Sp-23-ro

FORUMUL REGIONAL AL ENERGIEI – FOREN 2008

Neptun, 15-19 iunie 2008

Cod lucrare: Sp-23-ro

KILOBITUL SI KILOWATTUL

(SAU UN MOD DE ABORDARE A INFORMATIZARII PROCESULUI DE PRODUCTIE A

ENERGIE ELECTRICE IN HIDROCENTRALE)

Autori: Pauna Sorin, Hidroelectrica Curtea de Arges

Stancu Florin, Hidroelectrica Curtea de Arges

1. INTRODUCERE

In secolul XXI, informatica se regaseste in practic toate activitatile cotidiene, impactul pe care

acest domeniu il are asupra vietii noastre nu poate fi contestat de nimeni, si in acest context

influenteaza si procesul de productie a energiei electrice.

Lucrarea propune un mod de abordare a informatizarii procesului de productie a energiei electrice

in domeniul hidro si va prezenta detaliat o solutie a acestei probleme intr-o centrala hidroelectrica.

Considerentele prezentate se bazeaza pe experienta practica dobandita de Sucursala Hidrocentrale

Curtea de Arges in acest domeniu, in urma lucrarilor efectuate la centralele de pe valea raului Arges.

Vor fi discutate doar problemele tehnice, partea financiara nefacand obiectul acestei lucrari.

In abordarea noastra informatizarea procesului de productie e energiei hidroelectrica implica

rezolvarea urmatoarelor probleme:

-Informatizarea la nivelul centralelor hidroelectrice.

-Informatizarea la nivelul dispecerului de hidrocentru.

-Interconectarea sistemului informatic de la nivelul Dispecerului de hidrocentru cu

sistemul informatic de la nivelul centralelor Hidroelectrice.

Aceste trei subiecte vor fi discutate in capitolul urmator, incercand sa evidentiem principalele

probleme si vom evidentia solutiile acestora pentru care a optat sucursala Curtea de Arges.

2. INFORMATIZAREA PROCESULUI DE PRODUCTIE A ENERGIEI ELECTRICE IN

CADRUL SH CURTEA DE ARGES.

a. Informatizarea procesului de productie la nivelul centralelor hidroelectrice.

a.1 Din punct de vedere tehnic principala problema a fost stabilirea granitei dintre sistemul

informatic si procesul de productie a energiei si aici a fost urmatoarea dilema:



1. se va pastra sistemul de automatizare existent (sistem realizat la nivelul tehnologic al

anilor 70), sistemul informatic urmand a se interconecta cu acesta.

2. se va inlocui complet sistemul de automatizare existent, controlul intregului proces de

productie urmand a se face de un nou sistem de automatizare, realizat pe baza

tehnologiilor la zi, sistemul informatic urmand a fi implementat peste acesta .

Am optat pentru solutia 2, considerand ca realizarea unui sistem informatic cu tehnologie actuala

avand la baza un sistem realizat la nivelul anilor 70 nu poate conduce la o solutie fiabila si stabila

pentru problema pe care am dorit sa o rezolvam.

a.2 O a doua problema tehnica la care a trebui sa raspundem a fost referitoare la arhitectura

sistemului de automatizare, si aici intrebarea a fost cea clasica: centralizat contra distribuit.

Avand in vedere structura centralelor hidroelectrice pentru care ne-am propus informatizarea

procesului de productie (centrale cu 2 grupuri si cu o distribuitie in spatiu a instalatiilor care le

deservesc destul de compacta) am optat pentru o solutie centralizata si anume:

Cate un sistem de automatizare independent pe fiecare grup si un sistem de automatizare

pentru instalatiile generale, acesta din urma urmand sa controleze functionarea intregii centrale.

La nivelul sistemului de automatizare al instalatiilor generale din centrala se vor implementa

algoritmii necesari conducerii prin dispecer (inclusiv “joint control”) a centralelor

hidroelectrice de pe Valea raului Arges.

Fiecare grup poate functiona fie direct sub controlul sistemului informatic de la dispecer, fie sub

controlul sistemului de automatizare al serviciilor generale pe baza algoritmilor de control al

centralei implementati la acest nivel.

a.3 O a treia problema careia a trebuit sa-I dam un raspuns a fost: ce solutie tehnica alegem

pentru sistemul de calcul din sistemele de automatizare:

- Automat programabil



-PC Industrial

-PC obisnuit

Sunt argumente pro si contra pentru fiecare din solutiile de mai sus (se poate discuta de costuri de

implementare, cheltuieli de intretinere, de specialistii necesari pentru dezvoltarea aplicatiilor, etc.)

Noi am optat pentru o solutie bazata pe automate programabile, considerand ca este

solutia care ne asigura fiabilitatea si siguranta necesare in exploatarea sistemului.

Dupa clarificarea acestor probleme am trecut la implementarea sistemelor (asa cum vor fi ele

exemplificate intr-un capitol urmator) si astazi avem 10 grupuri cu sisteme de automatizare noi,

dintr-un total de 30 (dorim sa aplicam solutia la 15 centrale cu cate 2 grupuri fiecare). Estimam ca

in urmatorii 4 ani, vom incheia implementarea sistemelor de automatizare la nivelul centralelor

hidroelectrice, oferind o baza stabila si fiabila pentru exploatarea optima prin dispecer a

centralelor de pe valea raului Arges.

b. Informatizarea la nivelul dispecerului de hidrocentru.

Problema principala in informatizarea activitatii dispecerului este o problema software.

Pe langa dotarile hardware (servere, statii de lucru, dispozitive de afisare) dispecerul are nevoie

de un pachet de programe care sa-I permita sa interactioneze atat cu sistemele informatice de

proces cat si cu sistemele informatice ale entitatilor cu care conlucreaza pe piata energiei.

b.1 Daca privim care proces, trebuie realizate urmatoarele tipuri de aplicatii :

- implementare functiile SCADA de baza : achizitie si schimb de date cu sistemele

informatice din centrale, inregistrarea secventiala a eveimentelor, revista post-factum, comanda si

control la nivel de HA si la nivel de CHE, exploatarea unei centrale sau a unui grup de centrale pe

baza unui program de functionare, prelucrare alarme, parole, etc.).

- implementare functii HPMS: analiza post-factum a functionarii, a incidentelor, calculul

puterilor si energiilor produse pe centrala si pe unitati dispecerizabile, aplicatie pentru distributia

optima a puterilor pe centrale, in functie degrupurile disponibile si cotele in lacuri pornind de la

un consemn de putere primit de la dispecerul national, aplicatie cere sa perimta tranzitarea

viiturilor cu maximizarea productiei de energie etc.

La acest moment sunt create toate premizele pentru implementarea functiilor SCADA

mentionate mai sus, pentru functiile HPMS orizontul de timp pentru implementarea lor este

undeva peste 5 ani (la un an dupa ce se va termina implementarea sistemelor de automatizare la

nivelul centralelor hidroelectrice de pe valea Raului Arges .

b.2 Daca privim spre celelalte entitati cu care colaboreaza dispecerul, fiecare necesita un

alt tip de aplicatie pentru care cerintele sunt intr-o continua schimbare. Aici personalul de

asistenta software a dispecerului trebuie sa fie capabil sa realizeze adaptarea permanenta a

aplicatiilor.



SISTEM

INFORMATIC

DISPECER

SISTEM

INFORMATIC LA

NIVELUL CHE 1

SISTEM

INFORMATIC LA

NIVELUL CHE 2

SISTEM

INFORMATIC LA

NIVELUL CHE n

SISTEM

INFORMATIC

ENTITATE

COLABORATOARE 1

SISTEM

INFORMATIC

ENTITATE

COLABORATOARE 2

SISTEM

INFORMATIC

ENTITATE

COLABORATOARE m

Noi ne-am propus ca obiectiv principal la acest nivel crearea unor baze de date (de timp

real si istorice) consistente si coerente, care sa contina informatiile utile din procesul de productie,

astfel incat sa fim capabili sa punem la dispozitie oricaror entitati colaboartoare informatiile

solicitate intr-un anumit context. Suntem in acest moment in faza de definire a acestor baze de

date pe baza analizei activitatii curente a dispecerului de hidrocentru.

c. Interconectarea sistemului informatic de la nivelul dispecerului de hidrocentru cu

sistemele informatice de la nivelul centralelor hidroelectrice.

Rezolvarea acestei probleme implica 2 aspecte principale:

- asigurarea suportului fizic pentru transmisia datelor

- mecanismele software pentru transmisia datelor intre cele doua sisteme informatice

c1. Asigurarea suportului fizic pentru transmisia datelor este un subiect sensibil, si principala

cauza a acestui lucru o reprezinta posibilitatile reduse de a avea cai de comunicatie sigure ( si eventual

redundante) intre dispecerul de hidrocentru si centralele hidroelectrice.

Pentru a sustine ceea ce am spus mai sus, am sa va prezint schema retelei de transmisie date a SH

Curtea de Arges, si veti observa ca pentru a reusi interconectarea in aceasta retea a locatiilor de interes

hidroenergetic am folosit cele mai variate tehnologii: fibra optica, retele wireless in 2.4 GHZ (, retele

wireless in 3.5 GHZ, satelit, unele proprietatea sucursalei, altele inchiriate de la furnizorii de servicii.



Administrarea unui astfel de sistem, poate deveni o problema, orice defectiune in transmisia

datelor, poate necesita, pana la identificarea exacta a echipamentului cu probleme participarea a minim 3

persoane care ar trebui sa aiba disponibilitatea sa participe la rezolvarea problemei respective. Si avand in

vedere ca cele 3 persoane apartin la 3 firme diferite, exista sanse mari ca problema sa ramana nerezolvata.

La acest capitol, optiunea sucursalei noastre este aceea de a realiza pe cat posibil sisteme de

comunicatii propri, cu o disponibilitate acceptabila pentru a asigura transmiterea datelor intre sistemele

informatice dintre dispecer si centralele hidroelectrice. Vom apela la inchiriere de servicii transmisie date

doar acolo unde realizarea de sisteme de comunicatie propri sunt nefezabile din punct de vedere tehnico-

economic, sau in cazurile in care furnizorii de servicii nu ne pot asigura disponibilitatea solicitata a

serviciului.

Realizarile noastre la acest capitol:

Am realizat un sistem de transmisie voce-date pe suport fibra optica, intre barajul Vidraru si uzina

Vidraru. Sistemul asigura transmisia datelor intre 6 puncte de interes pentru exploatarea barajului Vidraru

si Uzina Vidraru. Distnta dintre baraj si centrala este de aproximativ 5 km, zona de munte.

Este functionala o retea wireless (in 2.4 GHz) care asigura transmisia datelor intre centralele

hidroelectrice de pe valea raului arges si dispecerul de hidrocentru, retea care are deja 5 ani de functionare

si pe care dorim sa o inlocuim cu un sistem de transmisie voce-date pe fibra optica, proiect aflat in faza

desfasurarii procedurilor de achizitie, si estimam punerea in functiune in anul 2009.

c2. Din punctul de vedere al mecanismelor software pentru transmisia datelor intre sistemele

informatice de la nivelul centralelor hidro si sistemele informatice de la nivelul dispecerului de

hidrocentru, arhitectura pentru care noi am optat a fost ca transmisia datelor intre cele doua sisteme sa fie

o aplicatie software independenta, care poate fi testata separat de restul aplicatiilor si care sa respecte

anumite standarde din domeniu (ex: OPC, IEC60870-5-104 etc.)



3. INFORMATIZAREA PROCESULUI DE PRODUCTIE A ENERGIEI ELECTRICE

INTR-O CENTRALA HIDROELECTRICA.

Va propunem o solutie de informatizare a procesului de producere a energiei electrice intr-o

centrala hidroelectrica cu 2 grupuri. Solutia este implementata in sucursala noastra, si este functionala

(avem grupuri la care solutia functioneaza de peste 18 luni.)

SCHEMA BLOC A SISTEMULUI INFORMATIC DINTR-O CENTRALA

HIDROELECTRICA

COMPONENTELE SISTEMULUI:

Sistem automatizare numericã HA1;

Sistem automatizare numericã HA2;

Sistem automatizare numericã instalaţii generale;

nivel superior (Server şi Client CHE) cu conectare la dispecerul de amenajare.

Pentru implementarea sistemului am folosit echipamente Schneider pentru implementarea

sistemului de automatizare

Automat programabil Quantum cu urmatoarele caracteristici si functii:

Caracteristici:

214 intrãri binare 24 Vcc;

80 ieşiri binare pe contact releu normal deschis / închis;



32 intrãri analogice cu izolare galvanica configurabile 0-20mA, 4-20mA, cu achizitie

pe 16 biţi, izolare între canale 200 V,izolare faţã de masã750Vcc sau 500 RMS 1

min.

32 intrãri analogice mãsurã RTD Pt100.

Functii:

- achiziţie date

- prelucrãri primare

- transmisie date

- filtrãri hard şi soft

- conducere secvenţialã sau automatã a procesului de pornire şi/sau oprire voitã sau de

avarie

- monitorizare şi automatizare HA

realizare secvenţe de pornire/oprire

secvenţa de pornire dupã consemn

comanda instalaţie de sincronizare cu sincrotact numeric

- comanda şi controlul urmatoarelor instalatii:

instalaţia grup de ulei sub presiune (GUP);

instalaţia vane cu închidere rapidã (VIR);

instalaţia ridicare rotor;

instalaţia injecţie ulei;

instalaţia frînare;

instalaţia Aparat director (AD) şi bolţuri AD;

instalaţia apã de rãcire (parte din instalaţie proprie hidroagregatului);

instalaţia evacuare apã înfiltratã în capacul turbinei;

instalaţia ulei scãpat;

instalaţia control termic;

instalaţia control nivele de ulei în lagãre;

instalaţia întrerupãtor generator 6,3 KV;

instalaţia întrerupãtor de excitaţie (ADR);

instalaţia sincronizare;

instalaţia mãsurãri electrice;

instalaţia de mãsurã turaţie hidroagregat;

instalaţia protecţii electrice generator;

regulatorul automat de vitezã (RAV);

regulatorul automat de tensiune (RAT).

Panou operator Manghelis cu urmatoarele caracteristici si functii:

display color ,10.4’’;

chei pentru funcţii de setare şi comandã;

comunicaţe serialã cu automatul programabil;

comandã secvenţialã (manualã şi semiautomatã) sau automatã a hidroagregatului;

încarcarea/descãrcarea cu putere activã sau/şi reactivã;

monitorizarea procesului în timp real (secvenţa de pornire/oprire, schemele

monofilare şi tehnologice ale hidroagregatului şi ale serviciilor proprii);



semnalizãri preventive şi de avarii;

îregistrare localã a evenimentelor;

vizualizare localã a istoricului de evenimente şi starea parametrilor controlaţi;

vizualizarea şi înregistrarea mesajelor de defect;

Server din familia HP cu urmatoarele caracteristici si functii:

Caracteristici:

Hardware

Multiprocesor (Intel Xeon 3,2 GHz)

Memorie min. 512 MB

SCSI

2 x SCSI HDD min. 80GB 10000 rpm

Tape

DVD/CD-RW

Network 10/100 Mbps

Memorie video min. 64 MB

Smart UPS 1400 VA

Interfeţe comunicaţie cu sistemul de automatizare

Monitor 17" TFT

Software

Windows 2003 Server+Microsoft SQL Server

Aplicaţie server SCADA şi baze de date

Kit de dezvoltare aplicaţii

Functii:

asigurã comunicaţia şi conversia de protocoale cu nivelul superior (staţie de lucru

dispecer şi camera de comandã);

baza de date relaţionale pentru toate mãrimile achiziţionate de sistem;

realizeazã prelucrãri ale datelor achiziţionate şi rapoarte (minim 30) pentru

operatorul din camera de comandã şi pentru dispecer;

rapoarte de exploatare. Detalierea rapoartelor va fi fãcuta cu Beneficiarul la

momentul execuţiei lucrãrii.

integrarea cu aplicaţia existentã în prezent la sediul sucursalei SH Curtea de

Argeş pentru monitorizarea şi telecomanda hidroagregatelor care au în prezent

sisteme de automatizare numeric (aplicaţie ce utilizeazã protocol IEC 60870-5-

104);

integrarea cu aplicaţia de management tehnic a sucursalei SH Curtea de Argeş.

Statie de lucru HP cu urmatoarele functii si caracteristici:

Caracteristici:

Hardware

Procesor (min. Intel Pentium 4 3.2 GHz)

Memorie min. 512 MB

HDD min. 80GB UATA 7200 rpm

DVD / CD-RW

Network 10/100 Mbps

Memorie video min. 128 MB

Monitor 21" TFT



Smart UPS 1400 VA

Software

Windows 2003 Profesional

Aplicaţie client SCADA

Functii:

monitorizare şi conducere hidroagregat;

comanda automatã sau secvenţialã semiautomatã a hidroagregatului;

încãrcarea/descãrcarea cu putere activã şi/sau reactivã a hidroagregatului;

monitorizarea procesului în timp real (secvenţa de pornire oprire, schemele

monofilare şi tehnologice ale hidroagregatului şi ale serviciilor proprii);

înregistrare localã a evenimentelor;

vizualizare localã a istoricului de evenimente.

obţinere rapoarte de exploatare din datele achizitionate (minim 30). Detaliile

referitoare la aceste rapoarte vor fi specificate la momentul execuţiei.

4.CONCLUZIE

Noi credem ca la nivelul anului 2008 exista o stransa legatura intre kilobit si kilowatt, si toate

eforturile noastre se concentreaza pentru folosirea kilobit-ului pentru eficientizarea procesului de

productie a energiei electrice si scaderea pretului kilowatt-ului.

Sp-23-ro

Documents

Transcript of Sp-23-ro