В зависимости от технологических особенностей предприятия доля стоимости энергии, приходящаяся на единицу выпускаемой продукции, составляет от 5 до 20% общей стоимости. От ритмичности и бесперебойности энергоснабжения в значительной степени зависит в целом выполнение предприятием государственного плана, от себестоимости получения и распределения различных видов энергии зависит себестоимость выпускаемой предприятием продукции.
Кроме того, перерыв в снабжении потребителей различными видами энергии может повлечь за собой аварии, последствия которых чреваты значительным материальным ущербом и могут вызвать человеческие жертвы.
Энергоснабжение промышленного предприятия характеризуется следующими технологическими особенностями: тесной взаимосвязью между отдельными видами энергоснабжения; зависимостью от внешних источников энергии; зависимостью от собственных источников энергии (например: ТЭЦ, котельные, компрессорные, насосные станции и др.).
Отдельные сооружения энергохозяйства располагаются по всей территории предприятия на значительном расстоянии друг от друга.
Из изложенного следует, что энергетическое хозяйство предприятия требует централизованной координации работы, управления и контроля за состоянием всех энергетических объектов и сетей. Это достигается внедрением диспетчерского телемеханизированного управления. Диспетчерское управление энергоснабжением (электроснабжением и т. п.) предприятия с помощью средств телемеханики обеспечивает: централизацию контроля и управления работой системы; повышение оперативности управления и контроля за работой сооружений и сетей; возможность установления оптимального режима работы оборудования и сетей; повышение надежности снабжения потребителей различными видами энергии; полное или частичное сокращение дежурного персонала на отдельных сооружениях систем энергоснабжения; более квалифицированное управление системой; сокращение количества аварий и быстрейшую ликвидацию их последствий; экономию энергетических ресурсов.
В системах энергоснабжения телемеханизация диспетчерского управления обязательно сочетается с автоматизацией отдельных объектов телемеханизируемой системы.
Отдельные автоматические устройства, такие, как релейная защита, различные блокировки, локальные регуляторы, комплексы автоматических измерительных приборов и другие нашли достаточно широкое распространение в промышленной энергетике и успешно эксплуатируются. На многих предприятиях в системах диспетчерского управления энергоснабжением внедрена также телемеханика.
В последние годы широкое распространение получают автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП). В соответствии с ГОСТ 19675—74 под АСУ подразумевается человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации. Совершенствование управления энергоснабжением предприятий основано также на внедрении автоматизированных систем управления энергетическим хозяйством завода (АСУЭ) как одной из подсистем АСУП.
Внедрение АСУЭ предполагает создание комплекса алгоритмов и программ, позволяющих (с помощью вычислительной техники) решать различные задачи промышленной энергетики, начиная от проектирования и кончая оптимальным управлением режимами. В вычислительный комплекс в качестве внешних устройств входят системы сбора и обработки информации, системы телемеханики, устройства релейной защиты и автоматики, а также связь.
Наряду с задачей оптимального управления возникает необходимость возложить на автоматизированную систему управления также решение проблем, связанных со сбором и обработкой информации для составления энергетических балансов, расчета различных технико-экономических и плановых показателей и т. п. Таким образом, совершенствование управления энергохозяйством промышленных предприятий осуществляется путем внедрения автоматизированных систем управления (АСУ), оснащенных средствами телемеханизации и вычислительной техники. Эти системы должны обеспечивать централизованный контроль и управление работой системы в целях повышения оперативности управления и контроля за работой сооружений и сетей; рациональное распределение выработки энергоносителей между агрегатами, выбор оптимальной их загрузки; рациональное распределение энергии и энергоносителей между потребителями; полное или частичное сокращение дежурного персонала на отдельных сооружениях энергохозяйства; локализацию аварий и быстрейшую ликвидацию их последствий; централизованный учет выработки и потребления энергоресурсов; расчет текущих и плановых технико-экономических показателей работы энергооборудования; оперативное планирование ремонтов энергооборудования; изменение социального состава трудящихся промышленного предприятия.
Из перечисленных задач видно, что АСУЭ по существу является интегрированной системой, так как ей присущи функции как автоматизированной системы управления предприятием (АСУП), так и автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП).
Основной базой АСУЭ, или местом сосредоточения всей информации по системам, являются соответствующие диспетчерские пункты отдельных энергохозяйств (электроснабжения, водоснабжения, теплосилового хозяйства и т. п.) или центральные диспетчерские пункты, объединяющие все системы энергоснабжения.
Для иллюстрации рассмотрим несколько подробнее функциональную структуру АСУЭ, предназначенной для металлургического завода (рис. 1).
Здесь отражены как основные задачи, решаемые АСУЭ, так и технологические особенности энергоснабжения, включая существующую на заводе систему организации отдельных энергоцехов, подчиняющихся службе главного энергетика завода.
В основу построения АСУЭ положен иерархичный принцип, существо которого заключается в том, что вся система -разбивается на отдельные подсистемы, или уровни управления.
уровень — подсистема автоматического управления отдельными установками. Основные функции этой подсистемы: релейная защита, автоматика безопасности; различные блокировки и локальная автоматика; системы автоматического регулирования отдельных параметров на установках; измерение различных параметров в целях обеспечения работы местных автоматических систем и передача результатов измерений в более высокие по иерархии уровни системы управления.
Технической базой системы является аппаратура, расположенная на отдельных контролируемых объектах (подстанциях, насосных станциях, котельных, компрессорных и т. п.). Здесь необходимо отметить, что объем автоматизации отдельных объектов должен быть таким, чтобы обеспечить возможность их работы без постоянного дежурного персонала.
Необходимый объем автоматизации, который наряду с устройствами сигнализации и контрольно-измерительными приборами составляет первый уровень АСУЭ, зависит от технологического оборудования и особенностей работы энергообъектов.
уровень — оперативно-информационная подсистема. Эта подсистема должна обеспечить: диспетчерское (оперативное) управление; обнаружение и сигнализацию неисправностей; воспроизведение и передачу в более высокие уровни по иерархии системы информации, поступающей из первого уровня; расчет оперативных технико-экономических показателей (ТЭП).
Оборудование для функционирования этой подсистемы располагается на диспетчерских пунктах отдельных энергоцехов.
уровень — учетно-расчетная подсистема. Эта подсистема является общей для всего энергохозяйства завода; в ее функции входят: расчет ТЭП (составление энергетических балансов, расчет удельных расходов и пр.); планирование, организация труда; воспроизведение и передача информации в АСУП завода и на четвертый уровень АСУЭ.
Рис. 1. Структурная схема АСУЭ металлургического завода.
4 уровень — подсистема оптимального управления. Основной функцией этой подсистемы является оптимизация работы технологических объектов. В пределах всего энергохозяйства завода на эту подсистему возлагается: координация работы отдельных подсистем оперативного (диспетчерского) управления; управление материально-техническим снабжением; управление ремонтным обслуживанием.
Выполнение всех перечисленных функций, возлагаемых на АСУЭ, может быть обеспечено только применением ЭВМ. При этом часть расчетов должна выполняться на ЭВМ более высокого уровня — АСУП всего завода, расположенных на вычислительном центре (ВЦ). Как следствие, предусматривается связь между ЭВМ АСУЭ и АСУП завода.
Приведенный пример характерен для крупных промышленных предприятий с разнообразным и широко развитым энергохозяйством. Для тех предприятий, где необходима обработка сравнительно небольшого объема информации по энергохозяйству, необязательно применение отдельных ЭВМ. Здесь может быть достаточно применения ЭВМ, предназначенной для АСУП.
Наряду с ЭВМ, для АСУЭ необходимо применение другой современной техники, предназначенной для измерений текущих и интегральных значений параметров, передачи и воспроизведения информации. Сюда в первую очередь относятся: датчики и приборы аналоговой и частотной ветвей государственной системы приборов (ГСП), устройства телемеханики, секционные мозаичные диспетчерские щиты и пульты, устройства воспроизведений информации на электронно-лучевых трубках (дисплеи), устройства записи и считывания информации на печатных машинках, магнитных лентах и перфолентах, перфокартах и т. п.
Диспетчерское телемеханизированное управление энергоснабжением предприятия является составной частью АСУЭ. Исходя из этого ниже более подробно рассмотрены объемы телемеханизации в системах энергоснабжения, а также серийно выпускаемые технические средства телемеханизации и оборудование диспетчерских пунктов.
