motiv.jpg (15236 bytes)
  

Názov:

Dispečerský systém na monitorovanie výroby elektrickej energie

Používateľ:

Elektráreň Nováky 1.
Produkt: Programový systém ReFlex 4 pre PC na monitorovanie výroby elektrickej energie v reálnom čase.
Komunikácia: Prepojenie front-end počítačov s dispečerským počítačom sieťou Ethernet.
Funkcia:

Monitorovanie a zobrazovanie okamžitých hodnôt meraných a vypočítaných technologických veličín a stavov. Diagnostika procesných modulov. Kontrola dodržania alarmových medzí. Kontrola oprávnení k operátorským činnostiam. Vedenie záznamov (tvorba archívov a denníkov). Parametrizácia veličín (určenie medzí, hysterézie, necitlivosti...). Nastavovanie žiadaných hodnôt regulovaných veličín a parametrov regulátorov. Grafické zobrazovanie časového priebehu technologických veličín vo forme trendov alebo živých grafov.

Prínos:

Oproti pôvodnému systému väčší komfort obsluhy a nízke nároky na údržbu

Výhody

Reflex 4 je špeciálny vysoko spoľahlivý a rýchly programový systém, ktorý si nevyžaduje takmer žiadnu starostlivosť. Je vybavený nástrojmi (editormi a scriptovacím jazykom), ktoré umožňujú pohodlne zrealizovať aj neštandardné požiadavky na monitorovacie a riadiace funkcie. Pre obsluhu je pohodlný.

Problém

Pôvodný monitorovací a riadiaci systém v Elektrárni Nováky 1 ( ENO 1 ) na dispečerskej úrovni nemal niektoré vlastnosti a funkcie, ktoré sa v súčasnosti od podobných systémov vyžadujú. Bol semigrafický, využíval len 8 farieb, mal neštandardnú databázu. Bolo preto rozhodnuté nahradiť tento systém moderným systémom, ktorý by dodržiaval svetové softwarové štandardy pracoval na báze najnovšej verzie v podniku osvedčeného operačného systému reálneho času QNX.

 
Riešenie  

Nový riadiaci a monitorovací dispečerský systém je napojený cez sieť Ethernet na pôvodnú nižšiu hierarchickú úroveň, na ktorej sú dva navzájom zálohované front-end počítače typu priemyselných PC. Zbiera dáta z front-end počítačov a opačne zasiela do nich žiadané hodnoty regulovaných veličín a príkazy na ovládanie dvojstavových zariadení. Systém monitoruje 1257 analógových a dvojhodnotových veličín.

Front-end počítače sú bez obsluhy a plnia úlohu koncentrátora dát, ktoré zbierajú zo systému pracovných staníc - riadiacich automatov, na ktoré sú napojené cez sériové rozhranie RS 485 alebo optické rozhranie. Bežia v nich úlohy pre logické spracovanie dát a vzájomné riadenia pracovných staníc.

Ďalej, zabezpečujú prenos dát do vzdialeného celoslovenského centrálneho dispečingu v Žiline cez pevnú telefónnu linku a prijímajú z tohoto dispečingu žiadané hodnoty nastavovania výkonov jednotlivých generátorov. Pracovné stanice priamo zbierajú technologické dáta a riadia technologické zariadenia na výrobu elektrickej energie.

Nový a monitorovací dispečerský systém dodala spoločnosť SAE-Control a.s. Žilina ako subdodávku pre spoločnosť ENERGODATA s.r.o. Žilina, ktorá je aj dodávateľom front-end počítačov a pracovných staníc.

schéma systému

Obr.č.1 Bloková schéma dispečerského systému

Dispečerské pracovisko je vybavené počítačovým systémom typu PC, operačným systémom reálneho času QNX 4.24 a programovým systémom SAE ReFlex 4.

ReFlex 4 je programový systém určený na tvorbu aplikácií pre monitorovanie a riadenie technologických procesov v reálnom čase.

Hlavný modul systému ReFlex4 beží pod operačným systémom QNX. Tento modul riadi a synchronizuje procesy vo všetkých ďalších moduloch a garantuje integritu dát prichádzajúcich z technologickej úrovne. Vykonáva úlohy v poradí podľa priority. Spolupracuje so štandardnou SQL-databázou, v ktorej sa ukladajú všetky vzniknuté udalosti, systémové dáta vrátane technologických veličín, poruchy, alarmy, oprávnenia atď. Reflex 4 je otvorený pre spoluprácu s inými systémami. Komunikácia v LAN sieti je možná protokolom TCP/IP.

Prístup k databáze SQL je v ReFlex 4 možný z prostredí WINDOWS 95, WINDOWS NT, UNIX, Linux prostredníctvom ODBS.

Grafické užívateľské rozhranie
Grafické užívateľské rozhranie je v prostredí X Window-Motif. Dáta v grafickej, alebo v tabuľkovej forme sú zobrazované v  nezávislých grafických oknách.

Pomocou EDITORA SCHÉM bola definovaná grafická podoba zobrazovaných schém a prechody medzi nimi. Každá schéma je “poskladaná” z  grafických objektov: hodnôt, čiar, textov, symbolov a má definované pozadie. V riadiacej lište sú tlačidlá na prepnutie na inú schému.

V dispečingu ENO 1 je možné prepínať medzi nasledovnými schémami:

  • výkonová schéma,
  • napäťová schéma,
  • komunikačná schéma,
  • tabuľka regulačných medzí výkonu,
  • diagnostická schéma, kde sa diagnostikuje strata spojenia hlavným alebo záložným smerom, havária UART - SW, chyba telegramov, sumárna chyba dát, príp. chyba vstupno / výstupných modulov,
  • tabuľka DEFENCE PLÁN, kde sa zobrazujú hodnoty maximálneho, minimálneho a požadovaného výkonu na jednotlivých blokoch a turbogenerátoroch, signalizuje sa úroveň frekvencie, porucha merania, volí sa režim prípadne vysiela pokyn pre povolenie regulácie.

Technologické veličiny ich parametrizácia,grafická reprezentácia a ovládanie
V ENO 1 sa monitoruje spolu 1257 analógových a digitálnych veličín. Pri tvorbe aplikácie bola každá z týchto veličín parametrizovaná, každej z nich boli prisúdené isté príznaky, určený spôsob jej archivácie, grafickej reprezentácie a pod.

Obr.č.2 Obrazovka - schéma technológie

V EDITORE DATABÁZY sú jednotlivé technologické veličiny parametrizované. Pre každú z nich bol definovaný:

  • druh signálu,
  • typ alarmu (kritický kvitovaný, kritický nekvitovaný, nekritický kvitovaný, nekritický nekvitovaný),
  • aktivita,
  • smerovanie do denníkov a archívov,
  • nastavenie prevádzkového stavu,
  • popis veličiny,
  • medze,
  • necitlivosť,
  • hysterézia,
  • kmitanie,
  • konštanty prepočtu,
  • typ zmeny dvojhodnotového signálu.

Väčšina z parametrov definície veličiny je možné meniť ON-LINE z technologických schém pomocou špeciálnych dialógov. Priamo z dispečerského pracoviska sa dajú nastavovať aj parametre regulátora.

Dáta sú snímané s dvojsekundovou periódou vzorkovania, ich prenos do dispečerského pracoviska sa uskutočňuje po sieti Ethernet. Prenášajú sa hodnoty len tých veličín, ktoré sa oproti poslednému stavu zmenili. Odozva na prípadné zmeny signálov je na úrovni medzi procesnými stanicami a frond-endom daná prenosovou rýchlosťou rozhrania RS-485 alebo optického rozhrania (9600-375 kBaudov) a na úrovni medzi front-endom a dispečingom je odozva takmer okamžitá a je obmedzená len prenosovou rýchlosťou siete Ethernet.

Každá technologická veličina môže vyvolať alarm. Analógová pri prekročení definovaných medzí, digitálna pri zmene stavu. Vo vybraných prípadoch je vznik alarmu doprevádzaný zvukovým alarmom, alebo sa v  schéme prejavuje preblikávaním symbolov alebo textov. Vznik alarmu sa zaznamenáva do zvolených prevádzkových denníkov a archívov ( podľa typu alarmu).

Aby nedošlo k “prehliadnutiu” dôležitých zmien alebo alarmových stavov v technológii, je nutné ich zo strany operátora registrovať ( kvitovať). Kvitovanie zmien a alarmov môže vykonať len operátor s požadovaným oprávnením. Prehľad o aktuálnej situácii poskytujú živé grafy, kde sa okamžité hodnoty zobrazujú ON-LINE, krivky “žijú”, odvíjajú sa s prichádzajúcimi novými hodnotami z procesu. Je možné nastaviť požadovanú farbu kriviek, určiť typ a hrúbku čiar, zmeniť zobrazovací mód, stránkovať dopredu/dozadu, zoomovať, dať si požadované priebehy vytlačiť na pripojenej tlačiarni.

Obr.č.3 Obrazovka - grafy

Dáta z archívov môžu byť zobrazené ako historické grafy so samostatnými alebo spoločnými vertikálnymi a horizontálnymi osami. V ENO 1 sa zobrazuje v grafoch do 128 veličín, ktoré sú zoskupené väčšinou do osmíc podľa logickej alebo miestnej súvislosti. Napríklad v jednom spoločnom okne sa zobrazujú charakteristické veličiny z bloku BL1 (napätia na linkách, svorkách, prípojniciach, činný a jalový výkon, frekvencia...).

Posielať riadiace príkazy do technológie je možné cez položku PRÍKAZ v menu výstupných veličín. Dispečer má možnosť v špeciálnom dialógovom okne nastaviť konkrétnu hodnotu analógovej veličiny ( pričom sa vykonáva kontrola dodržania hraníc ), alebo si pri digitálnej veličine vybrať medzi tlačidlami ZAPNI/VYPNI. Posielať riadiace príkazy môže len osoba s príslušným oprávnením.

Archív
Hodnoty všetkých veličín sú archivované. Digitálne veličiny sa ukladajú do asynchrónneho archívu s hĺbkou 10000 udalostí pre každú veličinu. Analógové veličiny sa v prvej fáze ukladajú do synchrónneho 1-dňového archívu s periódou vzorkovania 1 minúta, následne sa presunú do synchrónneho 31-dňového archívu taktiež s periódou vzorkovania 1 minúta. V poslednej fáze sa mesačný archív presunie v skomprimovanej forme na disk (nekonečného archívu ).

Obr.č.4 Obrazovka - denník

Pre dispečing ENO 1 boli naviac vytvorené špeciálne klient/server systémy a spracovanie dôležitých udalostí:

  • DENNÍKOVÝ SYSTÉM
    Veličina môže byť ukladaná v 4 prevádzkových a 2 alarmových denníkoch, dáta sú uložené v RAM - pamäti, údajová základňa zanikne pri reštarte úloh.
  • ARCHÍVNY SYSTÉM
    Udalosti sú uložené v SQL – databáze. Každá veličina môže byť archivovaná v 8 archívoch s hĺbkou 10000 udalostí. Do archívov smerujú alarmové aj nealarmové udalosti, smerovanie udalostí do konkrétneho archívu sa nastavuje v dialógovom boxe.
  • PREZERAČ DENNÍKOV / PREZERAČ ARCHÍVOV
    sprístupňujú uložené dáta pre dispečera, zobrazia ich v osobitnom okne, ktorého údajová časť je organizovaná do stĺpcov a riadkov. Každá udalosť je určená menom veličiny, časom a miestom vzniku, textovým popisom udalosti. Prezerač denníkov / Prezerač archívov má ovládaciu lištu obsahujúcu prvky pre nastavenie filtra, tlač denníka, jeho uloženie do súboru, kvitovanie, vyvolanie podrobnejších informácií (lupa)...

 

Záver  

Monitorovací a riadiaci systém ReFlex 4 je vysoko spoľahlivý. Je rýchly, schopný spracovať a zobraziť veľké množstvo uda-lostí v reálnom čase.

V energetike je použitý okrem ENO 1 aj v elektrárni vo Vojanoch ( VOJ 1, VOJ 2 ) a v realizácii sú aplikácie pre vodné elektrárne Ružín a Dobšiná.

Okrem  aplikácií v energetike sa slovenský produkt ReFlex 4 používa na Slovensku a v Čechách v plynárenskom priemysle, vo vodnom hospodárstve ( vodovody, kanalizácia, povodia riek, priehrady, priemyselné vodné hospodárstva ), v teplárenstve, na letiskách pre zabezpečovanie letovej prevádzky. Vo svete sa používa v Japonsku, Kórei, Francúzsku a Belgicku na monitorovanie tesností izolačných fólií na skládkach odpadu.