Integracija SDNU u sistem za nadzor i upravljanje ... - Infoteh

INFOTEH-JAHORINA Vol. 11, March 2012.
Integracija SDNU u sistem za nadzor i upravljanje
Elektrodistribucije Beograd
Miroslav Lazić, Dragana Petrović, Dragan Stajić
Odeljenje za energetsku elektroniku
IRITEL Beograd
Beograd, Srbija
mlazic@iritel.com, titelac@iritel.com, stajic@iritel.com
Sadržaj— U Elektrodistribucijama veći broj godina postoji
sistem pomoću kojeg se nadzire rad energetskih postrojenja
(SCADA sistemi). Koriste se sistemi za nadzor i upravljanje
nabavljani od raznih proizvođača. Kontrolišu se vrednosti
napona i struja na svim nivoima i upravlja energetskim
prekidačima. Važan elemenat trafostanica je pomoćno napajanje.
Tokom 2010. i 2011. u Elektrodistribuciji Beograd montirana su
savremena rešenja pomoćnog napajanja kao i uređaj DNU24 za
prikupljanje i slanje relevantnih podataka. Na taj način je
ostvaren daljinski nadzor i upravljanje pomoćnih napajanja. U
radu je opisana nadgradnja sistema SDNU koja omogućava da se
podaci o radu pomoćnog napajanja mogu pratiti i u dispečerskim
cetrima elektrodistribucije. Pored toga stvara se mogućnost
rezervnog prenosnog puta (za ograničen set podataka koje
generiše SCADA) koji bi se aktivirao ukoliko bi došlo do prekida
prenosa podataka po glavnom prenosnom putu.
Ključne reči – energetska postrojenja, nadzor, upravljanje
I. UVOD
Ispravljačko postrojenje sa jednosmernim izlaznim
naponom nominalne vrednosti 110Vdc u elektrodistribuciji se
naziva i pomoćno napajanje. Uloga pomoćnog napajanja je da
omogući neprekidan rad zaštitnoj mernoj, regulacionoj i
telekomunikacionoj opremi u trafo stanicama. Kao rezervni
izvor napajanja se koriste akumulatorske baterije velikog
kapaciteta (od 160Ah i 200Ah). Pomoćna napajanja koja se
sreću u elektrodistribucijama su često sa tiristorskom
regulacijom, stara više desetina godina. Ovakva rešenja ne
zadovoljavaju uslove elektromagnetne kompatibilnosti pa nije
preporučljivo koristiti ih za napajanje savremene opreme. U
toku prethodne dve godine, u elektrodistribuciji Beograd, u pet
trafostanica su montirana savremena rešenja pomoćnog
napajanja. Pored toga što napajanja zadovoljavaju stroge
standarde elektromagnetne kompatibilnosti, omogućavaju
daljinski nadzor i upravljanje, a ukoliko se koriste u sistemu
SDNU i daljinske kapacitivne probe. Rad se bavi načinom
organizacije daljinskog nadzora i upravljanja pomoćnim
napajanjem. Cilj je da se već postojeći sistem nadzora
nadgradi novim mogućnostima kako bi se povećala
pouzdanost postojećeg sistema nadzora u Elektrodistribuciji
Beograd (SCADA sistema).
Dragan Jekić
Direkcija gradska - Pogon visoki napon
Elektrodistribucija Beograd
Beograd, Srbija
draganjekic@edb.rs
II. NADZOR POMOĆNIH NAPAJANJA
Tiristorska rešenja nemaju mogućnost daljinskog nadzora i
upravljanja. Neretko se događalo da se neispravnost
pomoćnog napajanja otkrije kada već nastane šteta mnogo
veća od vrednosti samog pomoćnog napajanja. Da bi se to
izbeglo improvizovana su rešenja koja su generisala takozvani
„glavni alarm“ u slučaju da otkaže neki od osigurača. Tako
generisan signal se prenosi do dispečera preko postojećih
sistema za daljinski nadzor kojima se nadzire rad trafostanica.
Ovakvo iznuđeno rešenje donekle rešava problem, ali svakako
nije u potpunosti korektno. Da bi se daljinski nadzor korektno
obavljao mora se voditi računa o:
1. Izboru alarma
2. Prenosu podataka
3. Detekciji alarmnog stanja
Za kotrolu rada pomoćnog napajanja potrebno je znati više
podataka. Izbor alarma sa kojima se prati rad posmatranog
sistema omogućava sprečavanja otkaza sistema (preventivno
održavanje). Službe održavanja najbolje poznaju rad sistema i
stoga su one najkompetentnije za određivanje podataka koji su
im potrebni za analizu rada. U slučaju da dođe do
neadekvatnog rada nekog uređaja, dobro izabran alarm će na
vreme prijaviti neispravnost i službama održavanja ostaviti
dovoljno vremena za otklanjanje. U slučaju da postoji samo
jedan alarm koji se „javlja“ samo u slučaju otkaza uređaja,
sprečavanje otkaza je nemoguće. Ovakvom vrstom alarma
dobija se obaveštenje o otkazu uređaja, ali ne i mogućnost
sprečavanja otkaza.
Druga bitna stvar pri dojavi alarma svakako je izbor
prenosnog puta. Ukoliko dođe do prekida komunikacije nema
dojave alarma i može proći mnogo vremena dok se ne otkrije
otkaz. Pouzdana komunikacija i prenos podataka mogu se
postići jedino postojanjem dva prenosna puta. U slučaju
prekida osnovnog, alarm će se proslediti po rezervnom
prenosnom putu.
Nadzor posmatranih uređaja trebalo bi da postoji
nezavisno od samog uređaja. Eksterne sonde i sklopovi treba
da nadziru rad uređaja i da pri tome ne utiču na njihov rad. To
znači da alarm ili bilo koji drugi podatak ne šalje uređaj koji
ga aktivira. Veoma često se događa da alarm nekorektnog rada
- 112 -

uređaja ne bude aktiviran pošto je uređaj koji ga aktivira
ujedno i uređaj koji treba da ga prenese. Nadzirani uređaj ne
radi korektno ili nije u funkciji i samim tim ne može da ga
prenese.
Na Sl. 1 je prikazana šema uobičajenog rešenje pomoćnog
napajanja. Ova vrsta napajanja je robusna i ima veliki stepen
pouzdanosti. Međutim, smetnje koje se unose u mrežu i koje
se izračuju u okolinu ne zadovoljavaju priznate propise. [1]
Slika 1.
Šema tiristorskih pomoćnog napajanja
Na Sl. 2 nalazi se blok šema savremenog rešenja
montiranog u trafostanicama elektrodistribucije Beograd.
Ispravljački sistem je kompleksan sa odvojenim sklopovima
AC distribucije, DC distribucije, baterijskog i procesorskog
sklopa. Ispravljački moduli su modularni sa aktivnim
deljenjem struje.
Slika 2.
Blok šema pomoćnog napajanja SN12
Svaki od ovih uređaja ima nadzor od strane dispečerskog
centra, ali količina i pouzdanost podataka koji generišu je
različita.
III.
PRENOS ALARMA KOJE GENERIŠE ISPRAVLJAČKO
POSTROJENJE
Savremeno rešenje pomoćnog napajanja u svojoj
procesorskoj jedinici ima obradu merenih veličina i aktiviranje
8 hardverskih alarma. Ispravljačko postrojenje ima mogućnost
samostalnog generisanja alarma i slanja preko eterneta ili
preko GPRS-a. Mikroračunar generiše poruke koje se sastoje
od šest analognih merenja i seta od osam alarma sa kojima se
može kvalitetno kontrolisati rad pomoćnog napajanja.
Analogna merenja koje meri pomoćno napajanje su:
1. ulazni napon
2. izlazni napon,
3. izlazna struja ka potrošačima,
4. izlazni struja ka baterijama,
5. struje ispravljačkih modula,
6. temperaturu ambijenta.
Osnovni digitalni alarmi sistema SN12/110 su:
1. nizak mrežni napon (MSA),
2. neispravan ispravljački modul (REA),
3. napon baterije manji od 89 Vdc (10% kapaciteta baterije)
(UVA),
4. napon baterije manji od 106 Vdc (UCA),
5. osigurač mreže u prekidu (MFA),
6. osigurač akumulatorske baterije u prekidu (BFA),
7. osigurač DC distribucije u prekidu (DFA),
8. otvorena vrata ETSI ormana ili slično (ODE).
Podaci se mogu proveravati na displeju uređaja ili iz
lokalnog centra za nadzor koji je sa uređajem povezan RS232
komunikacijom. Pored 8 alarma definisanih hardverskom
kontrolom i aktiviranjem, svako od šest analognih merenja
ima opseg ispravnog rada. U slučaju da merena veličina izađe
iz definisanog opsega, na displeju se pojavljuje obaveštenje o
promeni i u slučaju potrebe uređaj menja stanje rada.
Naprimer: ukoliko je napon potrošača prelazi dozvoljenu
vrednost, nakon ispisa na displeju uređaj prelazi na rad na
baterije. Napon potrošača se proverava i kada merena veličina
uđe u dozvoljen opseg ispravljački moduli se uključuju i
uređaj nastavlja da radi na mrežni napon. Ovakav način rada
može se nazvati samokontrolnim radom. Podaci se šalju ka
centru u kome se kontroliše rad pomoćnog napajanja. [2]-[4]
Da bi postojao daljinski nadzor iz dispečerskog centra
opisano pomoćno napajanje je nadograđeno sa pet eksternih
alarma. U centrima u kojima rade službe za održavanje
napajanja ne postoji celodnevno dežurstvo. Zato je potrebno
deo alarma poslati i u dispečerski centar u kome postoji
celodnevno dežurstvo.
- 113 -

Eksterni alarmi su povezani preko pet relea i njihovo
aktiviranje se prenosi ka dispečerskom centru preko
standardnog skada sistema za daljinski nadzor trafostanica. Na
Sl. 3 je prikazano opisano pomoćno napajanje.
Slika 4. Šema povezivanja releja SN12/3300
Slika 3.
SN12/3300 u ormanu sa pomocnom elektronikom
Sa desne strane, ispod pomoćnog napajanja vide se releji
koji omogućavaju aktiviranje alarma. Alarmi su sledeći:
1. Izlazni napon manji od 107Vdc
2. Alarm ispada sistema (svih ispravljačkih jedinica)
3. Alarm kvar modula
4. Rezervni alarm
5. Ispad ulaznog automata (dolazi direktno sa pomoćnog
kontakta ulaznog automatskog osigurača)
Na Sl. 4 prikazana je šema povezivanja dodatnih eksternih
alarma. Četvrti alarm je postavljen kao rezervni alarm i još
uvek nije povezan.
IV. PRENOS ALARMA PREKO SISTEMA SDNU
Rešenje koje je gore opisano ima nedostatak što
mikroračunar pomoćnog napajanja generiše poruke i šalje ih ka
udaljenom centru za nadzor. U slučaju otkaza pomoćnog
napajanja neće se slati alarm i o neispravnom radu sistema za
napajanje.
SDNU je sistem za daljinski nadzor i upravljanje koji je u
trafostanice elektrodistribucije Beograd instaliran pre dve
godine. Razlog montiranja sistema je nadzor pomoćnog
napajanja i kontrola akumulatorskih baterija. U trafostanice je
montirano tri uređaja koji čine kompletan sistem: pomoćno
napajanje, uređaj za kapacitivnu probu i uređaj za daljinski
nadzor i upravljanje. Pomoćno napajanje SN12 realizovano je
po važećim standardima, a zatim prilagođeno korisniku. U
potpunosti zadovoljava karakteristike punjenja baterije kako bi
se postigao njihov predviđeni rok trajanja. U prethodnom
pogavalju je opisana kontrola rada pomoćnog napajanja SN12.
Uređaj za kapacitivnu probu namenski je razvijen radi lakše
kontrole akumulatorskih baterija. Daljinska provera kapaciteta
akumulatorskih baterija korisniku olakšava proces kontrole i
uvid u stanje baterija. Kapacitivna proba vrši se pomoću
sistema za daljinski nadzor i upravljanje SDNU. Nakon
završene kontrole, korisnik dobija izveštaj sa krivom praženja i
punjenja kontrolisane baterije. SDNU sa svojim mernim
elementima omogućava kompletan nadzor sistema na koji je
povezan.
- 114 -

U toku prošle godine završen je pilot projekat poređenja
različitih tipova akumulatorskih baterija. Korisnik je dobio
uvid u stanje i karakteristike posmatranih baterija za godinu
dana korišćenja opisanih uređaja. Međutim, mogućnosti
sistema SDNU su daleko iznad toga.
Upotrebom SDNU u nadzor pomoćnih napajanja u
trafostanicama moglo bi se dobiti pouzadno rešenje sa
neophodnim podacima za analizu rada bilo kog uređaja. Uređaj
za daljinski nadzor i upravljanje može nadzirati stara pomoćna
napajanja koja u sebi nemaju mikroprocesor kao i
najsavremenije sisteme koji u sebi već imaju lokalnu kontrolu.
Set podataka koji generiče SDNU je znatno širi od seta koji
neophodan u dispečerskom centru. Nameće se rešenje
formiranja centra u kome bi službe koje se bave održavanjem
napajanja primale kompletan set podatak. Podrazumeva se da
zaposleni dobro poznaju uređaje koji se nadziru i na taj način
mogu vršiti analizu stanja posmatranog sistema i preventivno
održavanje. Sa druge strane, dispečerski centri sa
dvadesetčetvoro časovnim radnim vremenom dobijaju manji
set alarma na osnovu koga bi znali stanje ispravnosti rada
pomoćnih napajanja. Na osnovu toga odlučuju da li treba
angažovati službe za održavanje pomoćnih napajanja. Podaci u
dispečerski centar se šalju iz centra u kome se nalaze služba
napajanja preko interne računarske mreže.
Ovakva organizacija nadzora napajanja omogućava
povećanje pouzdanosti nadzora kompletnih trafostanica. Ako
bi se periferni uređaj DNU24 iskoristio za prenos ograničenog
seta podataka koje generiše SCADA, tada bi i u slučaju prekida
komunikacionog puta po kome SCADA šalje alarme dispečer
imao podatke o radu trafostanice. Pouzdanost trafostanica bi se
podigla na mnogo veći nivo. Svi podaci koje generiše pomoćno
napajanje uključujući i relejne signale prenosili bi se do centra
za nadzor i dispečerskog centra preko SDNU. Uz te podatke bi
se prosledio i set podataka koje generiše SCADA. SDNU
podatke prenosi po dva prenosna puta tako da je verovatnoća
da se komunikacija ne ostvari i podaci ne proslede veoma
mala. Svaka izmerena veličina slala bi se do centra za nadzor u
kome rade službe napajanja, a sa računara u centru bi se
automatski prosleđivale u dispečerski centar. To podrazumeva
da računar mora biti u neprekidnom radu, bez obzira da li su
prisutni zaposleni u službi održavanja pomoćnog napajanja.
Izbor merenih veličina i alarma koji se smatraju
relevantnim određuje korisnik. Podaci o alarmu mogu biti
prosleđeni i sms porukom ka nadležnom tako da je time
skraćeno vreme dojave. Izbor alarma koji će bit poslat ka
dispečerskom centru može se menjati u skladu sa potrebama i
razlikovati od objekta u kojem je uređaj montiran.
V. ZAKLJUČAK
Uređaji za daljinski nadzor moraju da imaju visok stepen
pouzdanosti naročito kada je reč o elektrodistribucijama.
Prenos nekoliko alarma koji su nadograđeni na postojeći sistem
nije u potpunosti dobro rešenje jer postoji mogućnost da se
alarm ne prenese do centra za nadzor. Sa druge strane, uređaj
koji sam sebe nadzire smanjuje stepen tačnosti jer bilo koja ne
regularnost u radu može biti maskirana. Zbog toga je
neophodno da postoje uređaji čija je uloga nadzor, upravljanje i
prenos podataka. SDNU je sistem koji je namenjen isključivo
nadzoru i upravljanju i sa te strane pouzdanost je podignuta na
visok stepen. Relaizovan je da bude sistem za preventivno
održavanje uređaja energetske elektronike sa ciljem da se
usavrši i olakša održavanje sistema.
Merene veličine i alarmi se prenose preko SDNU do
dispečerskog centra nezavisno od postojećih sistema nadzora i
rada pomoćnog napajanja. Na taj način, sprečena je mogućnost
da se zbog neregularnosti rada uređaja za napajanje poruka ne
prenese do dispečerskog centra, a u isto vreme i sprečena
mogućnost generisanja takozvanih lažnih alarma. Nadgradnja
postojećeg SDNU je prenos podataka koje generiše SKADA
sistem. Na taj način, dobija se rezervni prenosni put i
maksimalno je smanjena mogućnost da neki generisan podatak
ne bude prenet u dispečerski centar.
ZAHVALNICA
Ovaj rad je deo projekta koji je podržan od strane
Ministarstva prosvete i nauke Republike Srbije, pod oznakom
TR 32016.
LITERATURA
[1] SRPS EN61000 European standard regulating
[2] D. Petrović, M. Lazić, D. Jekić, „Primena sistema SDNU u
elektrodistribuciji“, Infoteh Jahorina 2011, Vol. 10, Ref. D-19, p. 362-
366.
[3] D. Stajić, D. Petrović, D. Jekić: Savremeno rešenje pomoćog napajanja
za trafostanice u elektrodistribuciji Beograd, ISBN 978-99938-624-6-8,
Infoteh Jahorina 2011, Vol. 10, Ref. D-9, p. 317-320
[4] M. Lazić, D. Stajić, D. Jekić, B. Kosanović, „Optimizacija ispravljačkog
postrojenja za obezbeđivanje neprekidnog rada zaštitne, upravljačke,
merene i telekomunikacione opreme u trafo-stanicama
elektrodistribucije Beograd“, ISBN 978-86-82317-69-2, R B4 03
CIGRE Srbija Zlatibor 2011.
ABSTRACT
In Public Electric Utility company, for many years, exists
system for monitoring of power systems (SCADA systems).
Systems used for monitoring and control are from different
manufacturers. The values of voltages and currents and power
switches are controlled at all levels. An important element of
the substation are auxiliary power system. In 2010. and 2011.
in Electric Utility company Belgrade, modern auxiliary power
system and device DNU24 (for the collection and submission
of relevant data) are mounted. On that way remote monitoring
and control of auxiliary power system are realized. This paper
describes an upgrade of SDNU system that allows monitoring
of data (related to auxiliary power system) in dispatching
center of power distribution company. In addition, there is
possibility of creating a reserve transmission path (for a limited
set of data generated by SCADA) that would be activated if
there is an interruption of data transmission through the main
transmission path.
INTEGRATION OF THE SDNU SYSTEM FOR
REMOTE MONITORING AND CONTROL AT THE
POWERDISTRIBUTION
Miroslav Lazić, Dragana Petrović,
Dragan Stajić, Dragan Jekić
- 115 -