Основные понятия и определения. Централизованный контроль и управление объектами, находящимися на значительном расстоянии друг от друга и от пункта управления, осуществляется посредством дистанционной
передачи по линиям связи. Эта передача может осуществляться путем непосредственного соединения каждого объекта управления (контроля) с соответствующим органом управления (ключом, кнопкой и т. п.) или с прибором воспроизведения информации (лампа, табло, цифровой индикатор и др.). В этом случае для передачи каждого сигнала требуется наличие специальной проводной линии связи соответствующего сечения (сечение увеличивается с увеличением расстояния). В связи с этим применение непосредственного дистанционного управления (контроля) экономически целесообразно лишь при небольших расстояниях между контролируемыми объектами и пунктом управления, а также при малом количестве контролируемых объектов.
С увеличением расстояния передачи информации и количества контролируемых объектов особое значение приобретают сокращение затрат на сооружение соединительных линий, сохранение качества передаваемых сигналов и обеспечение быстродействия системы передачи. Эти задачи успешно решаются с помощью средств телемеханики, позволяющих наиболее экономно использовать линии связи и одновременно обеспечить надежную, точную и быструю передачу приказов, сигналов и измерений практически на любые расстояния.
При передаче информации на расстояние с помощью средств телемеханики осуществляется предварительное преобразование результатов измерений и сигналов в электрические величины, передаваемые затем по электрическим каналам связи. На приемной стороне эти электрические сигналы подвергаются обратному преобразованию, в результате чего выдается исходное сообщение, осуществляется заданная операция или получается форма сообщения, удобная для ввода в управляющую машину. Каждое телемеханическое устройство состоит из устройств пункта управления (ПУ) и устройства контролируемых пунктов (КП) и соединяющих их каналов связи.
Каждое телемеханическое устройство рассчитано на определенное количество распорядительных и извести- тельных сообщений. Рассмотрим основные виды распорядительных сообщений.
Телеуправление (ТУ) — переда на устройствами телемеханики дискретных сигналов, воздействующих на исполнительные органы контролируемых объектов, имеющих ряд дискретных положений (включено — отключено, открыто — закрыто и т. п.).
Телерегулирование (TP) — передача устройствами телемеханики дискретных или непрерывных сигналов, воздействующих на уставки автоматических регуляторов или непосредственно на исполнительные механизмы регуляторов контролируемых процессов.
Телеавтоматическое управление (ТА) — передача устройствами телемеханики сигналов ТУ или TP без участия человека-оператора.
Телекомандование (ТК) — передача устройствами телемеханики сигналов-распоряжений дежурному персоналу контролируемых пунктов. Реализация таких сигналов осуществляется подключением сигнальных ламп, встроенных в световые табло, имеющие соответствующие командные надписи.
Вызов объекта — передача устройствами телемеханики команд «а подключение вызываемого объекта к каналу связи. В случае, например, вызова телеизмерения (ВТИ) — это телеизмерение по команде с ПУ на КП, вызывающей подключение на КП измерительных преобразователей, а на ПУ — приемных приборов.
Основными видами известительных сообщений являются следующие.
Телесигнализация (ТС) — передача устройствами телемеханики дискретных сигналов о положении и состоянии объектов контролируемого производственного процесса. По своему характеру ТС подразделяется на двухпозиционную для объектов, которые могут находиться в одном из двух положений: включено -— отключено, открыто — закрыто и т. д. и однопозиционную, определяющую наличие того или иного события, например: авария, неисправность, высокий уровень воды, низкое давление пара и т. п. Строго говоря, в последнем случае также имеет место двухпозиционная сигнализация, так как эти сообщения можно представить в одном из двух состояний: есть авария — нет аварии, есть неисправность — нет неисправности и т. д. Это разделение ТС широко распространено, так как дает возможность отличить сигналы, характеризующие аварийное состояние объекта, и сигналы, характеризующие одно из двух положений объекта.
Телеизмерение (ТИ) — передача устройствами телемеханики или специальными устройствами ин Телеизмерение (ТИ) — передача устройствами телемеханики или специальными устройствами информации о значениях контролируемых параметров. При ТИ передача значения измеряемой величины осуществляемся путем преобразования этой величины в другую, вспомогательную, более удобную для передачи по каналу связи на значительные расстояния, и последующего преобразования этой вспомогательной величины в показания прибора на пункте управления.
По способу передачи и воспроизведения на диспетчерском пункте ТИ подразделяются на:
ТИ постоянное, непрерывно подключенное к отдельному каналу связи;
ТИ по вызову, передающееся только по запросу диспетчера (несколько телеизмерений могут передаваться поочередно по общему каналу связи);
ТИ циклические — телеизмерения различных параметров, автоматически поочередно подключающиеся через заданные промежутки времени к общему каналу связи. При циклических ТИ отдельные параметры могут приниматься на индивидуальные приемные приборы с памятью (аналогично постоянным ТИ) или на общие приемные приборы аналогично ТИ по вызову диспетчера (телеизмерение по выбору).
По значениям параметров ТИ подразделяются на телеизмерения текущих значений (ТИТ) и телеизмерения интегральных значений (ТИИ) параметров; ТИТ характеризует мгновенное значение параметра, например: ток, напряжение, мощность, давление, расход вещества в единицу времени и т. п.; ТИИ характеризует значение параметров за определенное время, например: активная и реактивная электроэнергия, расход вещества за час, смену, сутки и др.
Производственно-статистическая информация (ПСИ) — передача устройствами телемеханики буквенно-цифровой информации преимущественно от пультов ручного ввода и от датчиков счета импульсов, например, количество включений агрегатов, количество прошедших изделий и т.п.
Под понятием «объем телемеханизации» подразумевается совокупность распорядительных и известительных сообщений между диспетчерским и контролируемыми пунктами, принятых для данного объекта.
Рациональный объем телемеханизации определяется для каждого конкретного объекта на основе изучения опыта эксплуатации, анализа режимов работы отдельных сооружений энергохозяйства, уровня автоматизации и задач, поставленных перед АСУЭ.
Телеуправление предусматривается там, где требуется периодически производить оперативные переключения, и для осуществления переключений при локализации возможных аварийных состояний объекта. Если эти переключения возможно выполнить средствами автоматики, то при прочих равных условиях предпочтение отдается автоматике. Для объектов, требующих оперативного вмешательства диспетчера, телеуправление дублирует автоматическое управление.
Объем телесигнализации должен обеспечить передачу на пункт управления предупреждающих, аварийных сигналов и сигналов о положении и состоянии основных элементов системы энергоснабжения.
Объем текущих телеизмерений обеспечивает возможность контроля выработки и расхода энергоресурсов, контроля работы энергоагрегатов, систем регулирования, отключающих и коммутирующих аппаратов, локализации и ликвидации аварий. В последние годы значительно повышается роль телеизмерений для качественного контроля энергоносителей и определения предельно допустимых концентраций отдельных веществ, содержащихся в стоках и сбросах из систем энергоснабжения.
Объем интегральных телеизмерений должен обеспечивать централизованный учет выработки и расхода энергии и энергоносителей для составления и анализа энергетического баланса промышленного предприятия, для расчета ТЭП, составления отчетных данных по всем энергоносителям и т. п. Ниже рассмотрены рациональные объемы телемеханизации для систем электроснабжения, водоснабжения и теплосилового хозяйства с высоким уровнем телемеханизации, определяемым общими задачами управления. Условные обозначения, применяемые в технологических схемах энергоносителей, приведены в приложении 1.
Объем телемеханизации в системе электроснабжения.
На рис. 2 для примера показана однолинейная схема подстанции с объемом телемеханизации. В системе электроснабжения предусматривается телеуправление следующими объектами:
Рис. 2. Однолинейная схема подстанции с объемом телемеханизации.
масляными выключателями на питающих линиях, линиях связи между подстанциями и секционными выключателями (при отсутствии АВР или при необходимости частых оперативных переключений); масляными выключателями понизительных трансформаторов (при необходимости частых режимных переключений). В этом случае для трехобмоточных трансформаторов и для трансформаторов с расщепленными обмотками предусматривается самостоятельное телеуправление каждым из трех выключателей. Для двухобмоточных транс форматоров телеуправление выключателями высшего и низшего напряжений, как правило, осуществляется от одного импульса;
выключателями автоматизированных выпрямительных агрегатов, питающих распределительные шины и контактные сети. Кроме того, на промышленных предприятиях зачастую возникает необходимость телеуправления: масляными выключателями линий с АЧР, для возможности восстановления схемы после срабатывания защиты; выключателями батарей статических конденсаторов; выключателями линий 10, 6 и 0,4 кВ особо ответственных потребителей.
В объем телерегулирования может быть включено регулирование: напряжение трансформаторов, имеющих аппаратуру регулирования под нагрузкой, батарей конденсаторов, имеющих секционное подключение, возбуждения синхронных компенсаторов и двигателей, влияющих на распределение реактивных мощностей в системе.
По двухпозиционной телесигнализации в системах электроснабжения предусматривается сигнализация о положении всех телеуправляемых объектов; положении нетелеуправляемых выключателей вводов, секционных и шиносоединительных выключателей, выключателей силовых трансформаторов и других приемников высокого напряжения, которые по характеру эксплуатации находятся в ведении цеха электроснабжения; положении отделителей на напряжении 35 кВ и выше; положении отдельных крупных потребителей, существенно влияющих на распределение мощности, которые по характеру эксплуатации должны управляться с места, из цеха.
Однопозиционная телесигнализация включает в себя следующие сигналы:
авария на подстанции (один общий сигнал, включающий в себя аварийное отключение любого выключателя) ;
Неисправность на контролируемом пункте (один общий сигнал с контролируемого пункта, включающий в себя недопустимое изменение температуры в отапливаемых помещениях, замыкание на землю и исчезновение напряжения в цепях оперативного тока, повреждения в цепях трансформаторов напряжения и т. п.);
замыкание на землю в сетях высокого напряжения (один общий сигнал с каждой головной подстанции);
неисправность трансформатора или преобразовательного агрегата — предупреждающий сигнал (сигнал для каждого агрегата, включающий в себя перегрузку, перегрев или срабатывания первой ступени газовой защиты) ;
неисправность трансформатора — аварийный сигнал (сигнал для каждого агрегата, включающий в себя срабатывание второй ступени газовой и других защит, воздействующих на отключение выключателя);
неисправность вращающихся машин, находящихся в ведении цеха сетей и подстанций;
неисправность комплектных трансформаторных подстанций (КТП) 6/0,4 или 10/0,4 кВ, питающихся от данной подстанции и находящихся, как правило, в ведении электрослужбы цеха промышленного предприятия (один общий сигнал);
загазованность кабельных тоннелей, подвалов подстанций и помещений аккумуляторных батарей; срабатывание защит АЧР и АПВ; выход параметров напряжения за заданные пределы;
отклонение давления масла в маслонаполненных кабелях за заданные пределы;
возникновение пожарной опасности на необслуживаемых объектах (при появлении дыма);
открывание дверей на необслуживаемых объектах. В объем телеизмерений текущих значений параметров в системе электроснабжения входят измерения:
суммарной мощности, получаемой от отдельных источников питания;
активной и реактивной мощности трансформаторов на главных понизительных подстанциях (ГПП);
суммарной мощности, потребляемой крупными сторонними потребителями;
напряжения на головных линиях или шинах системы электроснабжения;
тока на одном из конной линий между подстанциями, если эти линии по режиму нагрузки могут перегружаться (вводы на подстанцию, перемычки между подстанциями и т. п.);
тока на телеуправляемых трансформаторах и преобразовательных агрегатах — при необходимости осуществления режимных переключений;
тока на линиях к батареям статических конденсаторов;
частоты на вводах от энергосистемы и от заводских источников.
Все телеизмерения тока, напряжения и мощности, как правило, производятся по вызову.
К телеизмерениям интегральных параметров относятся измерения:
активной и реактивной электроэнергии на вводных питающих линиях связи с энергосистемой;
активной электроэнергии на линиях, питающих сторонних потребителей;
активной электроэнергии отходящих линий, определяющих электрический баланс цехов предприятия;
реактивной электроэнергии на линиях, питающих потребителей при расчетах за электроэнергию с учетом коэффициента мощности.
Объем телемеханизации в системе водоснабжения.
Примерная технологическая схема насосной станции показана на рис. 3. На отдельных сооружениях водоснабжения предусмотрено телеуправление:
насосными агрегатами производственного и хозяйственно-питьевого водопровода, во-первых, не работающими в автоматическом режиме, но требующими частых оперативных переключений, во-вторых, работающими в автоматическом режиме, но питающими потребителей первой и второй категории (по классификации «Правил устройств электроустановок»), В последнем случае телеуправление резервирует автоматику;
насосными агрегатами противопожарного водопровода, управление которыми не осуществляется из помещений пожарной охраны;
коммутационными задвижками в сети водоснабжения и на автоматизированных насосных станциях (при необходимости частых эксплуатационных переключений);
Рис. 3. Технологическая схема насосной станции с объемом телемеханизации.
механизмами, установленными на вводах основных потребителей и сетей и предназначенными для плавного или ступенчатого регулирования потребления воды.
Так как в состав насосного агрегата входят собственно насос и сблокированные с ним задвижки, то телеуправление такой группой механизмов осуществляется одной командой.
Для систем водоснабжения характерен следующий объем телесигнализации:
положения всех телеуправляемых объектов; положения отдельных нетелеуправляемых объектов, существенно влияющих на распределение воды, которые по характеру эксплуатации должны управляться с места, из цеха. Для агрегатов, состоящих из нескольких сблокированных элементов, например напорный насос и напорная задвижка, как правило, предусматривается один общий сигнал положения агрегата. В виде исключения допускается телесигнализация положения некоторых отдельных элементов автоматизированного агрегата;
аварийного отключения любого насоса во время работы или в процессе запуска, заклинивания какой-либо задвижки (телеуправляемой или работающей в автоматизированной схеме); один или несколько общих сигналов с контролируемого пункта;
неисправности на контролируемом пункте (один общий сигнал, включающий в себя сигналы о замыкании на землю и исчезновении напряжения в главных и оперативных цепях контролируемых объектов, переключении питания цепей телемеханики на резервный источник, понижении температуры в помещении насосной, нарушении работы очистных сооружений, неисправности работы радиальных отстойников и др.);
максимального уровня дренажных вод в помещении насосной;
максимального уровня воды в отстойниках; максимального ч минимального уровней воды в водонапорных башнях и резервуарах;
минимального давления в контрольных точках сети водоснабжения;
минимальных или максимальных значений технологических параметров, характеризующих работу системы водоснабжения, при которых требуется оперативное вмешательство диспетчерского персонала (например, ухудшение вакуума в постоянно работающей вакуумной магистрали; минимально допустимый расход воды для охлаждения печи и т. п.);
загрязнения фильтров на автоматизированных очистных сооружениях;
максимальной температуры охлажденной воды в оборотных системах;
возникновения пожара на необслуживаемых объектах (при появлении дыма);
открывания дверей на необслуживаемых объектах. Здесь же осуществляется телеизмерение текущих значений следующих параметров:
тока нагрузки двигателей крупных насосных агрегатов:
уровня воды в водоемах, водонапорных башнях и резервуарах:
давления волы на питающих водоводах, а также на отдельных водоводах, отходящих от насосной станции: в трубопроводах в отдельных точках сети для контроля состояния сети:
температуры воды, поступающей на насосные станции оборотного цикла производственного водоснабжения:
расхода волы на вводах к потребителям и на отходящих водоводах насосных станций.
Телеизмерения этих параметров целесообразно осуществлять по вызову. Кроме указанных параметров в объем ТИТ могут быть включены измерения содержания в воде и стоках различных солей, нефтепродуктов, взвешенных веществ; концентрация рН, кислорода, фенолов и т. п.
К объему телеизмерений интегральных значений параметров (ТИИ) относится ТИИ расхода воды на водоводах, отходящих от насосных станций и от потребителей, а также расход сточных вод.
Объем телемеханизации в системах теплосилового хозяйства.
К системам теплосилового хозяйства промышленного предприятия относятся: теплоснабжение (горячая вода), пароснабжение, воздухоснабжение и мазутоснабжение.
В системах тепло- и пароснабжения рекомендуется осуществлять:
телеуправление циркуляционными насосами, насосами на насосных станциях тепловых сетей, задвижками на паропроводах, идущих от котлов; вентилями на обводных питательных трубопроводах; дымососами; регулирующими органами автоматических регуляторов температуры пара и питания котла (телеуправление всем агрегатом должно выполняться от одного импульса);
телесигнализацию положения всех телеуправляемых объектов; предельного со л есо держания насыщенного пара; минимальной и максимальной температуры горячей воды, пара и дымовых газов перед котлом и за котлом; предельно допустимого давления в барабане котла; минимального уровня воды в барабане котла; аварийного отключения любого из механизмов (общий сигнал): электрической неисправности; неэлектрической неисправности; пожарной опасности в необслуживаемых объектах;
телеизмерение температуры и давления горячей воды, пара и конденсата, текущего и интегрального значений расходов горячей воды, пара и конденсата на выходах источников этих энергоносителей и у потребителей. Учитывая, что расчеты по этим энергоносителям осуществляются не по интегральному значению объемного или массового расхода, а в гигакалориях, необходимо выполнить на ДП с помощью ЭВМ соответствующие перерасчеты.
Рис. 4. Технологические схемы с объемом телемеханизации.
а — котла-утилизатора; б — теплофикационный насосной станции: в — компрессорной станции.
В системах воздухоснабжения осуществляются, телеуправление автоматизированными компрессорными агрегатами, коммутационными задвижками на межцеховых воздухопроводах при необходимости частых эксплуатационных переключений и отключения аварийных участков;
телесигнализация положения телеуправляемых объектов; аварийного отключения компрессорного агрегата; технологической неисправности (отклонение от заданных условий технологических параметров); электрической неисправности (замыкание на землю, исчезновение напряжения в оперативных цепях телеуправляемых компрессоров и в цепях сигнализации), пожарной опасности в необслуживаемых помещениях; открывание двери в необслуживаемых помещениях; минимального значения давления воздуха в коллекторе компрессорной и у потребителей; максимального значения температуры воздуха в коллекторе компрессорной;
телеизмерение текущих значений расхода, давления, температуры и влажности воздуха в коллекторе компрессорной станции, давление воздуха у потребителей; интегрального расхода воздуха с коррекцией по давлению, температуре и влажности воздуха, вырабатываемого компрессорной станцией и расходуемого потребителями.
На рис. 4 для примера показаны технологические схемы с объемом телемеханизации некоторых объектов теплосилового хозяйства.
