Надежный партнер в области энергоэффективности.
Ваш проводник в мир энергосбережения.
8 (495) 797-26-43
8 (800) 700-26-43

Средний уровень системы АСУ ТП

Назначение подсистемы АСУ ТП среднего уровня – реализация функций измерения, дистанционного управления, технологических защит и блокировок, автоматического регулирования, функционально-группового управления и связи с подсистемой верхнего уровня.

Подсистему среднего уровня образуют контроллеры, посредством которых осуществляется управление функциональными технологическими узлами. Контроллеры представляют собой процессорные устройства, выполняющие программы управления, и модули УСО, осуществляющие связь с технологическим оборудованием. Для повышения надежности построения системы процессорные устройства резервируются.

Средний уровень управления АСУ ТП должен включаеть в себя шкафы УСО общестанционного оборудования (выносных УСО), шкафы процессорных блоков, шкафы контроллеров энергооборудования.

Технологические защиты энергоагрегатов должны реализоваться в резервированных процессорных блоках, модули УСО для выполнения функций технологических защит также дублируются (на два или три независимых модуля УСО).

Процессорные устройства производят опрос модулей УСО. Технологические алгоритмы (алгоритмы обработки данных, технологических защит, блокировок, автоматического регулирования, ФГУ и пр.) полностью выполняются в процессорных устройствах в виде прикладных программ в исполнительной среде реального времени. Такое решение позволяет сохранить управление объектом автоматизации даже при потере связи с верхним уровнем системы, что существенно повышает надежность и живучесть самой АСУ ТП.

Устройства связи с объектом (УСО) должны соответствовать СО 153-34.1-35.127-2002, РД 153-34.1-35.145-2003 и представляют собой совокупность модулей, обеспечивающих сопряжение с разнообразным оборудованием (датчиками, исполнительными механизмами и другими устройствами) и позволяющих принимать, обрабатывать, выдавать сигналы различного типа в широком диапазоне значений напряжения, тока, мощности, длительности импульсов и т.п.

В модулях УСО как минимум должны выполняться фильтрация и аналого-цифровое преобразование сигналов и при необходимости гальваническое или оптическое разделение. Могут быть применены интеллектуальные УСО, которые имеют собственные встроенные микропроцессоры, обеспечивающие выполнение функций первичной обработки, контроля достоверности, коррекции значений, присвоения меток времени событиям и других функций, требующих использования вычислительных ресурсов.

В состав ПТК могут входить также специализированные интеллектуальные модули УСО, предназначенные для реализации функций цифрового регулирования (управления). Эти модули, позволяющие реализовать требуемые алгоритмы автоматизированного управления, должны обеспечивать прием определенного количества аналоговых, дискретных сигналов, а также формирование и выдачу управляющих сигналов.

Целесообразно также наличие в составе ПТК специализированных интеллектуальных управляющих модулей, имеющих аппаратно-программный контроль выходных управляющих сигналов, например, за счет их приема этими же модулями в качестве входных сигналов (например, для интеллектуальных приводов при управления их с помощью цифрового интерфейса).

Передача информации должна выполняться после преобразования значений входных сигналов в устройствах удаленного сбора в цифровую форму по резервированным каналам связи с обеспечением требуемого уровня защиты информации.

В состав ПТК должны входить барьеры искробезопасности, позволяющие использовать устройства ввода-вывода обычного исполнения, устанавливаемые вне взрывоопасных помещений.

В ПТК для модулей УСО должно быть обеспечено диагностирование и определение неисправности (например, короткое замыкание) с точностью до канала. Для аналоговых модулей дополнительно должен вырабатываться признак достоверности сигнала при значениях ниже или выше диапазона измерения (< 3.6мА или > 20.4мА для диапазона 4-20мА).

Модули УСО ПТК АСУ ТП должны обеспечивать прием и преобразование следующих входных аналоговых сигналов:

  • 4 — 20мА;
  • -10 … +10В;
  • термопар ХА (К) и других типов, предусмотренных российскими стандартами;
  • термометров сопротивления Pt100, Pt50, ТСМ100, ТСМ50 и других типов, предусмотренных российскими стандартами;
  • термисторов, применяемых некоторыми заводами для контроля температуры подшипников и обмоток электродвигателей;
  • 0 — 5А (измерительные преобразователи (центры)) данное требование распространяется на РЗА, систему возбуждения и другие системы защит электрической части;
  • 0 — 1А (измерительные преобразователи (центры)) данное требование распространяется на РЗА, систему возбуждения и другие системы защит электрической части;
  • 0 — 100В (измерительные преобразователи (центры)) данное требование распространяется на РЗА, систему возбуждения и другие системы защит электрической части.

Разрядность АЦП модулей УСО должна обеспечивать преобразование аналогового сигнала с требуемой точностью, но не ниже 13 разрядов.

Прием сигналов от термопреобразователей сопротивления должен обеспечиваться по четырех- или по трехпроводной линии связи.

Ввод сигналов от датчиков 4-20мА, термометров сопротивления и термопар осуществляется непосредственно в модули ПТК. Компенсация температуры холодных спаев производится программно в модулях УСО. Запитка аналоговых датчиков =24В производится от шкафов ПТК или от внешних устройств питания для электрических параметров.

Устройства связи с объектом для ввода сигналов от термоэлектрических преобразователей (термопар) должны допускать их заземление в местах установки на объекте (например, при измерении температуры металла точка соединения двух элементов термопары приваривается к поверхности трубопровода и т.п.).

Для измерения механических величин, вибрации, температуры и других параметров непосредственно турбины и генератора используется аппаратура, поставляемая заводами-изготовителями турбогенератора.

Для измерения (фазного тока, линейного, фазного напряжения и т.п.) и вычисления электрических величин (активная мощность, реактивная мощность, частота, гармоники и т.д.) должны быть применены специализированные измерительные центры (контроллеры), выбранные и поставляемые Поставщиком-Разработчиком ПТК АСУ ТП, с прямым подключением к измерительным ТТ (0-1А, 0-5А) и ТН (0-100В), обеспечивающие регистрацию данных в АСУ ТП в режиме реального времени. Связь измерительных центров (контроллеров) с АСУ ТП энергоблоков должна осуществляться по цифровому каналу связи. При этом должно выполняться требование по быстродействию для электрической части станции (энергоблока) в части соответствия указанных измерительных центров требованиям СО 34.35.127-2002 (РД 153-34.1-35.127-2002) и СТО 70238424.27.100.010-2011 при условии выполнения пункта 4.18 ГОСТ Р 1.4-2004.

Дискретные сигналы (информация), характеризующие состояние технологического оборудования, должны восприниматься УСО ввода дискретной информации и преобразовываться в двоичные сигналы «0» и «1». При этом в качестве сигнала «1» должны применяться:

  • потенциальными сигналами напряжением 220В постоянного и переменного токов напрямую или через релейные блоки с порогами срабатывания «0» менее 120 В и «1» выше 155В, на основе действующего циркуляра № Ц-05-89 (Э) «О повышении надежности работы устройств релейной защиты, автоматики и технологических защит при замыканиях на землю в сети постоянного тока»;
  • «сухими» контактами с коммутационной способностью по напряжению до 60В и по току 5÷100мА.

Для запитывания внешних цепей напряжением до + 60В, например, низковольтных «сухих» контактов, в ПТК должны использоваться УСО с диагностикой замыкания на землю. Питание внешних цепей должно осуществляться от самих УСО или от дополнительно устанавливаемой пары источников с выходным напряжением +24/+48В

Дискретные сигналы вводятся в систему в виде нормально разомкнутого, замкнутого и перекидного контактов.

В качестве сигнала «0» — отсутствие напряжения или напряжение меньше 0,1 сигнала, соответствующего «1», либо сопротивление не менее 500кОм. Первичная обработка дискретных сигналов заключается в анализе сочетаний отдельных сигналов, характеризующих текущее состояние объектов контроля, и формировании кодов текущих состояний этих объектов.

Модули УСO дискретных сигналов типа «сухой» контакт должны обеспечивать функцию присвоения метки времени возникновения события с точностью не хуже 1 мс.

Устройства связи с объектом для вывода управляющих сигналов должны формировать аналоговые, дискретные и импульсные сигналы. Модули вывода аналоговых сигналов должны как минимум формировать:

  • унифицированные сигналы тока: 4-20мА;
  • унифицированные сигналы напряжения: 0-10В; -10 … +10B.

Модули ввода-вывода должны иметь точность преобразования ±0,1 % от измеряемого диапазона, диагностику каждого измерительного канала с указанием сбоя (достоверность сигнала, перегрузка, обрыв контрольной линии, короткое замыкание, неисправность источника питания канала, неисправность АЦП или ЦАП), возможность замены без отключения питания.

Величина погрешности каналов измерения основных технологических параметров должны соответствовать нормам РД 34.11.321-96 «Нормы погрешности изменений технологических параметров тепловых электростанций и подстанций»

Каждый канал модуля ввода/вывода должен быть снабжен источником питания с токовой защитой от перегрузки.

При использовании выходных дискретных сигналов для управления исполнительными механизмами (регулирующим органом, задвижкой, электродвигателем), пусковые устройства которых потребляют мощность больше, чем указано, следует использовать промежуточные реле 24/220В с контактами номинальными значениями: ток 5А напряжение 220В AC, которые должны устанавливаться на клеммных рейках функциональных шкафов (шкафы промреле — входят в состав поставки ПТК); должен быть предусмотрен контроль исправности выходных каналов. При обнаружении повреждения выходной сигнал должен блокироваться.

После замены или добавления модуля его параметры должны загружаться автоматически.

Резерв по каналам ввода-вывода (модули должны быть установлены в шкафах ПТК), а также пространство в шкафах ПТК для установки дополнительных (не резервных) модулей ввода-вывода, должен составлять 20% (п.А4 Приложения А «Технические требования к функциям ПТК АСУ ТП «Сбор и первичная обработка информации» (РД 153-34.1-35.145-2003)).