurilor hidroenergetice permit detectarea în timp util a abaterilor de la regimul nominal de funcţionare şi asigură punerea în

78 CONDUCEREA AUTOMATĂ A PROCESELOR INDUSTRIALE - vol. II

funcţiune a echipamentelor de rezervă sau scoaterea din funcţiune a echipamentului afectat cu evitarea avariilor; - Având în vedere faptul că, în sistemul energetic naţional (SEN) există o serie de centrale hidroelectrice (CHE) de mare putere cu lac de acumulare (CHE Lotru-Ciunget-510MW, Râul Mare Retezat - Clopodiva - 350MW, Vidraru-Argeş-220MW, Sebeş-350MW, Bicaz-210MW) există posibilitatea cuplării rapide a hidroagregatelor oprite, în cazuri de avarie în alte centrale, rezolvând problema deficitului de putere activă din SEN, pentru restabilirea echilibrului dintre putere consumată/generată şi aducerea frecvenţei la valoarea nominală. Anumite centrale hidroelectrice pot fi programate pentru injecţia de putere reactivă în sistem în scopul menţinerii factorului de putere (cos ϕ ) în domenii impuse şi în acest caz, aceste centrale trebuie prevăzute cu un înalt grad de automatizare. În scopul atingerii acestor aspecte în automatizarea grupurilor hidroenergetic, sarcinile sistemului automat pot fi împărţite în trei mari categorii: a) Asigurarea cerinţelor interne pentru siguranţa grupului hidroenergetic, manevrabilitatea acestuia, controlul şi siguranţa amenajării hidroenergetice (lac de acumulare, conducte de transfer, conductă forţată, sisteme de evacuare a apei, eventual sisteme de repompare) precum şi controlul serviciilor proprii. b) Menţinerea echilibrului putere produsă - putere consumată cu asigurarea valorilor impuse pentru frecvenţa şi tensiunea în sistemul energetic. c) Funcţionarea la regim nominal economic a sistemului energetic în totalitate prin distribuţia optimă a puterilor între centralele electrice din sistem, transportul economic la distanţă şi menţinerea în limite date a sarcinii transformatoarelor şi liniilor de transport. Rezolvarea rapidă a sarcinilor de sistem prevăzute la punctele b şi c poate fi asigurată de controlul automat complex al centralelor hidroelectrice în special prin sistemele de reglare automată a excitaţiei SRAE (asigurând reglarea tensiunii în sistem) şi prin sistemele de reglare automată a vitezei SRAV (asigurând reglajul de frecvenţă). SRAE asigură creşterea stabilităţii funcţionării în paralel a CHE cu SEN şi favorizează restabilirea rapidă a tensiunii în reţea în urma scurtcircuitelor ce pot apare pe liniile de transport şi distribuţie a energiei electrice. SRAV asigură conservarea frecvenţei în SEN şi controlul turaţiei agregatelor pentru evitarea regimurilor tranzitorii periculoase (supra şi sub turaţie) O centrală hidroelectrică este prevăzută cu următoarele sisteme de comandă, reglare şi protecţie: - Sistem de pornire/oprire automată a grupului (prin apăsarea unui buton de pornit/oprit); - Sistem de sincronizare automată şi cuplare la sistemul energetic; - Sistem de reglare automată a vitezei (turaţiei) grupului (SRAV); - Sistem de reglare automată a excitaţiei generatoarelor sincrone (SRAE); - Sistem de reglare automată a nivelului apei în lacul de acumulare şi a puterii CHE; - Sisteme de protecţie automată a echipamentelor electrice şi mecanice din centrală; - Sisteme de detecţie şi stingere automată a incendiilor; - Sisteme de ungere automată a lagărelor hidroagregatelor; - Sisteme de frânare/ridicare automată a rotoarelor hidroagregatelor; - Sisteme de comandă de la distanţă a vanelor şi stăvilarelor; - Sisteme de monitorizare a nivelurilor apei şi a debitelor în diverse puncte ale amenajării hidroenergetice; - Sisteme de anclanşare automată a rezervei (AAR) şi reanclanşare automată rapidă (RAR). Gradul de automatizare al unei CHE, mai avansat sau mai simplu este dictat, din faza de construcţie şi se alege funcţie de regimurile de lucru prevăzute de proiectant şi de rolul acesteia în sistemul energetic.


8.6.3. Principii funcţionale ale Sistemele de monitorizare şi control în CHE Sistemul de control automat al CHE cuprinde o serie de echipamente grupate pe sarcini şi funcţiuni specifice pentru asigurarea controlului permanent a tuturor instalaţiilor şi protecţia acestora în cazul depăşirii limitelor normale de lucru. Aceste echipamente sunt grupate în două categorii mari: echipamente aferente fiecărui grup hidroenergetic şi echipamente aferente conducerii centralei în ansamblu. a)Sisteme de control automat al grupurilor hidroenergetice În figura 8.57 se prezintă structura şi funcţiunile sistemului de control al unui grup hidroenergetic ce asigură semnalizarea şi protecţia grupului şi controlul reglării automate a parametrilor grupului şi a instalaţiilor auxiliare aferente grupului.

Sistem de control Agregat turbină-generator

Control Vană Operativă

Regulator turaţie grup (RAV)

Regulator excitaţie (RAE)

Frânare rotor

Ridicare rotor

Automatizări secvenţiale centrală

Monitorizare parametrii mecanici-hidraulici -măsură

Monitorizare parametrii electrici-măsură

Comandă regimuri de funcţionare, consemne

Sincronizare, cuplare rotor

Control termic

Monitorizare, debite, nivel de apă

Reglare ulei de ungere (presiune, temperatură)

Control apă de răcire

Control aer comprimat

Comandă întrerupător de putere

Instalaţie pentru comandă de la distanţă

Sisteme de calcul pentru achiziţia şi prelucrarea datelor

Sisteme de semnalizări centrale

Protecţii parametrii mecano-hidraulici

Protecţii parametrii electrici

Fig. 8.57. Sisteme de control al grupului hidroenergetic

Monitorizare conductă forţată


În fig. 8.58. se prezintă structura şi funcţiunile unui sistem de control al CHE.

Instalaţii generale ale CHE

GHE 1

GHE 2

GHE n

Servicii auxiliare c.a.

Servicii auxiliare c.c.

Instalaţii de formare tensiuni

operative

Instalaţii avertizare incendii

Control spargere conductă

forţată

Automatizarea trecerii în rezervă turnantă

Telecomunicaţii interne

Instalaţii

Iluminat

Încălzire

Ventilaţie

Climatizare

PSI hidranţi, apă pulverizare

Semnalizări centrală

Servicii tehnice apă-aer

TIF-Telefonie de înaltă frecvenţă

pe linie

Calcul consemn

P şi Q

Control niveluri apă

Control priză (grătar) apă

Înregistrare cronologică defecţiuni

Reglaj hidraulic (cascadă)

Conducere operativă dispecer

Control reglaj frecvenţă-

putere

Fig. 8.58. Sisteme de conducere al CHE

GHE – Generator hidroelectric

Automatizare complexă şi comanda

de la distanţă


În fig. 8.59 este prezentată structura şi funcţiunile sistemului de achiziţii de date de la elementele componente ale grupului hidroenergetic pentru partea mecanohidraulică iar în fig. 8.60 pentru partea electrică.

Sistem de achiziţie de date - partea mecano-hidraulică

Temperaturi - Generator - Lagăre agregat - Ulei de reglaj - Ulei de ungere

Nivel - Apă bief amonte - Apă bief aval - Ulei reglaj - Apă răcire - Epuismente

Turaţii - Turaţii agregat - Accelerare apă în conducta forţată

Presiuni - Apă în conducta forţată - Aer comprimat acţionare - Apă răcire - Ulei ungere - Ulei reglaj - Apă stingere incendii

Debite -Debit turbionat -Ulei ungere -Apă răcire

Poziţii - Vană operaţională - Vană nod presiune - Vană baraj - Aparat director - Limitator deschidere - Vană apă răcire - Dispozitiv de sarcină

Vibraţii -Elemente agregat

Fig. 8.59. Sistem de achiziţie de date

Sisteme de achiziţie de date - Partea electrică

Generator - Putere activă - Putere reactivă - Energie activă - Energie reactivă - Frecvenţă - Tensiune - Curent stator - Tensiune excitaţie - Curent excitaţie

Servicii auxiliare c.a - Curent-bare - Tensiune bare - Putere activă - Putere reactivă c.c - Curent baterie şi redresoare - Tensiune bare - Control izolare

Staţie trafo - Energie activă - Energie reactivă - Parametrii sincronizare - Parametrii trecerii grupului în rezervă turnante - Curent linii - Tensiuni linii - Frecvenţa bare

Poziţii aparataj - Întreruptoare - Separatoare - Contactoare

Fig. 8.60. Sistem de achiziţie de date – partea electrică


Toate aceste echipamente sunt dispuse pe hidroagregat sau în dulapurile sau pupitrele din sala de comandă. Dispunerea lor permite accesul direct al operatorilor atât la aparatele indicatoare cât şi la echipamentele de manevră şi comandă. Echipamentele din camera de comandă permit realizarea următoarelor funcţiuni: - Comanda de la distanţă a grupurilor din CHE; - Comanda staţiilor de medie şi înaltă tensiune; - Comanda vanei operative de la nodul de presiune; - Centralizarea informaţiilor transmise dispeceratului energetic de care aparţine centrala şi operatorii din centrală; - Centralizarea informaţiilor de la sesizoarele de incendiu; - Supravegherea centralizată a instalaţiilor din centrală şi echipamentele exterioare; - Comanda stavilelor barajului pentru evacuarea surplusului de apă sau a materialelor ce plutesc la suprafaţa lacului. Centrala electrică “Porţile de Fier I” are camere de comandă suplimentare pentru staţia electrică şi pentru navigaţia pe Dunăre în zona cazanelor. 8.6.4. Sisteme de protecţie şi comandă de la distanţă a echipamentelor CHE Pentru funcţionarea sigură şi economică a centralelor hidroelectrice este necesară măsurarea permanentă a parametrilor hidrodinamici ai circuitului apei şi a parametrilor mecanici şi electrici ai hidroagregatului, compararea valorilor acestora cu limitele impuse de funcţionare şi activarea sistemelor de semnalizare şi protecţie în cazul depăşirii limitelor de avarie. Se vor prezenta cele mai importante acţiuni de monitorizare a instalaţiilor din centralele hidroelectrice. a) Monitorizarea nivelului apei Funcţionarea sigură şi economică a centralei implică şi cunoaşterea nivelului apei în circuitul hidraulic dintre lacul din amonte şi lacul sau zona de evacuare şi anume: - nivelul apei în amonte de baraj, în camerele de încărcare (sau castelul de echilibru), la prize şi verificarea încadrării acestora în limitele minime şi maxime stabilite pentru regimul de funcţionare al centralei. Acest lucru este necesar pentru prevenirea unor inundaţii (interne sau externe centralei) şi pentru evitarea fenomenelor de aspiraţie de aer în turbină; - nivelul apei în amonte şi aval de CHE în scopul asigurării exploatării optime a centralei (asigurarea căderii nete maxime) şi pentru regularizarea cursului captării în situaţii metereologice critice (ploi sau secetă). Controlul nivelului apei în diversele puncte ale centralei se realizează prin comanda manuală sau automată a vanelor şi stăvilarelor montate la turbină şi la deversor. Măsurarea nivelului apei în diverse puncte ale circuitului apei se realizează cu traductoare de nivel realizate cu flotor, imersor, senzor de presiune hidrostatică sau emiţător receptor de ultrasunete. Adaptorul traductorului asigură conversia semnalului senzorului de nivel în semnal electric analogic sau numeric ce se transmite la distanţă, la indicatoarele din tabloul de comandă şi la sistemele de reglare, semnalizare şi protecţie.

În literatura de specialitate şi în documentaţia tehnică, aceste traductoare sunt denumite telelimnimetre. Transmisia la distanţă a semnalului se poate realiza prin cablu separat, prin curenţi purtători de înaltă frecvenţă utilizând ca suport liniile de medie sau înaltă tensiune ale amenajării hidroenergetice, semnale radio sau GSM pentru transmisii la distanţe mari pentru centralele izolate. b) Monitorizarea conductelor de apă Datorită presiunilor hidrostatice sau dinamice mari pot apare spargeri ale conductei forţate sau ale galeriei de aducţiune. Aceste spargeri pot aduce avarii importante în centrala hidroelectrică sau în amenajarea hidroenergetică. Monitorizarea are rolul de a declanşa


sistemul de protecţie ce va bloca accesul apei în conducta forţată prin închiderea vanei din nodul de presiune şi/sau în galeria de aducţiune, prin închiderea vanei poartă sau a batardoului de la intrarea în galerie (vezi figura 8.61).

Pentru asigurarea acestei protecţii sunt necesare măsurători ale debitelor în conducta forţată şi galeria de aducţiune şi a presiunilor în diversele puncte ale traseului hidraulic şi compararea lor cu valorile precalculate sau măsurate în diverse regimuri de lucru a hidroagregatelor. Trebuie să se ţină cont de faptul că uzual pot exista două sau mai multe grupuri hidroenergetice alimentate din aceeaşi conductă forţată.

Aceste grupuri pot fi în stare oprită, pornire şi mers în gol până la realizarea

sincronizării şi cuplarea la SEN, funcţionare în plină sarcină, funcţionare în regim de aruncare de sarcină (decuplare bruscă de la SEN în regim de avarie) şi în regim de compensator sincron. De asemenea, se are în vedere faptul că fiecare grup se poate afla, independent de celelalte în oricare din aceste regimuri.

Pentru proiectarea sistemului de protecţie se stabilesc treptele de activare a protecţiei în funcţie de debitul de apă în conducta forţată. Se va prezenta ca exemplu un sistem hidroenergetic pentru o centrală cu 2 hidroagregate. Se determină debitul QS existent în conducta forţată atunci când ambele grupuri sunt în funcţiune la sarcină nominală. Treptele de declanşare a protecţiei se vor stabili astfel:

( ) SQQ 33,001 ÷= pentru grupurile 1+2 oprite ( ) SQQ 66,033,02 ÷= pentru un grup în funcţiune şi unul oprit ( ) SQQ 2,166,03 ÷= pentru ambele grupuri în funcţiune

SQQ 2,14 > pentru orice situaţie Pentru realizarea protecţiei se măsoară permanent turaţia şi puterea activă a grupului şi se determină regimul în care se află acesta, iar sistemul de protecţie stabileşte debitul de comparaţie Q1, Q2, Q3, sau Q4. Se compară debitul real Q măsurat în nodul de presiune cu valoarea Qi stabilită anterior şi sistemul de protecţie decide integritatea sau nu a conductei forţate.

∆P3 Casă vane conductă

Castel de echilibru

Fig.8.61. Sisteme de acţionare şi de măsurare pe circuitul hidraulic al centralei

∆Pcf Casă vane priză

∆P2

Cădere netă Cădere

brută

Lac de acumulare

HB

Vană admisie turbină

H

v2/2g z

Canal de fugă

Generator

v

3 1 2

Conductă forţată

∆P1 1- Senzori de debit şi presiune 2- Vană priză 3- Vană conductă forţată 4- Senzor nivel lac acumulare 5- Senzor nivel lac aval 6- Turbină

5

4

6


Sistemul de protecţie la spargerea conductei forţate este format din două subsisteme: sistemul de protecţie maximală şi sistemul de protecţie diferenţială. b.1. Sistemul de protecţie maximală. În funcţie de tipul de turbină folosit, din relaţiile de calcul prezentate în subcapitolul 8.3.5 se poate determina debitul turbionat în funcţie de puterea electrică debitată de grupul hidroenergetic şi turaţia turbinei. Protecţia maximală se bazează pe acest principiu, conform schemei hidraulice din figura 8.61. Cu un traductor de presiune diferenţială TE3DM se măsoară debitul total prin galeria forţată înainte de vana principală a conductei forţate. Se măsoară, de asemenea turaţia fiecărei turbine cu un traductor de turaţie (uzual un tahogenerator) şi puterea activă debitată în reţea de generator. Aceste semnale se introduc într-un bloc de calcul ce permite determinarea debitului turbionat prin turbină. Blocul sumator Σ1 realizează suma debitelor Q1 şi Qn turbionate prin turbinele cuplate la aceeaşi conductă forţată. Semnalul sumă se compară în blocul de scădere Σ2 cu debitul total dat de traductorul de debit TF din conducta forţată. În cazul în care la ieşirea blocului diferenţial abaterea este mai mare decât o valoare impusă, blocul comparator activează circuitele de semnalizare a operatorilor şi se comandă închiderea vanei principale de admisie a apei în conducta forţată şi respectiv oprirea grupurilor. b.2. Protecţia diferenţială Această protecţie se aplică atât la conducta forţată cât şi la galeriile de aducţiune. În acest caz se montează un traductor de debite în amonte TF şi unul în aval de zona controlată TF1. Un element de scădere Σ3 realizează diferenţa semnalelor celor două traductoare, diferenţa este nulă în cazul normal de funcţionare (conductă fără pierderi). În cazul în care diferenţa este mai mare decât o valoare impusă se activează blocul comparator care semnalizează preventiv personalul iar dacă această diferenţă persistă se comandă închiderea vanelor VI din amonte de circuitul de conductă controlat şi apoi se declanşează procedurile de oprire a grupurilor. Schema se poate combina cu schema de protecţie maximală aşa cum se observă în figura 8.62.

G1

G2 TF1

TF

Σ3

Σ2

Grup 1

Pa

Pa

n

n

Grup 1

Bloc de calcul

Bloc de calcul

Σ1

Q1

Q2

∆Q BC Prot Max

BC Prot Dif

∆Q

Qcalculat

Qmăsurat priză

Qmăsurat turbine

Fig. 8.62. Protecţie maximală şi diferenţială la spargerea conductei forţate

Semnalizare preventivă

Comandă vană închidere VI

VI


8.6.5. Sisteme SCADA – Control, Supervizare şi Achiziţie de date pentru hidrocentralele amenajate pe cursul unei ape Aşa cum s-a arătat în subcapitolul 8.1 o amenajare hidroenergetică cuprinde un lac de acumulare principal, cu capacitate mare de stocare a apei, ce colectează apele curgătoare şi pluviale de pe versanţii munţilor ce alimentează centrala hidroelectrică principală construită în zona ce permite exploatarea configuraţiei terenului pentru a asigura maxim de cădere hidraulică şi minim de pierderi energetice pe conductele de transport a apei. În aval de această centrală se construieşte o cascadă de hidrocentrale de putere mai mică ce utilizează debitul de apă al centralei din aval la care se mai adaugă apa captărilor secundare dintre cele două centrale. Aceste centrale, denumite centrale pe firul apei, au un lac de acumulare cu capacitate mică de stocare, o cădere brută uzual mică şi în care puterea debitată este funcţie de debitul primit de la centrala din aval. Este clar, în acest caz, că apare necesitatea implementării unui sistem de tip SCADA, pentru corelarea funcţionării ansamblului de hidrocentrale construite în cascadă pe firul unei ape, în scopul utilizării la maxim a energiei hidraulice disponibile în orice moment de timp. Un asemenea sistem trebuie organizat într-o structură distribuită ierarhizată pe trei niveluri funcţionale şi anume: [I.C.Felix] -Nivelul 1 – cuprinde sistemele SCADA de la fiecare centrală hidraulică în parte ce monitorizează sistemele de reglare, comandă de la distanţă şi protecţie la fiecare grup în parte. -Nivelul 2 – cuprinde sistemul SCADA din camera de comandă a dispecerului energetic al cascadei de hidrocentrale. - Nivelul 3 – cuprinde sistemul SCADA al dispecerului energetic al zonei energetice (off-Site) Uzual, Nivelul 2 şi Nivelul 3 formează o structură integrată de echipamente de calcul grupate în aceeaşi clădire. Se vor prezenta în continuare Arhitectura şi funcţiunile unui sistem SCADA pentru un ansamblu de hidrocentrale construite pe firul unei ape. Schemele şi ecranele din această aplicaţie au avut ca sursă „Sistemul de control, supervizare şi achiziţie de date ( SCADA) al cascadei de hidrocentrale de pe Oltul mijlociu” realizat de ICE Felix- Fabrica de calculatoare S.A-Bucureşti (material documentar utilizat cu acordul societăţii ICE-Felix). a) Sisteme SCADA la nivelul Centralei Hidroelectrice Arhitectura sistemului informatic de proces la nivelul centralei hidroelectrice este prezentat în figura 8.63 şi cuprinde consola operator, serverul SCADA si serverul de date istorice care rulează pe acelaşi calculator.

Schema de principiu a sistemului informatic de proces la nivelul centralei hidroelectrice este prezentat în figura 8.63. (prelucrată după sistemul SCADA al unei centrale hidroelectrice pe Oltul mijlociu - produs de ICE-Felix S.A. Bucureşti) cuprinde consola operator, serverul SCADA şi serverul de date istorice care rulează pe acelaşi calculator. Sistemul informatic de proces se cuplează la calculatorul de automatizare existent, realizat cu echipamente de calcul numerice prin intermediul reţelei Ethernet şi asigură un sistem SCADA la nivelul centralei hidroelectrice. Acestea din urmă pun la dispoziţie datele prin intermediul unui server OPC la care serverul SCADA se cuplează ca şi client.

De asemenea, sistemul asigură integrarea centralelor de protecţie termică, a contoarelor electrice inteligente conform cu standardul IEC1107 şi a altor traductoare şi/sau module electronice inteligente (IED) instalate la nivel CHE şi care sunt integrate în structura de conducere prin intermediul unor legături seriale în standard RS 422/485.


Sistemul SCADA la nivelul centralei hidroelectrice conţine următoarele module: * Consola operator. Consola operator/serverul SCADA/serverul de date istorice sunt

realizate cu un calculator uzual în standard IBM cu două monitoare VGA cu cristale lichide, fapt ce asigură imunitate la nivelul afişării contra câmpului electromagnetic din centrala hidroelectrică. Sistemul se cuplează cu calculatorul ce asigură funcţiunile de reglare automată a parametrilor grupurilor hidroagregatelor, prin intermediul unei reţele locale Ethernet. Protocolul folosit este TCP/IP. Sistemul de operare folosit este Windows 2000, Windows XP sau chiar Windows NT. Pentru dezvoltarea aplicaţiei se folosesc pachete software tip SCADA (exemplu standard iFIX) iar driverele folosite vor fi de tip OPC. Consola operator comunică cu sistemul SCADA implementat la dispecer şi căruia îi furnizează date. Sistemul SCADA folosit permite utilizatorului să-şi dezvolte propriile ecrane de aplicaţie, să-şi definească variabile în baza de date, să elaboreze rapoarte, să definească şi să modifice drepturile de acces la informaţie, să memoreze istoria unor anumite valori. În principiu consola operator este un nod SCADA şi poate îndeplini funcţii specifice.

* Calculatorul de automatizare. Asigură funcţiunile de reglare automată a grupurilor hidroenergetice şi are următoarele caracteristici generale:

- Calculatorul de automatizare are o arhitectură deschisă şi permite atât procesarea distribuită cât şi centralizarea datelor;

- Are capacitatea de a procesa volumul de date necesar aplicaţiei de comandă şi control grupurilor hidroenergetice;

- Prezintă o arhitectură modulară, care permite extinderea în viitor; - Operare robustă ce asigură faptul că defectarea unui modul periferic nu blochează

funcţionarea sistemului şi toate modulele periferice sunt conectabile la două magistrale comune de proces;

- Permite înlocuirea modulelor prin scoaterea acestora în timpul funcţionării; - Asigurarea conectării punctelor de I/O din proces în dulapul de echipamente;

Fig. 8.63. Arhitectura sistemului SCADA la nivelul unei centrale hidroelectrice

Modem Radio

GRUP 1

GRUP 2

Servicii

Auxiliare

Centrală Protecţie termică, traductoare şi module inteligente

Contoare

Comunicaţii prin Server OPC

Switch Ethernet

Staţie Operator Server SCADA

Date istorice Imprimantă

Protocol MODBUS RS-485

Protocol MODBUS RS-485

Monitorizare Tensiuni bare de

Alimentare

Modem Telefonic

Puls Mesage NMEA

Sincronizare Server

Ceas cSP-NTP Sincronizare

Satelit Ceas mGPS

Ceas afişare

Calculator DAS Automatizare


- Prezintă capacitatea de autotestare a sistemului în timpul funcţionării; - Software-ul de aplicaţie este rezident atât pe suport magnetic cât şi pe disc FLASH; - Sistemul de operare de timp real din familia UNIX (QNX) include protocolul

TCP/IP şi permite procesarea distribuită a aplicaţiei la nivelul unui grup de calculatoare legate într-o reţea locală Ethernet;

- Asigură comunicarea cu modulele distribuite de I/O cu diverse protocoale: IEC 1107 pentru contoare inteligente, MODBUS (serial şi TCP/IP) ;

- Indicatori luminoşi (LED) la nivelul fiecărui modul, ce indică activitatea modulului, starea intrărilor/ieşirilor şi starea de alarmă (în funcţie de tipul modulului).

Sistemul trebuie să fie supus testelor de compatibilitate electromagnetică, perturbaţii radioelectrice, imunitate pentru echipamente montate în staţii electrice - medii industriale, teste de perturbaţii la impulsuri de înaltă frecvenţă, şocuri mecanice şi şocuri de înaltă frecvenţă.

* Calculatorul de automatizare. Constă dintr-o unitate centrală şi un număr de module periferice inteligente care au propria capacitate de procesare. Modulele periferice asigură procesarea locală a informaţiei. Sistemul permite atât configuraţii centralizate cât şi culegerea de date în mod distribuit. Calculatorul de automatizare permite administrarea programului de aplicaţie de la distanţă cum ar fi oprirea/pornirea aplicaţiei, descărcarea unei noi versiuni a aplicaţiei, efectuarea de comenzi la nivelul sistemului de operare, etc. Calculatorul de automatizare permite integrarea de dispozitive inteligente de I/O, cum ar fi contoare electronice, protecţii termice hidroagregat, etc. El acceptă de asemenea sincronizarea standard a ceasului de timp real prin GPS.

b).Aplicaţia SCADA la nivelul CHE Aplicaţia SCADA la nivelul CHE permite operatorului să vizualizeze situaţii

energetice şi date achiziţionate din proces, să editeze, să vizualizeze şi să tipărească rapoarte de tură, să vizualizeze şi să confirme mesaje de alarmă.

În continuare vor fi descrise principalele elemente ale acestei aplicaţii: b.1. Bara de control a aplicaţiei. Este prezentă tot timpul în partea de sus a ecranului

şi afişează informaţii generale despre aplicaţie (numele utilizatorului curent, data şi ora, numele ecranului deschis la un moment dat) şi permite controlul aplicaţiei (selectarea ecranului curent, schimbarea utilizatorului curent şi închiderea aplicaţiei).

Din caseta de selecţie "ECRAN" se selectează ecranul care se doreşte să fie vizualizat. Butonul "Login" permite schimbarea utilizatorului curent. Aceasta se realizează apăsând butonul, ceea ce duce la deschiderea unei casete de dialog în care se apasă butonul "Logout" pentru ca utilizatorul curent sa părăsească aplicaţia, apoi noul utilizator îşi va introduce numele şi parola, apoi va apăsa butonul "Login". Butonul "Alarme" selectează fereastra cu alarme. Butonul "Ieşire" închide aplicaţia. Aplicaţia se va închide doar dacă utilizatorul curent este administratorul aplicaţiei.

b.2. Ecranul sinoptic al CHE. Ecranul sinoptic al CHE prezintă operatorului, într-o

formă condensată, principalele mărimi operaţionale ale hidrocentralei. Acestea sunt: puterile active şi reactive generate de grupuri, starea întreruptoarelor, frecvenţa reţelei, mărimi legate de nivelul apei în baraj.

Fig. 8.64. Bara de control a aplicaţiei la Sistemul SCADA al unei centrale hidroelectrice


b.3. Ecranul de alarme. Conţine un tabel cu ultimele alarme din sistem, ordonate după dată şi oră, în ordine descrescătoare. Fiecare linie din tabel reprezintă o alarmă, şi conţine data şi ora la care a apărut, mesajul alarmei şi tipul ei. Culoarea de fond a fiecărei alarme indică dacă alarma este confirmată sau nu, sau dacă este anulată sau nu, conform legendei din partea de jos a ecranului. Dacă se dă click pe semnul plus (+) –informaţii suplimentare din dreptul unei alarme vor apărea şi alte informaţii legate de acea alarmă: dacă este anulată, ora la care s-a anulat, dacă este confirmată, ora la care s-a confirmat şi numele persoanei care a confirmat alarma În partea de sus a ferestrei apar câteva elemente de control prin care se pot filtra alarmele care apar în tabel. Se pot selecta doar alarmele neconfirmate, neanulate, sau cele de tip (AVARIE, PREVENTIV sau INFO). Se poate face o filtrare a alarmelor dintr-o anumită perioadă de timp, sau a celor confirmate de o anumită persoană. Pentru confirmarea unei alarme se folosesc cele doua butoane de confirmare. Numele persoanei care face confirmarea şi data şi ora la care se face confirmarea vor apărea în tabel în coloanele corespunzătoare.

Fig. 8.65. Ecranul sinoptic al CHE

Fig. 8.66. Ecranul de alarme


b.4. Ecranul de Tipărire Rapoarte.Acest ecran afişează şi listează rapoartele întocmite de operatori. Din căsuţa de selecţie "Raport" se selectează raportul dorit, iar din căsuţa de selecţie "Data" se alege ziua pentru care se afişează raportul. Butonul "Editare" permite trecerea în fereastra de Editare Rapoarte. Tipărirea raportului se face apăsând pe butonul de imprimare din colţul din stânga sus al raportului. Se poate selecta şi nivelul de zoom pe raport din căsuţa de selecţie din partea de sus a raportului.

Fig.8.67. Ecranul de Tipărire Rapoarte

Cele 2 rapoarte disponibile sunt: * Raport indexuri energie se face pentru un interval de 24 ore, din oră în oră, de la

ora 00:00 a zilei anterioare până la ora 00:00 a zilei curente. În raport apar energiile activă şi reactivă, primită şi predată pe liniile de 110kV, energia activă şi reactivă produsă de cele 2 hidroagregate şi energiile active consumate pe circuitele interne SI de 20/0,4kV şi 10,5/0,5kV.

* Raport operativ se face pentru un interval de 24 ore care cuprinde 2 schimburi complete, adică de la ora 07:00 a zilei anterioare până la ora 07:00 a zilei curente. Raportul operativ include următoarele 3 rapoarte: - Raportul despre centrală, acumulare şi cele 2 hidroagregate, în care apar valorile mărimilor la fiecare oră, pe toata durata intervalului de 24 ore; - Raportul despre Parametrii meteo şi hidro ai acumulării, în care apar valorile mărimilor la ora 14:00 a zilei anterioare şi la ora 06:00 a zilei curente; - Raportul despre Date hidroagregate, servicii proprii şi staţii, în care apar valorile mărimilor la sfârşitul celor 2 schimburi, adică la ora 19:00 a zilei anterioare şi la ora 07:00 a zilei curente.

Datele din rapoarte se completează urmând instrucţiunile de Editare Rapoarte.


b.5. Ecranul de Editare Rapoarte. Permite modificarea valorilor pentru toate rapoartele. Selectarea raportului dorit se face din căsuţa de selecţie "Raport", iar data şi ora pentru care se vor edita valorile se selectează din căsuţele "Data" şi respectiv "Ora". Coloanele din tabel au următoarele semnificaţii: numele mărimii, valoarea achiziţionată din sistem a mărimii, valoarea propusă de operator pentru mărime, data şi ora la care a fost propusă valoarea mărimii şi numele celui care a propus valoarea.

Fig.8.68. Ecranul de Editare Rapoarte

În locul numelui celui care a propus valoarea pot sa apară alte texte, care au următoarele semnificaţii:

Normal PROCES - mărimea a fost achiziţionată din sistem şi nu i-a fost modificată valoarea de către operator,

Normal- mărimea nu a fost achiziţionată şi nici nu i-a fost dată o valoare de către operator,

CALCULAT - pentru raportul cu Date Hidroagregate, Servicii Proprii şi Date Staţii, mărimea a fost calculată pe baza informaţiilor salvate şi nu a fost modificată de operator.

Editarea valorii mărimii se face în felul următor: Se selectează raportul, ora şi data pentru care se doreşte editarea valorilor. Dacă există valori în baza de date pentru mărimile din raport, la ora şi data selectate, acestea vor apărea în tabel, iar dacă nu există, în tabel nu va apărea nimic. În acest moment valorile nu pot fi modificate. Dacă se doreşte modificarea valorilor, sau dacă ele nu există şi se doreşte introducerea lor se apasă butonul "Start Editare". Aceasta determină recalcularea valorilor pentru mărimile existente sau introducerea lor cu valoarea 0 în tabel pentru cele care nu existau. În acest moment se pot modifica valorile mărimilor din raport. Modificarea se face prin selectarea celulei din coloana "Valoare propusă" din dreptul mărimii dorite şi introducerea noii valori.

Culorile de fond ale celulelor sau liniilor din tabel indică starea valorii mărimii respective, conform legendei din partea de jos a ecranului. Tabelul din partea din dreapta jos a ecranului conţine istoricul mărimii selectate în tabelul principal în ultimele 2 săptămâni. Valorile apar în acest tabel doar atunci când în tabelul principal celula curentă este din coloana "Valoare propusă". Coloanele din acest tabel reprezintă datele şi orele la care există valori salvate pentru mărimea selectată, valoarea achiziţionată, valoarea propusă şi valoarea finală a mărimii şi persoana care a propus valoarea. Butonul "Afişare" face comutarea în ecranul de Vizualizare Rapoarte, iar butonul "Listare" permite listarea directă la imprimantă a raportului selectat, fără a mai trece prin ecranul de vizualizare.


b.6. Ecranul de Indexuri Energie. Acest ecran afişează indexurile de energie. Pe primul rând apar valorile curente ale indexurilor, iar pe următoarele rânduri apar valorile anterioare salvate în baza de date, din ultimele 6 ore, la ora fixă. Indexurile sunt salvate la începutul fiecărei ore, după minutul 1 al orei în curs de îndată ce valoarea a fost achiziţionată de la contor. Pentru mărimi instantanee (de ex. Puteri) este salvată prima valoare achiziţionată din ora curentă. Reîmprospătarea pe ecran a valorilor salvate se face automat, la interval de 1 minut.

Fig.8.69. Ecranul de Indexuri Energie

b.7. Ecranul de Salvare Date (BackUp). Permite exportul datelor salvate din baza de

date în fişiere text. Opţional datele din baza de date se pot şterge, iar fişierele text în care au fost exportate se pot arhiva. Exportul se face astfel: se selectează tabela dorită din căsuţa de selecţie "Tabela", şi se bifează opţiunile de ştergere sau arhivare, dacă se doreşte acest lucru. Dacă a fost selectată o tabelă cu informaţii salvate de-a lungul timpului, va apărea o căsuţă în care trebuie să se specifice vechimea datelor care vor fi exportate. În căsuţa "Fişier destinaţie" trebuie dat numele fişierului în care se vor exporta datele. Aplicaţia propune un nume care conţine numele tabelei şi data la care s-a făcut exportul, cu extensia ".text". Calea

fişierului nu se poate modifica şi ea este subdirectorul "APP/BKP/" din directorul în care a fost instalată aplicaţia. Nu se pot exporta date într-un fişier care exista deja, dacă se încearcă acest lucru aplicaţia generează un mesaj corespunzător. În partea de jos apare un mesaj care indică numărul de înregistrări din tabela care au fost selectate pentru a fi exportate. Exportul se face prin apăsarea butonului Executa, după ce s-au specificat parametrii de selecţie şi opţiunile dorite.

Fig. 8.70.Ecran Salvare date


c) Sistemul SCADA la nivel de Dispecer Hidroelectric Arhitectura sistemului SCADA la nivelul dispecerului hidro al unui ansamblu de hidrocentrale realizate pe cursul unei ape este prezentat în figura 8.71. c.1. Structura sistemului SCADA Sistemul SCADA prezentat în figura 8.71 acoperă sarcinile de monitorizare de la Nivelul 2- Dispecerul hidroenergetic al ansamblului de hidrocentrale şi Nivelul 3-Dispecerul energetic al zonei energetice (distribuţie şi transport energie electrică) acoperită de ansamblul de hidrocentrale. Dispecerul hidroenergetic este constituit dintr-o serie de servere şi console care sunt cuplate între ele prin intermediul unei reţele locale ( LAN ) de tip Ethernet.

Elementele constitutive ale nivelului dispecer sunt: - Serverele de comunicaţie primare (comandate prin linie telefonică) şi secundare

(conectate prin radio) care au rolul de a citi datele achiziţionate în centralele hidroelectrice cu un număr maxim de 8 canale pe server pentru comunicaţia pe fir. Menţinerea numărului de canale de comunicaţie la 8 este făcută din motive de scalabilitate şi disponibilitate a sistemului de comunicaţie. Sistemul de operare folosit este de tip UNIX ( QNX ) iar protocolul de comunicaţie cu serverul SCADA este TCP/IP. Protocolul de comunicaţie cu CHE este compatibil cu protocolul IEC 870-5-101;

- Serverul SCADA primar este serverul care menţine baza de date în timp real a nivelului dispecer. El este dublat de un server SCADA secundar care lucrează în regim de

La CHE

Sistem ER

Radio Consolă Inginerie

Puls Mesage NMEA

Sincronizare Satelit

Ceas mGPS

Sincronizare Server

Ceas cSP-NTP

Switch Ethernet

Puls Mesage NMEA Ceas afişare

Consolă Operator 1 Consolă Operator 2

Consolă Inginerie Server SCADA 1

Server SCADA 2

Server Date Ist.

Magistrală Ethernet

Wall Display (4 module)

Switch Ethernet

Simulator CHE Router Asincron 2

RouterAsincron 1

- - - - - - Modem 8 Modem 1

Magistrală Ethernet

Sever comunicaţie Radio

Fig. 8.71. Arhitectura sistemului SCADA la nivelul unei centrale hidroelectrice


rezervă caldă pentru creşterea fiabilităţii sistemului. Sistemul de operare folosit este Windows 2000 iar pentru dezvoltarea aplicaţiei se foloseşte pachetul SCADA iFIX. Datele din centrale sunt citite de la serverele de comunicaţie prin intermediul unor drivere de tip OPC ( OLE for Process Control ). Sistemul SCADA folosit permite utilizatorului să-şi dezvolte propriile ecrane de aplicaţie, să-şi definească variabile în baza de date de timp real, să elaboreze rapoarte, să definească şi să modifice drepturile de acces la informaţie, să memoreze istoria unor anumite valori;

- Serverul de baze de date are rolul de a memora datele istorice şi foloseşte ca sistem de operare Windows 2000, iar ca sistem de gestiune a bazelor de date sistemul SQL Server 2000;

- Consolele operator sunt de două feluri: console care permit efectuarea de comenzi şi console care permit numai vizualizarea datelor din proces. Aceste console folosesc sistemul de operare Windows 2000 şi sunt furnizate de pachetul SCADA iFIX;

- Consola de inginerie de la care utilizatorul îşi va putea dezvolta aplicaţia în funcţie de cerinţele suplimentare pe parcurs sau în cazul extensiei sistemului;

- Simulatorul de CHE care este alcătuit dintr-o consolă operator şi dintr-un calculator de automatizare ale cărui intrări sunt legate la un panou cu comutatoare şi potenţiometre iar ieşirile la indicatoare luminoase. Are aceleaşi caracteristici ca şi nivelul CHE şi are ca scop simularea diverselor situaţii din CHE in scopul pregătirii şi instruirii operatorilor de la dispecer sau de la centrale;

- Afişoare de tip wall-display care sunt cuplate la un server de afişare şi care au rolul de a permite vizualizarea de scheme sinoptice care să poată fi văzute de dispeceri. Serverul este cuplat la nivelul reţelei locale, rulează o aplicaţie de consolă SCADA folosind sistemul de operare Windows 2000 permiţând operatorilor de la dispecer sa stabilească imaginile ce sunt afişate.

c.2. Caracteristicile şi funcţiunile sistemului SCADA-dispecer * Sistemul de securitate: Sistemul de securitate permite efectuarea următoarelor operaţii: - Permite pornirea şi oprirea sistemului de securitate;

- Permite crearea, modificarea şi ştergerea conturilor utilizator; - Restricţionează accesul utilizatorilor la anumite programe sau ecrane operator; - Furnizează protecţie la scris pentru baza de date de timp real; - Permite gruparea utilizatorilor în conturi de grup; - Permite alocarea de drepturi la nivel de funcţie de aplicaţie (de ex: părăsirea unui ecran, desenarea unui obiect, etc); - Permite definirea unor arii de securitate la nivel funcţional sau fizic care pot restricţiona accesul la resursele sistemului SCADA; - Permite crearea unui mediu sigur in care utilizatorul să poată fi împiedicat să facă următoarele operaţii: să starteze alte taskuri, să comute către taskuri neautorizate, să părăsească ecranul curent, să deschidă ecrane în care nu este autorizat, să restarteze calculatorul;

- Permite importul şi exportul de conturi de securitate. * Colectarea datelor pe termen lung (istoricul de date) Sistemul de colectare a datelor pe termen lung are următoarele caracteristici: - Asigură un mod automat, cuprinzător şi pe termen lung de achiziţie, stocare şi afişare

a datelor din proces; - Permite analiza tendinţelor procesului monitorizat;


- Arhivează variabilele din proces conform standardelor în vigoare; - Permite analiza post-avarie; - Permite stabilirea strategiei de colectare a datelor (organizarea variabilelor în

colecţii, stabilirea lungimii fişierelor în ore şi timpul cât acestea vor fi menţinute pe hard_disk-ul nodului );

- Permite crearea de grafice bazate pe datele colectate şi tipărirea şi exportarea sub forma de fişiere ASCII a datelor colectate.

* Generarea de rapoarte Generatorul de rapoarte predefinite are rolul de a permite

operatorului realizarea de rapoarte din baza de date istorice. Raportul se generează la intervale de timp stabilite la nivel de zi din săptămână şi oră şi se repetă la intervale de timp fixe. La generare, raportul poate fi trimis într-un fişier prestabilit sau direct la imprimantă. Sistemul permite editarea rapoartelor de către operator cu înregistrarea momentului când editarea s-a efectuat împreună cu identitatea operatorului.

* Lucrul cu bazele de date externe. Sistemul SCADA permite scriere şi citirea de date

dintr-o bază de date externă implementată sub un sistem de gestiune a bazelor de date SQL Server 2000, folosind comenzi scrise în limbajul SQL. Aceste operaţii au loc la momente de timp stabilite sau sunt declanşate de un anumit eveniment ce a avut loc în sistemul hidroenergetic.

* Sistemul de alarme şi de mesaje. Sistemul semnalizează depăşirea unei limite

stabilite de către o valoare din proces prin declanşarea unei alarme. Sistemul afişează alarma până când condiţia care a declanşat-o dispare şi operatorul o confirmă. De asemenea, pot fi generate mesaje despre activitatea sistemului., a operatorului şi a bazei de date, mesaje ce pot fi inspectate ulterior.

Alarmele şi mesajele pot fi de mai multe tipuri: alarme generate de baza de date, mesaje generate de apariţia unui eveniment, mesaje generate de sistem şi mesaje generate de aplicaţie. Fiecărei alarme i se poate atribui o anumită proprietate, programul generează un sumar al tuturor alarmelor primite de un nod SCADA şi poate genera mesaje acustice la apariţia unei noi alarme. Sistemul SCADA asigură suport la nivelul reţelei locale în distribuirea alarmelor şi mesajelor tuturor nodurilor din sistem. Este asigurat de asemenea suport pentru tipărirea alarmelor de îndată ce acestea ajung pe un nod SCADA. Alarmele şi mesajele ce provin din proces sunt salvate în baza de date istorice. Sistemul asigură un serviciu de istoric al alarmelor care permite afişarea pe ecran a unei liste de alarme şi mesaje pe un nod de îndată ce nodul primeşte informaţia.

* Baza de date în timp real Baza de date în timp real este formată din blocuri care îndeplinesc una din următoarele

funcţii: - recepţie valori de intrare de la driverul OPC, - prelucrare date conform instrucţiunilor utilizatorului ( conform strategiei de control ), - compară valori citite cu limitele de alarmare definite, - transmitere către driverul OPC a valorilor ieşirilor care se modifică, - expediere semnale de alarmare către ecranele operator pentru imprimare, fişiere sau dispozitive de alarmare aflate pe reţea, în conformitate cu aplicaţia SCADA. Blocurile bazei de date au denumiri care sunt definite ca etichete şi se pot lega între ele alcătuind structuri funcţionale interconectate. Sistemul asigură scanarea periodică a acestor structuri, efectuând operaţii de citire a datelor de la blocurile de intrare, compararea acestora cu limitele prestabilite, declanşarea de alarme şi prelucrarea datelor conform strategiei de control. Pentru a împiedica pe operator să facă schimbări neautorizate sistemul SCADA asigură un sistem de securitate care permite administratorului de sistem să permită


accesul numai la acele blocuri din baza de date la care are dreptul. Pentru a avea acces la anumite date, operatorul trebuie să se instaleze în sistem cu numele şi parola corespunzătoare.

d) Sistemul de comunicaţie. Sistemul de comunicaţie îndeplineşte următoarele

cerinţe: - Asigură traficul de date în timp real între centralele hidroelectrice şi dispecerat

asigurând detectarea şi corectarea erorilor; - Asigură o cale secundară de comunicaţie între centralele hidroelectrice şi dispecerat; - Suportă un protocol bazat pe transmiterea evenimentelor pentru a minimiza banda de

comunicaţie necesară; - Posedă capacităţi de autotestare; - Folosesc compresia de date la transmisia cantităţilor mari de date (de ex: la

transmisia întregii baze de date aflate la nivelul calculatorului de automatizare în centrala hidro-electrica).

e). Aplicaţia SCADA de la dispecerul hidro Aplicaţia SCADA de la dispecerul hidro permite operatorului să vizualizeze situaţii

energetice şi hidrografice la nivelul cascadei hidro să vizualizeze date la nivelul fiecărui CHE în parte, să editeze, să vizualizeze şi să tiparească rapoarte de tură, să vizualizeze şi să confirme mesaje de alarmă.

În continuare vor fi descrise principalele elemente ale acestei aplicaţii: e.1. Bara de control a aplicaţiei. Este prezentă tot timpul în partea de sus a ecranului

şi afişează informaţii generale despre aplicaţie: - data, ora şi frecvenţa reţelei; - numele utilizatorului curent, zona şi centrala;

- numele ecranului deschis la un moment dat şi ultima alarmă apărută în sistem. Bara de control a aplicaţiei permite şi controlul aplicaţiei: selectarea ecranului curent,

schimbarea utilizatorului curent şi închiderea aplicaţiei.

Fig. 8.72. Bara de control a aplicaţiei e.2. Ecranul de Puteri Active şi Reactive. Este prezentat în figura 8.73 şi permite

vizualizarea în timp real a puterilor active/reactive din toate centralele şi pe toate grupurile. Este permisă modificarea mărimilor afişate în cazul în care, din diverse motive, acestea nu sunt corecte. Mărimile ale căror valori au fost editate se vor afişa cu altă culoare. Sunt afişate de asemenea şi totaluri de puteri pe diferite zone sau grupuri de centrale. În caz că o mărime a fost modificată, la calculul totalului se va considera valoarea introdusă, nu cea achiziţionată.

e.3. Ecranul de Editare Rapoarte. Este prezentat în figura 8.74 şi permite

vizualizarea şi modificarea valorilor tuturor mărimilor care apar în rapoarte. Coloanele din tabel au următoarele semnificaţii: numele mărimii, valoarea achiziţionată din sistem a mărimii, valoarea propusă de operator pentru mărime, data şi ora la care a fost propusă valoarea mărimii şi numele celui care a propus valoarea, valoare propusă de dispecer şi data şi ora la care a fost propusă. Este permisă modificarea numai a valorii propuse pentru o mărime, nu şi a valorii achiziţionate. În momentul modificării se salvează în baza de date numele celui care a făcut modificarea şi data şi ora la care s-a făcut. Modificarea valorii propuse duce şi la modificarea valorii finale a mărimii, deoarece valoarea propusă este prioritară faţă de valoarea


achiziţionată. Există în partea de jos a ecranului un tabel care afişează istoricul mărimii selectate în tabelul principal în ultimele 2 săptămâni. Raportul selectat pentru editare poate fi listat direct la imprimanta din acest ecran, sau poate fi vizualizat in ecranul de "Tipărire Rapoarte".

Fig.8.73. Ecran de puteri

Fig.8.74. Ecranul de editare


e.4.Ecranul de Tipărire Rapoarte. Permite selectarea unui raport pentru vizualizare şi listare la imprimantă Ecranul foloseşte un raport de tip "Crystal Reports" ceea ce permite şi exportul informaţiilor din raport în diferite formate (XLS, PDF, HTML, etc.)

Fig.8.75. Ecranul de Tipărire Rapoarte e.5. Ecranul de alarme. Conţine un tabel cu ultimele alarme din sistem, ordonate

după dată şi oră, în ordine descrescătoare. Fiecare linie din tabel reprezintă o alarmă, şi conţine numele centralei din care a venit, data şi ora la care a apărut, mesajul alarmei şi tipul ei. Culoarea de fond a fiecărei alarme indică dacă alarma este confirmată sau nu, sau dacă este anulată sau nu, conform legendei din partea de jos a ecranului. Dacă se dă click pe semnul plus (+ informaţii suplimentare) din dreptul unei alarme vor apărea şi alte informaţii legate de acea alarmă: dacă este anulată, ora la care s-a anulat, dacă este confirmată, ora la care s-a confirmat şi numele persoanei care a confirmat-o.

Se poate face şi o filtrare a alarmelor afişate după mai multe criterii: centrala din care provin, tipul alarmelor, starea alarmelor (anulate, confirmate), sau numele persoanei ce a confirmat sau alarmele apărute pe o anumita perioada de timp.

Ecranul permite şi listarea alarmelor la imprimantă sub forma unui raport.

Fig. 8.76. Ecranul de alarme


e.6. Ecranul de Energii Produse. Permite vizualizarea energiilor produse şi livrate de fiecare centrală din sistem, în fiecare oră de-a lungul unei zile.

Fig. 8.77. Ecranul de Energii Produse Ziua selectată poate fi cea curentă sau o altă zi din urmă. Este permisă modificarea

valorilor mărimilor care nu sunt corecte, aceste valori modificate fiind afişate cu altă culoare. Sunt afişate şi totalurile energiilor pe fiecare centrală pentru ziua selectată, totalul energiilor din toate centralele la fiecare oră şi totalul puterilor medii orare la fiecare oră. Informaţiile afişate pot fi listate şi la imprimantă sub forma unui raport.

e.7. Ecranul de Volume - Curbe capacitate: Permite vizualizarea şi modificarea

cotelor şi a volumelor corespunzătoare pentru fiecare centrală. Se pot defini şi modifica atât cotele de referinţă (maxim exploatare, maxim restrictiv, nivel normal de referinţă şi minim exploatare), cât şi alte cote intermediare şi volumele corespunzătoare lor care vor fi utile în calcularea volumului corespunzător cotei curente la un moment dat. Pentru fiecare centrală se pot lista la imprimantă toate cotele definite şi volumele corespunzătoare lor.

e.8. Ecranul de Volume – Situaţii. Permite vizualizarea informaţiilor despre cotele şi

volumele din lacuri, precum şi modificarea valorilor dacă acestea nu sunt corecte. Valorile modificate vor fi afişate cu altă culoare.

Vizualizarea se poate face în mai multe moduri: - pentru o anumită oră dintr-o anumită zi se afişează pentru toate centralele cota

cerută şi volumul util şi brut corespunzătoare, cota NNR împreună cu volumul util şi brut şi rezerva de acumulare. Se poate modifica valoarea cotei ceea ce determină recalcularea valorilor pentru volumul brut şi util şi pentru rezerva de acumulare. - pentru o anumită centrală se afişează pentru toate orele dintr-o anumită zi cota cerută şi volumul util şi brut corespunzătoare, cota NNR împreuna cu volumul util şi brut şi rezerva de acumulare. Se poate modifica valoarea cotei ceea ce determină recalcularea valorilor pentru volumul brut şi util şi pentru rezerva de acumulare. - pentru o anumită oră dintr-o anumită zi se afişează totalurile pe grupe de centrale pentru volumele util şi brut (atât valoare momentană cât şi valoarea corespunzătoare NNR) şi pentru rezerva de acumulare. - mărimile în timp real pentru cota cerută şi volumul util şi brut corespunzătoare, cota NNR împreună cu volumul util şi brut şi rezerva de acumulare.


Informaţiile afişate pot fi listate la imprimantă sub forma unui raport.

Fig. 8.78. Ecranul de Volume – Situaţii e.9. Schema hidrografică. Prezintă o simulare grafică a nivelului lacului de

acumulare folosind datele în timp real pentru fiecare centrală. Sunt afişate şi alte mărimi din fiecare centrală: Debitele afluent, uzinat, deversat şi evacuat, variaţia debitului, cotele curentă, maximă şi minimă, puterile pe fiecare grup generator şi înfundarea grătarelor pe fiecare grup. Este permisă modificarea mărimilor afişate în cazul în care acestea nu sunt corecte. Mărimile ale căror valori au fost editate se vor afişa cu alta culoare.

Fig.8.79. Schema hidrografica


e.10. Schema electrică. Prezintă schema electrică a zonei, care cuprinde toate centralele şi conexiunile între ele şi staţiile de transformare.

Fig.8.80. Schema electrică Pentru fiecare centrală sunt afişate întrerupătoarele de pe fiecare grup, întrerupătorul şi

separatorul de pe 110kV şi indicatoare de prezenţa-lipsa tensiune pe 110kV şi pe 20kV. Poziţiile întrerupătoarelor şi ale separatoarelor pot fi modificate în caz că nu sunt corecte. De asemenea mai apar pe schemă puterile active şi reactive pentru fiecare grup, care pot fi şi ele editate în caz că nu sunt corecte.

Notă Sistemul realizat de ICE-Felix si-a dovedit funcţionalitatea în urma suplimentării şi

utilizării lui la ansamblul de hidrocentrale de pe râul Olt. Acesta permite exploatarea sigură şi eficientă a acestora, realizând exploatarea sigură şi eficientă a acestora, realizând exploatarea economică a potenţialului hidroenergetic disponibil.

Mulţumesc pe această cale conducerii societăţii pentru acordul de a integra în această lucrare realizarea colectivului, pentru a pune la dispoziţia studenţilor şi specialiştilor în domeniu o documentare completă privind automatizarea centralelor hidroelectrice.

Date post:	28-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	phungque
View:	284 times
Download:	3 times

8.6. SISTEME DE MONITORIZARE A CENTRALELOR … · 8.6. sisteme de monitorizare a centralelor...

Documents