SCADA SISTEMI ZA POTREBE DALJINSKOG UPRAVLJANJA STABILNIH POSTROJENJA ELEKTRIČNE VUČE
Kategorizacija rada:
STRUČNI RAD
Gavrilović S. Branislav1), Milutin R. Đuričić2), Aleksandar Marić2)
Adresa:
1)Visoka železnička škola Beograd
2)Univerzitet „UNION“ Beograd, FIM Kruševac
Rezime: U radu su prezentovana neka rešenja sa SCADA sistemima u cilju otklanjanja uočenih nedostataka u postojećim sistemima upravljanja i kontrolisanja rada stabilnih postrojenja na elektrificiranim prugama „Železnice Srbije“.
Time je omogućeno daljinsko registrovanje i prikuplje velikog broja podataka u realnom vremenu i njihove analize u
cilju blagovremenog otklanja uočenih problema u eksploataciji železničkog saobraćaja.
Ključne reči: SCADA sistem, stabilna postrojenja električne vuče.
napojnim dalekovodima,
1. UVOD
Osnovni nedostatak postojećih sistema za daljin- • signalizacija reagovanja dinstantne zaštite dalekovoda
sko upravljanje stabilnih postrojenja na elektrificiranim 110kV
prugama „Železnice Srbije“ (EFD i SINAUT-8 FW 128 • signalizacija reagovanja zaštite transformatora (Buholc
Simens), leži u činjenici što ovi sistemi nisu u mogućnos- trafoa T1, Buholc trafoa T2, prekostrujna zaštita trafoa
ti da kontinualno prate podatake vezane za pouzdan rad T1, prekostrujna zaštita trafoa T2 – isključenje, zemljospoj
stabilnih postrojenja električne vuče. Ova tehnička ogra- trafoa T1 prema kotlu, zemljospoj trafoa T2 prema kotlu,
ničenje u dosadašnjoj praksi uslovljavala su operativne termička zaštita trafoa T1, termička zaštita T2),
analize koje nisu mogle blagovremeno otkloniti brojne • signalizacija nestanak napona 25 kV na sabirnicama i u
uočene probleme vezane za pravilno funkcionisanje elek- sva tra napojna voda kontaktne mreže,
trovučnog sietema (kao na pr. optimizacije padova napona • signalizacija reagovanja zaštite kontaktne mreže (admitantu kontaknoj mreži, faktora snage, vršnog opterećenja i na i prekostrujna zaštita u svim napojnim vodovima KM),
slično). Kako bi se obezbedilo bezbedno funkcionisanje • signalizacija nestanka napona 220 V , 110V =, i u
železničkog saobraćaja i odgovarajući kvalitet električne slučaju kvaar ispravljača za potrebe DU 48V=),
energije na elektrificiranim prugama „Železnice Srbije“ • signalizacija neispravnost u strujnim krugovima upravlnužno je pristupiti modernizaciji sistema daljinskog janja prekidača u dalekovodima, trafo poljima i napojnim
upravljanja stabilnih postrojenja električne vuče. U radu su vodovima.
prezentovana neka rešenja sa SCADA sistemima u cilju • signalizacija požara i provale
• merenje trenutne vrednosti i sadržaja viših harmonika
otklanjanja uočenih nedostataka.
napona 110kV u trafo poljima,
2. SCADA SISTEMI
Savremeni SCADA sistemi za upravljanje i kon- • merenje trenutne vrednosti i sadržaja viših harmonika
trolisanje rada stabilnih postrojenja elektrovuče sastoji se napona i struje na 25 kV,
od jednog ili više centra daljinskog upravljanja (MTU- • merenje aktivne, reaktivne, deformativne i prividne
Master Terminal Unit) koji su zapravo računarske stanice snage na 110 kV,
opremljene odgovarajućim softverom i operativnim siste- • merenje cos osnovnog harmonika u na 110kV,
mom. Ove stanice operatori koriste za kontrolisanje i • merenje faktora ukupnog harmoničnog izobličenja
upravljanje sa radom pojedinih uređaja u elektrovučnim napona i struje (THDU i THDI),
podstanicama i postrojenja za sekcionisanje. Oprema • merenje aktivne i reaktivne energije.
Za prenos podataka između MTU i RTU se koriSCADA sistema ugradjena u ovim postrojenjima obično
se označava sa RTU-Remote Terminal Unit.. RTU je raču- sti neki od standardnih ili specijalizovanih medija kao što
narska oprema čiji je zadatak da prikuplja informacije sa su Ethernet, Modbus, ProfiNET... Optički kablovi su ideraznih digitalnih i analognih senzora ugrađenih na poje- alni za realizaciju SCADA mreže jer nude potpunu zaštitu
dinim mestima u elektrovučnim podstanicama i postrojen- od emisije raznih zračenja koja bi mogla da dovede do
jima za sekcionisanje ali i da istovremeno prosleđuje prenosa pogrešnih informacija (slika 1).
komande pojedinim uređajima ovih postrojenja (obično
step motorima u cilju regulacije napona energetskih transformatora, relejima u strujnim kolima upravljanja
visokonaponskim prekidačima i rastavljačima i sl.) koji na
neki način menjaju stanje i režim rada u elektrovučnom
sistemu. Često se u ovoj opremi koriste i razni tipovi programiranih logičkih kontrolera (PLC - Programmable
Logic Controller).
Iz elektrovučnih postanica i postrojenja za sekcionisanje prenose se sledeće informacije:
• telesignalizacija položaja regulacione sklopke energetskih transformatora kao položaja odgovarajućih prekidača
i rastavljača u trafo poljima110 kV i 25 kV,
• signalizacije kvara na prenosnom sistemu i blokade
daljinske komande,
Slika 1: Struktura SCADA sistema
• signalizacija nestanak napona 110kV u trafo poljima i
)*(! $+!&%# $ (!,+'%
'"$&!
('%
SCADA sistem pripada klasi složenih hijerarhijskih sistema sa nekoliko izdvojenih celina: merna oprema
i izvršni organi, udaljeni U/I moduli, udaljene stanice, sistem za komunikaciju, i centralna stanica.
SCADA sistemi obuhvataju širok spektar opreme, podsistema i tehničkih rešenja koji omogućavaju prikupljanje i obradu podataka o procesima u elektrovučnim
podstanicama i postrojenjima za sekcionisanje i reagovanje na adekvatan način. Upravljanje procesima, u opšem slučaju, može biti automatsko ili inicirano od strane operatera.
SCADA sistem omogućava:
• prikaz uklopnog stanja stabilnih postrojenja električne
vuče (110kV, 25kV jednopolna šema elektrovučnih
postanica i postrojenja za sekcionisanje) na računaru;
• prikaz uklopnog stanja stabilnih postrojenja električne
vuče na sinoptičkoj ploči;
• automatsko prikupljanje merenih vrednosti u stabilnim
postrojenjima na svakih 15 min. i prikaz merenja na računaru;
• čuvanje svih podataka o merenjima najmanje godinu
dana;
• prikaz informacija o vrednostima merenja pojedinih
mernih mesta za bilo koji (dnevni, mesečni, itd.) vremenski interval u obliku tabela ili dijagrama;
• trenutno javljanje svih promena u stabilnim postrojenjima električne vuče (promena uklopnog stanja, signali
zaštite, kritične vrednosti napona i struje) sa rezolucijom
od 1 ms
• komandovanje elementima stabilnih postrojenja električne vuče - uključenje/isključenje prekidača, promena regulacije trafoa, itd.
• vrednosti merenja i informacije o promeni signala se
čuvaju u elektrovučnim podstanicama i postrojenjima za
sekcionisanje daljinskim u slučaju kvara na prenosnim putevima
• korišćenje raspoloživih sistema komunikacije (radioveza, ptt parica ili mobilna telefonija) za prenos podataka,
informacija i komandovanje, tako da nije potrebno ulaganje u nove prenosne puteve;
• željenu analizu i obradu svih skladištenih podataka,
štampanje smenskih izveštaja kao i izveštaja o trenutnom
stanju mreže.
3. CENTRALNA STANICA (MTU)
Centralna stanica (MTU) održava vezu sa daljinskim stanicama (RTU) preko radio veze ili signalnih linija
(ptt parica). Veza je dvosmerna, čime je omogućena i kontrola i upravljanje udaljenim uređajima. Sve promene koje
se registruju u sistemu, daljinske stanice (RTU) javljaju
centralnoj stanici (MTU) , koja ih prosleđuje računaru.
Pored toga, na centralnu stanicu može da se priključi i
sinoptička ploča na kojoj se mogu prikazivati važnije
informacije tako da budu dostupne većem broju ljudi.
Pored veze sa centralnom stanicom, daljinska stanica ima
mogućnost za priključenje računara preko koga se mogu
dobiti informacije u slučaju kvara na vezi sa centralnom
stanicom. Centralna stanica obezbeđuje do 2048 izlaznih
signala za priključenje na sinoptičku ploču (svaki signal
odgovara jednom elementu mreže).
4. DALJINSKE STANICE (RTU)
U elektrovučnim postanicama i postrojenjima za
sekcionisanje, daljinska stanica RTU se sastoji od jedne
centralne komunikacione jedinice i mini jedinica raspoređenih u ćelijama. Svaka mini jedinica odgovara jednom polju (dalekovodno polje 110kV, trafo polje 110KV,
trafo polje 25kV, merno i spojno polje, napojno polje
20kV, sopstvena potrošnja). Napajanje je 220V AC ili iz
izvora 110V DC iz elektrovučne podstanice.
Kapacitet jedne mini jedinice je obično:
• 8 do 32 digitalna signala
• 2 do 16 analognih signala (struja, napon, snaga)
• 2 do 8 komandi (prekidač, regulacija trafoa, itd.)
• 2 do 8 signala sa impulsnih brojila.
Slika 2 Daljinske stanice u elektrovučnim podstanicama
5. SCATE X
Nа tržistu postoji raznih softerskih paketa za
SCADA sisteme razvijenih za potrebe daljinskog upravljanja stabilnih postrojenja елеktrične vuče. Od mnogobrojnih pomenućemo samo softerski paket SCATE X razvijen
od portugalske firme EFACEC Sistemas de Electrónica,
S.A za potrebe daljinskog upravljanja stabilnim postrojenjima električne vuče u R. Srpskoj. Ovaj programski paket
omogućava registrovanje stanja stabilnih postrojenja električne vuče paralelno sa sinoptičkom pločom i to na više
nivoa, počev od 110 kV naponskog nivoa do jednopolne
šeme EVP, PS i PSN i kontaktne mreže 25 kV.
Slika3 . Sinoptička slika EVP
Moguće je praćenje i kontrola više udaljenih delova stabilnih postrojenja istovremeno. Program registruje
sve alarme sa daljinskih stanica RTU i vrši automatsku
promenu stanja stabilnih postrojenja uz zvučni
)*(! $+!&%# $ (!,+'%
'"$&!
('%
Za plasman SCADA sistema značajno da se može
realizovati korak po korak, zavisno od želja i mogućnosti
korisnika. To znači da se programski paket može realizovati nezavisno od hardvera ukoliko se želi samo obrada i
evidencija podataka na računaru, ili to može biti prvi korak
u realizaciji celog sistema. SCADA sistem se sa svim
funkcijama može realizovati i na delu elektrificirane
železničke mreže, a da se kasnije, bez problema, priključi
ostali deo. Sistem obezbeđuje i mogućnost proširenja daljinskog upravljanja stabilnih postrojenja električne vuče u
slučaju novih elektrifikacija pruga. Pored toga, na zahtev
korisnika, u sistemu se mogu realizovati i dodatne funkcije bilo u hardverskom delu bilo kao dopuna programskog
paketa.
Slika 4: Tipični operatorski ambijent
Promene stanja i alarmi se registruju trajnim memorisanjem u računaru i štampanjem podataka o elementu
čije je stanje promenjeno. Svi događaji u sistemu se memorišu u obliku standardnog izveštaja koji se može kasnije
pregledati i naknadno odštampati. Podaci o merenjima koji
stižu sa daljinskih stanica se trajno arhiviraju i mogu se kasnije obraditi. Trenutne vrednosti merenja se prikazuju uz
odgovarajuću ćeliju kojoj pripadaju. Podaci o merenjima
za bilo koji dan (za odabrano mesto) mogu da se prikažu u
obliku dijagrama, ili odštampaju kao dijagram ili tabela.
6 ZAKLJUČAK
Imajući u vidu nedostatke postojećeg sistema
daljinskog upravljanja na elektrificiranim prugama
„Železnice Srbije“, njegovo poboljšanje i osavremenjivanje bi se postiglo uvođenjem SCADA sistema. Uvodjenjem
SCADA sistema obezbedilo bi bolje funkcionisanje
železničkog saobraćaja, modernizaciju elektrificiranih
pruga i uvođenja u saobraćaj i brzih vozova koji već prolaze železničkim prugama širom Evrope. Sem toga sa
ovom modernizacijom povećala bi se neprekidnosti napajanja električnom energijom. Kontinualnim praćenjem
velikog broja informacija događaja u stabilnim postrojenjima električne vuče smanjio bi se i nedozvoljeni broj
kvaraova, a time i dužina trajanja prekida u napajanju
elektrificiranih pruga „Železnice Srbije“ koji je do sada
bio prisutan u realizaciji železničkog saobraćaja.
7. LITERATURA
1. Wack J., Cutler K., Pole J.: Guidelines on Firewalls and
Firewall Policy, National Institute of Standards and
Technology (NIST) USA, 2002., http://csrc.nist.gov/publications/nistpubs/800-41/sp800-41.pdf
2. Krstić R.: ,,Železnička signalno- sigurnosna i telekomunikaciona postrojenja – Beograd, 1994.
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Million instruktions per
second
4. ŽTP Beograd: Tehnička dokumentacija iz oblasti daljinskog upravljanja SPEV, SIEMENS, 1970.
5. Milčić D.:Integrated program system for design power
transmitters: Connection with CAD systems, IMK-14 Istraživanje i razvoj, vol. 14, iss. 1-2, pp. 91-98, 2008.
6. Dašić P., Šerifi V., Ječmenica R.: Methodology for
building the EDSS systems, IMK-14 - Istraživanje i
razvoj, vol. 14, iss. 1-2, pp. 107-118, 2008.
7.Manojlović V., Banković M.: Determination of simplified functions by Max+plus II software system, IMK-14 Istraživanje i razvoj, vol. 13, iss. 1-2, pp. 137-142, 2007.
Slika.5: Prikazivanje podataka vezana za stanja stabilnih postrojenja
SCADA SYSTEM FOR REMOTE CONTROL OF STABLE ELECTRIC TRACTION
Abstract: This paper presents some solutions to SCADA systems in order to eliminate identified deficiencies in existing
systems management and control of fixed power to the electrified railway lines "Serbian Railways". This provides a
remote register and collect large amounts of data in real time. Based on that, analysis were carried out in order to
prompt removes the perceived problems in the operation of rail transport.
Keywords: SCADA system, a stable installations of electric traction.
)*(! $+!&%# $ (!,+'%
'"$&!
('%
)*(! $+!&%# $ (!,+'%
'"$&!
('%
Download

SCADA SISTEMI ZA POTREBE DALJINSKOG