16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/45/2976.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 5 (45) май 2004 года

Программа автоматизации повышает эффективность работы гидроэлектростанций в США

Тема номера Уильям ТЕРРИ 1871

Как и все электрические компании, TVA (Теннесси, США) постоянно ищут возможность сократить расходы. Так как стоимость энергии гидроэлектростанций в целом не фиксирована, то снизить расходы можно, либо сократив затраты на содержание и техническое обслуживание, либо повысив эффективность оборудования. В этих целях TVA начала программу по полной автоматизации 29 гидроэлектростанций мощностью 5 298 MW. Применяя системы управления Simatic PCS7 производства Siemens, TVA намерены значительно сократить расходы на эксплуатацию оборудования.

В исследовании, проводимом TVA для оценки стоимости внедрения автоматизированной системы управления и ее преимуществ, были определены четыре основные цели программы. Во-первых, следовало снизить эксплуатационные расходы путем сокращения численности работающего персонала. Далее, каждая станция должна использовать водные ресурсы настолько экономно, насколько это возможно, производя максимальное количество энергии при минимальном расходе воды. Новая система управления должна регулировать мощность путем быстрого автоматического распределения нагрузки работающих агрегатов. И последнее, но не менее важное - новая система должна сочетаться с будущими улучшениями, такими, как контроль состояния оборудования.

Экономический анализ показал, что автоматизированная система может сэкономить 58,9 млн. американских долларов путем снижения эксплуатационных расходов, повышения эффективности работы системы и оборудования. Прогнозируемая цена программы составила 50 млн. американских долларов за 8-летний период, а прогнозируемая норма прибыли по проекту - 30%. Основываясь на этих ожиданиях, TVA одобрила эту программу, которая реализуется уже пятый год.



Стратегический альянс

На предварительном этапе TVA подготовила детальные требования и предложила потенциальным поставщикам принять участие в конкурсе. Несмотря на то, что у TVA имелись определенные цели и конкретные соображения по поводу устройства системы, признавалось, что опыт системного интегратора чрезвычайно ценен. Вместо того, чтобы подготовить детальную спецификацию, TVA выбрала системного поставщика, основываясь на его опыте, квалификации, концепции проекта и стоимости. Таковой стала Siemens Wtstinghouse Power Corporation (SWPC), с которой TVA вступила в долгосрочный стратегический альянс. Объединенными усилиями специалистов TVA и SWPC была разработана концепция проекта, отвечающая всем требованиям TVA по разумной цене. По результатам этапа концептуального проектирования Simatic PCS7 был признан лучшей системой управления, отвечающей всем требованиям проекта.



Сетевые возможности

Одной из целей проекта было использование территориальных сетей TVA в качестве коммуникационной среды. Системы управления, установленные на большинстве станций, выполняют локальные функции управления. Корпоративная сеть используется для передачи графиков нагрузок на станции из диспетчерского центра (HDCC-Hydro Dispatch Control Cell), расположенного в Чатануга.

Мониторинг и резервное ручное управление ГЭС осуществляются с одной из двух операторских станций, которые управляются тремя инженерами. Эти операторские станции соединены с парой серверов двунаправленной оптоволоконной сетью, образуя отказоустойчивую конфигурацию с «горячим» резервированием. Серверы получают все технологические данные со станций и делают их доступными для клиентов корпоративной сети, имеющих права доступа для просмотра данных. Они также хранят долгосрочные архивы данных.

Серверы соединены с разными контроллерами PCS7 оптоволоконной сетью, которая также соединяет систему HDCC с сетью TVA. Один контроллер на станции функционирует как мастер, управляющий потоком данных и команд, необходимых для управления станцией. Такие контроллеры используются как коммуникационные узлы, позволяющие непосредственно управлять оборудованием на станциях применяя стандартный промышленный протокол. TVA выбрала данный вариант из-за его совместимости с существующим компьютерным оборудованием, а также потому, что протокол поддерживает многомастерную структуру, обеспечивающую разделение областей генерирования и передачи данных. Все оперативные данные со станций направляются также по этим линиям. В целом для достоверности информации каждая станция оснащена двумя отдельными линиями связи с НDCC.

В нормальных условиях графики нагрузок распределяются через сеть компании всем станциям, используя стандартный протокол TCP/IP. С помощью этих графиков местные автоматизированные системы на станциях осуществляют управление в соответствии с различными параметрами, включая активную и реактивную мощности, напряжение, расход и уровень воды. Автоматизированная система станции определяет необходимый состав и нагрузку генераторов.

Автоматизация позволяет повысить эффективность станций в Чикамауга и Норрисе.



Экономический эффект

До старта этой программы TVA уже применяла распределенные системы сбора и управления (SCADA) для дистанционного управления гидростанциями из одного места. Такой тип управления, однако, требовал внимания оператора, даже если он находился на достаточно отдаленном расстоянии. Станции без применения системы SCADA управлялись вручную, локально, без применения или с применением в небольшом объеме функций автоматизированного управления. Станции, на которых применялась система SCADA, были оснащены небольшим набором функций автоматизированного управления, включая удаленное телемеханическое устройство (RTU), выполняющее роль интерфейса между станцией и каналами ввода-вывода.

Для того чтобы извлечь максимум полезного из нового способа управления, TVA выбрала три разных подхода для переоборудования станций. Одним общим аспектом явилось то, что существующая иерархия управления должна быть сохранена и применима в новых системах. Кроме того, оснащение дополнительными программно-аппаратными средствами позволило сократить часть персонала. На пару отказоустойчивых дублированных систем Siemens PCS7, допускающих горячую замену, поддерживают всю внешнюю связь. Эти контроллеры управляют всеми общими функциями станции, такими, как контроль уровня воды, управление распределительными подстанциями, а также дистанционным оборудованием по командам от SCADA. Управление логикой управления генераторов реализуется другой парой резервированных PCS7-систем, спроектированных как блочные (генераторные) контроллеры. Количество генераторов, управляемых каждым таким набором контроллеров, может быть разным в зависимости от сложности управления такими генераторами. Такая структура обеспечивает высокую надежность связей со станцией и генераторами.

Системы автоматизации связаны с операторскими станциями через волоконо-оптический Industrial Ethernet. Эта сеть также подключена к корпоративной сети компании для обмена не критичными по времени данными с HDCC. Отдельная сеть используется для передачи данных от системы контроля состояния оборудования к автоматизированной системе. Внутренняя связь между контроллерами и удаленными устройствами в/в осуществляется через сеть Profibus.

Станции, оснащенные системой SCADA, были разделены на две категории в зависимости от их мощности. Станции с высоким уровнем мощности были оснащены высокоэффективными системами управления PCS7 в целях достижения наибольшей эффективности. Так как большинство станций и оборудования в/в было подключено к удаленному терминалу SCADA, стало необходимым только связаться с RTU, чтобы применить большинство функций управления. Некоторые критичные функции удалены из RTU и подключены напрямую к автоматизированной системе в/в для осуществления более тщательного контроля. Оставшиеся станции с низкой мощностью, уже оснащенные системами SCADA, продолжают работать без нововведений, за исключением того, что автоматизированная система контроля станции действует как единица управления. Все станции сообщаются друг с другом через сеть Ethernet.

В настоящее время автоматизированные системы действуют на 9 гидростанциях. Четыре другие укомплектовываются в данный момент.



Экономия посредством автоматизации

В целом с новой системой TVA сможет значительно сэкономить путем снижения эксплуатационных затрат и повышения эффективности.

Сокращение эксплуатационных расходов достигает 30,3 млн. дол.

Повышение эффективности системы равно 17,3 млн. дол.

Повышение эффективности оборудования - 11,3 млн. дол.

Всего экономится 58,9 млн. дол.

Кабельная арматура, Мощность, Напряжение , Подстанции, Сети , Энергия , Провод, Система автоматизации, СРО,

Программа автоматизации повышает эффективность работы гидроэлектростанций в СШАКод PHP" data-description="Как и все электрические компании, TVA (Теннесси, США) постоянно ищут возможность сократить расходы. Так как стоимость энергии гидроэлектростанций в целом не фиксирована, то снизить расходы можно, либо сократив затраты на содержание и техническое обслуживание, либо повысив эффективность оборудования. В этих целях TVA начала программу по полной автоматизации 29 гидроэлектростанций мощностью 5 298 MW. Применяя системы управления Si" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/45/2976.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/share.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.