SCADA kā izplatīšanas vadības sistēmas sirds

The Great Gildersleeve: Investigating the City Jail / School Pranks / A Visit from Oliver (Maijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

SCADA kā sadales vadības sistēmas sirds (Foto: EirGrid, Īrijas elektroenerģijas pārvades sistēmas operators - SCADA (uzraudzības kontrole un datu iegūšana) un DMS (izplatīšanas vadības sistēma), kredīts: christiedigital.co.uk)

SCADA sistēmas elementi

Augsta līmeņa izplatīšanas automatizācijas sistēmas elementus var iedalīt trīs galvenajās jomās:

  1. SCADA lietojumprogramma un serveris (-i)
  2. DMS lietojumprogrammas un serveris (-i)
  3. Problēmu pārvaldības lietojumprogrammas un serveris (-i)

Izplatīšana SCADA

Kā norādīts virsrakstā, uzraudzības vadības un datu iegūšanas (SCADA) sistēma ir Distribution Management System (DMS) arhitektūras pamatā .

SCADA sistēmai jābūt visiem infrastruktūras elementiem, lai atbalstītu izplatīšanas automatizācijas daudzpusīgo raksturu un DMS augstāka līmeņa lietojumprogrammas. Izplatīšana SCADA sistēmas primārā funkcija ir izplatīšanas operāciju telemetrijas, trauksmes, notikumu ierakstīšanas un lauka aprīkojuma tālvadības nodrošināšanai.

Vēsturiski SCADA sistēmas ir pazīstamas ar to, ka tām trūkst atbalsta importam, un vēl svarīgāk - enerģētikas sistēmas datu vērtību eksports.

Mūsdienu SCADA sistēmai jāatbalsta inženiertehniskās budžeta plānošanas un plānošanas funkcijas, nodrošinot piekļuvi energosistēmas datiem, bez nepieciešamības izmantot operatīvo darbstaciju.

Galvenie SCADA sistēmas elementi ir:

  1. Uzņēmēja iekārta
  2. Sakaru infrastruktūra ( tīkla un sērijas sakari )
  3. Lauka ierīces ( pietiekamā daudzumā, lai atbalstītu operācijas un telemetrijas prasības DMS platformā )

1. attēls - DA sistēmas arhitektūra

Uzņēmēja iekārta

Galvenie izplatīšanas SCADA resursdatora elementi ir:

  1. Host serveri ( lieki serveri ar rezerves / failover iespēju ).
  2. Sakaru priekšgala mezgli ( pamatojoties uz tīklu ).
  3. Pilna grafikas lietotāja saskarnes.
  4. Relāciju datu bāzes serveris ( vēsturisko energosistēmas vērtību arhivēšanai) un datu serveris / tīmekļa serveris (lai piekļūtu gandrīz reāllaika vērtībām un notikumiem ).

Tipiskās izplatīšanas automatizācijas sistēmas elementi un komponenti ir parādīti 1. attēlā .

Host datora sistēma

SCADA serveri

Tā kā SCADA ir pierādījusi savu vērtību darbībā sarežģītos laika apstākļos, pakalpojumu atjaunošanā un ikdienas darbībās, atkarība no SCADA ir radījusi prasību par ļoti pieejamām un augstas veiktspējas sistēmām . Lai sasniegtu augstos pieejamības kritērijus, ir nepieciešama dublējumkopijas servera aparatūra, kas darbojas " tiešraidē " dublējumkopijas / pārslodzes režīmā.

Šodienas SCADA serveriem raksturīgi augstas veiktspējas serveri ar bagātīgu fizisko atmiņu, RAID cieto disku sistēmas un savstarpēji savienotas ar 10/100 baseT komutēto Ethernet .

Komunikācijas priekšgala (CFE) procesori

Pašreizējais uztvērēja stāvoklis attiecībā uz lauka sakaru ierīcēm joprojām lielā mērā ir atkarīgs no sērijveida sakaru.

Šo prasību aizpilda CFE. CFE var būt vairākos veidos, pamatojoties uz autobusu arhitektūru ( piem., VME vai PCI ) un operētājsistēmu. CFE atrašanās vieta saistībā ar SCADA serveri var mainīties atkarībā no prasības . Dažās konfigurācijās CFE atrodas LAN ar SCADA serveri. Citos gadījumos esošie sakaru mezgli var diktēt, ka CFE atrodas komunikācijas centrā.

Lai integrētu WAN arhitektūrā, nepieciešama stingrāka CFE lietojumprogramma, lai kompensētu mazāk uzticamus sakarus (salīdzinājumā ar LAN).

Kopumā CFE ietver trīs funkcionālas ierīces:

  1. Tīkla / CPU plates
  2. Sērijas kartes un
  3. Iespējams, laika koda uztvērējs.

Funkcionalitātei jāietver iespēja lejupielādēt konfigurācijas un skenēšanas tabulas. CFE arī jāatbalsta spēja mirgot joslas vērtības ( ti, jāziņo tikai par tām analogajām vērtībām, kas mainītas ar lietotāja definētu summu ).

CFE, tīkla un SCADA serveriem jābūt tādiem, kas spēj atbalstīt sliktākos apstākļus ( ti, visus punktus, kas mainās ārpus miru joslas robežām ), kas parasti notiek nopietnu sistēmas traucējumu laikā.

Pilna grafikas lietotāja saskarne

Pašreizējā lietotāja saskarnes tendence (lietotāja saskarne) ir vērsta uz pilnīgu grafikas (FG) lietotāja interfeisu . Kamēr rakstzīmju grafikas konsoles vēl arvien tiek izmantotas daudzās mūsdienās, SCADA pārdevēji agresīvi virza savas platformas uz pilnu grafikas lietotāja saskarni.

Diezgan bieži SCADA pārdevēji ir ieviesuši savu jauno pilna grafikas lietotāja interfeisu zemo cenu NT darbstacijās, izmantojot trešās puses lietojumprogrammas, lai sacensties ar X11 logu sistēmu .

SCADA - pilnīgs grafiskais displejs, izmantojot video sienu

Pilna grafika displeji nodrošina iespēju parādīt energosistēmas datus kopā ar elektriskās sadales iekārtām ģeogrāfiskā ( vai semigrāfiskā ) perspektīvā.

Priekšrocība par pilnīgas grafiskās saskarnes izmantošanu kļūst acīmredzama ( jo īpaši attiecībā uz sadales utilītām ), jo SCADA tiek izvietota ārpus apakšstacijas žoga, kur padeves diagrammas kļūst kritiskas izplatīšanas darbībām.

Relāciju datu bāzes, datu serveri un Web serveri

Tradicionālās SCADA sistēmas bija nepietiekamas datu nodrošinātājas ikvienam, kas nav savienots ar SCADA sistēmu, izmantojot operāciju konsoli.

Tas radās, pateicoties veiktspējas ( atmiņas ) datu bāzē un tās dizaina optimizācijai, kas paredzēta skenēto datu ievietošanai un rādījumu vērtību nospiešanai. Elektroenerģijas sistēmas daudzumi, piemēram, bankas un barošanas iekraušanas ( MW, MWH, MQH un ampēru slodzes ) un autobusu voltu, sniedz vērtīgu informāciju izplatīšanas plānošanas inženierim.

Pasākumu (žurnālu) datu pieejamība ir svarīga postmortem analīzē. Izmantojot relāciju datu bāzes, datu serverus un Web serverus, izmantojot korporatīvās un inženierfunkcijas, tiek nodrošināta piekļuve energosistēmas informācijai un datiem, izolējot SCADA serveri no nonoperations personāla.

Vietnes komunikācija

Sērijveida sakari ar lauka ierīcēm var notikt vairākās vidēs: vara vads, šķiedra, radio un pat satelīts . Telefona shēmas, optiskās šķiedras un satelīti ir salīdzinoši augstas izmaksas. Jaunas radiosakaru tehnoloģijas nodrošina labu komunikāciju vērtību.

Viena no šādām tehnoloģijām ir vairāku adrešu radio sistēma (MAS) .

MAS darbojas 900 MHz diapazonā un ir izkliedētā virzienā, nodrošinot radio pārklājumu zonā ar rādiusu līdz 20-25 jūdzēm, atkarībā no reljefa. Viens MAS galvenais radio var sazināties ar daudzām attālinātām vietnēm. Protokols un joslas platums ierobežo tālvadības terminālu vienību skaitu, ar ko var sazināties ar galveno radio. Protokola ierobežojums ir tikai protokola atbalstītais adreses diapazons.

Joslas platuma ierobežojumus var kompensēt, izmantojot efektīvus protokolus, vai palēninot skenēšanas ātrumu, iekļaujot vairāk attālo vienību. Spread spektrs un punkts-point radio ( kopā ar MAS ) piedāvā iespēju risināt īpašas komunikācijas problēmas.

Pašlaik MAS radio tiek dota priekšroka pakešu radio ( vēl viena jauna radiosakaru tehnoloģija ); MAS radiosakari parasti ir vairāk determinējoši, nodrošinot mazākus laika perioda rādītājus komunikācijas norisēs un kontrolē.

Lauka ierīces

Sadales automatizācijas (DA) lauka ierīces ir daudzfunkcionālas iekārtas, kas plaša spektra kontroles, operāciju, plānošanas un sistēmas veiktspējas problēmu lokalizācijas jomā ir saistītas ar apkalpošanas personālu.

Katra ierīce nodrošina īpašu funkcionalitāti, atbalsta sistēmas darbības, ietver defektu noteikšanu, uztver plānošanas datus un reģistrē jaudas kvalitātes informāciju. Šīs ierīces atrodas izplatīšanas apakšstacijā un noteiktās vietās gar izplatīšanas līniju. DA ierīces daudzfunkcionālā spēja palielina tās spēju integrēt elektriskās sadales sistēmā.

Funkcionalitāte un darbības iespējas savstarpēji papildina elektriskās sadales sistēmas vadību un darbību .

Bojājumu noteikšanas funkcija ir "acis un ausis", kas attiecas uz apkalpojošo personālu. Bojājumu noteikšanas spēja kļūst arvien noderīgāka, ja izplatīšanas līnija iekļūst DA ierīcēs.

SCADA sistēmas savāktie reāllaika dati tiek doti plānošanas inženieriem iekļaušanai radiālā izplatīšanas līnijas pētījumos. Tā kā sadales sistēma turpina augt, lietderība veic ikgadējus ieguldījumus, lai uzlabotu elektroenerģijas sadales sistēmu, lai uzturētu atbilstošas ​​iekārtas, lai apmierinātu pieaugošo slodzes prasības.

Reāllaika datu izmantošana ļauj plānošanas inženieriem optimizēt ikgadējos kapitāla izdevumus, kas nepieciešami, lai apmierinātu elektriskās sadales sistēmas pieaugošās vajadzības.

Informācija par jaudas kvalitāti ietver harmonikas satura saglabāšanu 15. harmonikai un ierakstu procenti kopējā harmoniskā kropļošana (% THD) . Šo informāciju izmanto, lai uzraudzītu sadales elektriskās sistēmas darbību.

Mūsdienu RTU

Mūsdienu mūsdienu RTU ir modulāra konstrukcija ar modernām spējām, lai atbalstītu funkcijas, kuras līdz šim nebija iekļautas RTU dizainā.

Moduļu konstrukcija atbalsta uzstādīšanas konfigurācijas, sākot no mazā punktu skaita, kas nepieciešams sadales līnijas uzmontētajām vienībām līdz ļoti lielam punktu skaitam, kas nepieciešams lielu beztaras spēkstaciju apakšstacijām un spēkstaciju slēdžu iekārtām.

Mūsdienu RTU Scada

Mūsdienu RTU moduļos ir analogās vienības ar 9 punktiem, vadības bloki ar 4 vadības pāra punktiem, statusa vienības ar 16 punktiem un sakaru vienības ar barošanas avotu .

RTU uzstādīšanas prasības tiek izpildītas, uzkrājot nepieciešamo moderno RTU moduļu skaitu, lai atbalstītu automātiskās vietnes analogo, vadības, statusu un saziņas prasības. Obligāto punktu skaitļu RTU iepakošana ir pieejama sadales līnijas prasībai.

Apakšstaciju automatizācijas prasībai ir iespēja uzstādīt tradicionālo RTU vienā korpusā ar savienojumiem ar apakšstacijas ierīcēm vai izplatīt RTU moduļus apakšstacijas ierīcēs ar fiberoptic sakaru starp moduļiem.

Izplatītie RTU moduļi ir savienoti ar datu koncentrēšanas vienību, kas savukārt sazinās ar saimniekdatora SCADA datorsistēmu.

Mūsdienu RTU akceptē tiešās AC ieejas no dažādām mērīšanas ierīcēm, tostarp līnijas post sensori, strāvas transformatori, potenciālie transformatori, staciju pakalpojumu transformatori un devēji. Tiešās maiņstrāvas ieejas ar apstrādes iespējām mūsdienu RTU atbalsta bojājumu strāvas noteikšanu un harmonikas satura mērījumus. Mūsdienu RTU ir iespēja ziņot par bojājuma strāvas lielumu, virzienu un ilgumu, ar defekta notikumu laika marķēšanu ar 1 milisekundes izšķirtspēju. Harmonikas satura izplatīšanas elektriskās ķēdes monitorings un ziņošana par tām ir iespējas, kas ir iekļautas mūsdienu RTU.

Mūsdienu RTU ciparu signāla apstrādes spēja atbalsta nepieciešamos aprēķinus, lai ziņotu par% THD par katru sprieguma un strāvas mērīšanu automatizētajā sadales līnijas vai apakšstacijas vietā.

Mūsdienu RTU ietver loģiskās spējas, lai atbalstītu algoritmu izveidi, lai apmierinātu konkrētas darbības vajadzības.

Automātiskās pārsūtīšanas shēmas ir veidotas, izmantojot automātiskos slēdžus un mūsdienu RTU ar loģisko spēju. Šī jauda piedāvā citu iespēju izplatīšanas līnijas inženierim, izstrādājot pakalpojumu metodi un risinot kritiskās slodzes problēmas.

Mūsdienu RTU loģiskās spējas ir izmantotas, lai izveidotu algoritmu, lai kontrolētu sadales līnijas komutācijas kondensatorus, kas darbojas uz katru fāžu pamata. Kondensatori ieslēdzas pie nulles sprieguma pārejas un izslēdzas pie strāvas pārejas pie nulles.

Algoritmu var konstruēt, lai pārslēgtu kondensatorus uz dažādiem sistēmas parametriem, piemēram, spriegumu, reaktīvo slodzi, laiku utt. Mūsdienu RTU tālvadības iespējām pēc tam ļauj sistēmas operatoram kontrolēt kondensatorus, lai tie atbilstu sistēmas reaktīvās slodzes vajadzībām .

Mūsdienu RTU ir kļuvusi par dinamiska ierīci ar lielākām iespējām. Jaunās loģikas un ievades iespējas tiek izmantotas, lai paplašinātu modernās RTU lietojumu un pielietojumu.

PLC un IED

Programmējams loģiskais kontrolleris (PLC) un inteliģentā elektroniskā ierīce (IED) ir sadales automatizācijas sistēmas sastāvdaļas, kas atbilst īpašām darbības un datu vākšanas prasībām.

PLC SCADA panelis

Kaut arī pastāv jaudas pārklāšanās ar mūsdienu RTU, autori ir iepazinušies ar PLC izmantošanu, lai automātiski izolētu bojātu jaudas transformatoru divu banku apakšstacijā un automātisku slodzes pārsūtīšanu uz nepareizu jaudas transformatoru, lai saglabātu paaugstinātu pakāpi uzticamības.

PLC sazinās ar mūsdienu RTU apakšstacijā, lai atvieglotu apakšstacijas attālināto darbību.

Tipisks PLC var atbalstīt sērijas sakarus SCADA serverim. Mūsdienu RTU ir iespēja sazināties ar RS-232 saskarni ar PLC.

IED iekļauti elektroniskie skaitītāji, elektroniskie releji un kontrole uz konkrētām apakšstaciju iekārtām, piemēram, slēdži, regulatori, LTC strāvas transformatoros utt.

IED ir arī spēja atbalstīt sērijas sakarus SCADA serverim. Tomēr autoru pieredze rāda, ka IED parasti ziņo par mūsdienu RTU, izmantojot RS-232 saskarni vai statusa izvades kontaktpunktiem.

Tā kā komunikācijas spēja uzlabojas un nodrošina vienādu statusu ar funkcionalitātes iespējām, IED var kļūt par līdzvērtīgu dalībnieku automatizācijas saziņas vidē.

Tomēr, pēc autoru domām, ierobežotā apstrādes spēja komunikācijas prasību atbalstam papildus funkcionālajām prasībām ( ti, releji, skaitītāji utt. ) Apgrūtina IED plašo izplatīšanas automatizācijas sistēmas izmantošanu.

Resurss: Jaudas sistēmas ekspluatācija un kontrole - George L. Clark un Simon W. Bowen

Saistītie elektriskie ceļveži un izstrādājumi

MEKLĒŠANA: raksti, programmatūra un ceļveži