Автоматизированная система управления электроснабжением (АСУЭС) – иерархическая система, характеризующаяся автономностью входящих в нее подсистем, имеющих самостоятельные цели управления и общую цель, единую для всей автоматизированной системы, наличием внутренних и внешних связей у каждой подсистемы, уменьшением количества и уплотнением информации при движении ее вверх по иерархии. Определение оптимальной структуры системы управления – одна из важнейших задач, возникающих при разработке системы в каждом конкретном случае. Правильно установленная структура АСУЭС позволяет наиболее точно определить требуемый объем, содержание и потоки информации, обеспечивать последовательное решение очередных задач на базе предыдущих, исключает необходимость переделок в процессе развития АСУ [16].
Рассмотрим функции отдельных подсистем АСУЭ на примере системы электроснабжения предприятия.
Первый и второй базовые уровни АСУЭ занимают подсистемы защит и ручного управления отдельными установками, а также локальной автоматики. Основными задачами, которые решаются на этих уровнях в системе электроснабжения, являются:
– релейная защита и автоматика безопасности; различные блокировки и локальная технологическая автоматика (АВР, АПВ, АЧР и др.);
– измерение различных электрических параметров (тока, напряжения, частоты и пр.) для обеспечения работы местных автоматических устройств и передачи измерений в другие подсистемы АСУЭ и АСУП.
Для выполнения перечисленных функций на подстанциях должна быть установлена соответствующая аппаратура и датчики с преобразователями измеряемых параметров в сигналы.
Устройства локальной автоматики и зашиты широко применяются на подстанциях и вне связи с АСУЭ, однако при разработке АСУЭ к этим устройствам предъявляются повышенные требования в части надежности их работы, точности измерений, формы выходных параметров. Именно на этом уровне отбирается информация о состоянии и работе контролируемой системы, необходимая для функционирования всех подсистем АСУЭ. Поэтому число датчиков, предусматриваемых на контролируемых энергетических объектах, при наличии АСУЭ возрастает, а их технические характеристики определяются решаемыми в системе задачами.
Система диспетчерского управления энергетическим хозяйством в рамках АСУЭ представляет собой информационно-управляющую подсистему (второй уровень иерархии). В функции этой подсистемы входит:
– постоянный автоматический контроль за состоянием системы, режимами работы оборудования и положением основных коммутационных аппаратов;
– фиксация и анализ неисправностей, возникающих в системе; осуществление оперативных переключений по программе или по команде диспетчера в нормальных режимах работы, в аварийных ситуациях и в восстановительный период;
– обработка первичной технологической информации, поступающей из первого уровня иерархии, ее хранение, воспроизведение и передача в другие подсистемы АСУЭ;
– передача на объекты управляющей информации, поступающей из верхних уровней;
– расчет оперативных технико-экономических и эксплуатационных показателей технологического процесса и работы оборудования;
– диагностика и прогнозирование технологического процесса и состояния оборудования.
При проектировании информационных подсистем АСУ возникает необходимость решать вопросы, связанные с установлением необходимого и достаточного для целей управления объема информации; выбором источников требуемой информации; определением информационных потоков, входных и выходныхданных; разработкой алгоритмов и программ обработки и контроля информации; обеспечением ее достоверности. Передача информации в другие подсистемы АСУЭ требует также решения задач фильтрации и обобщения (уплотнения) передаваемой информации.
Четвертый уровень АСУЭ занимает учетно-расчетная подсистема. В ее задачу входит:
– составление балансов активной и реактивной мощности по отдельным цехам или производствам и по заводу в целом; анализ качества электроэнергии;
– автоматизированный коммерческий и технический учет электроэнергии, потребляемой предприятием и его производственными подразделениями;
– расчет удельных расходов электроэнергии на единицы видов продукции;
– определение коэффициента мощности на предприятии; обработка и передача части информации на следующий уровень АСУЭ и в АСУП.
Для выполнения системой указанных функций необходимо обеспечить получение соответствующей интегральной информации и использовать специальные устройства, осуществляющие суммирование и автоматическую регистрацию совмещенной 30- минутной нагрузки предприятия.
В отличие от рассмотренных выше подсистем первого, второго и третьего уровней, учетно-расчетная подсистема является комплексной для всего энергетического хозяйства предприятия, тогда как первые складываются из самостоятельных (в значительной степени) частей, соответствующих отдельным энергетическим системам.
Пятый уровень АСУЭ — подсистема оптимального управления. Основной функцией этой подсистемы является обеспечение оптимизации технологических процессов в промышленных системах энергоснабжения. Объем задач оптимизации, решаемых данной подсистемой, будет расширяться по мере их постановки и решения технологами (энергетиками) и разработчиками системы, разработки соответствующих алгоритмов и программ, исследования и отладки их на математических динамических моделях[18].