История электротехники

Новые ОИУК АСДУ к 1990 г. были внедрены в 60 ЭЭС, а также на 42 предприятиях (ПЭС) и районах (РЭС) электрических сетей и на двух предприятиях тепловых сетей. ОИУК, внедрявшиеся в электрических и тепловых сетях, а также в небольших ЭЭС, имели упрощенную структуру и менее мощные ЭВМ.

На девяти ПЭС высокого напряжения на базе мини- и микроЭВМ были созданы автоматизированные системы технологического управления (АСУТП), не показавшие однако высокой эффективности и не получившие поэтому распространения.

Функционирование АСДУ обеспечивалось системой каналов связи, которая на верхних уровнях диспетчерского управления (ЦДУ ЕЭС, ОДУ ЭЭС) реализуется главным образом с помощью арендованных каналов связи, а также каналов по ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения и ведомственным кабельным и радиорелейным линиям (РРЛ). Характерная для электроэнергетики связь по линиям 35–750 кВ представляет основной вид связи в звене управления ЭЭС — ЭС или ПЭС. В ЭЭС используются также малоканальные РРЛ. Основным видом связи с подвижными объектами в распределительных сетях является УКВ-радиосвязь. В создании сети связи диспетчерского и технологического управления важную роль сыграли работники служб телемеханики и связи ЦДУ и ОДУ М.А. Артибилов, В.Х. Ишкин и др.

С помощью ОИУК решается весь комплекс задач долгосрочного и краткосрочного планирования режимов, а также следующие задачи оперативного управления: сбор и первичная обработка (достоверизация) текущей технологической информации; формирование суточной ведомости; контроль и идентификация режима (контроль параметров режима, схемы сети, состояния оборудования; анализ ситуации; оценка изменения частоты и мощности; прогноз нагрузки); формирование модели текущего режима, оценка состояния; оценка надежности режима (расчет баланса активной мощности, оперативный расчет установившегося режима, контроль надежности режима по термической стойкости оборудования, оценка тяжести возможных аварийных нарушений схемы сети, оперативная оценка достаточности резерва по активной мощности, оперативная оценка режима по реактивной мощности с целью оценки опасности нарушения устойчивости по напряжению, оперативная оценка надежности режима по критериям статической устойчивости); ретроспективный анализ аварийных событий; контроль за состоянием средств оперативного и автоматического управления (каналов связи, средств телемеханики, устройств РЗ и ПА); оперативный контроль качества электроэнергии; оперативная коррекция режима по активной мощности; оперативный контроль за работой ГЭС и состоянием водохранилищ; формирование советов диспетчеру по реализации резервов ГЭС и по обеспечению надежности ЭЭС в текущем режиме и др.

В составе АСДУ распределительных сетей наряду с многими задачами, перечисленными выше, реализуются также следующие функции: контроль состояния схемы сети; оценка термической стойкости элементов сети (ЛЭП и трансформаторов); определение чувствительности РЗ и надежности действия плавких предохранителей; определение расстояния до места повреждения на ВЛ; расчеты уравнительных токов; моделирование режима сети и др.

Освоение методов искусственного интеллекта, и в первую очередь экспертных систем, позволили создать программы-советчики диспетчера по рассмотрению оперативных заявок на вывод оборудования и средств управления в ремонт, формированию рекомендаций по восстановлению полностью погашенной ЭЭС (энергорайона) и др.

ЭВМ, работающие в составе АСДУ, используются также для реализации функций автоматического управления, основными из которых являются АРЧМ, автоматическое предотвращение нарушения устойчивости (АПНУ), автоматическая корректировка настройки ПА и др.

Специальные программы, функционирующие в составе АСДУ, используются для реализации функций обучения и тренировки оперативного персонала. С помощью ЭВМ реализуются разные формы обучения: постановка вопросов и задач обучаемому; изложение кратких сведений по изучаемой проблеме с иллюстрацией диаграммами, графиками, схемами; моделирование и пересчет режимов в процессе обучения. Система тренажера может реализовать и справочные функции, отвечать на вопросы обучаемого по интересующим его проблемам.

Возможности машинных систем обучения и тренировки оперативного персонала существенно расширяются при использовании удаленных терминалов. Персонал при этом обучается не только выполнению функций управления определенным объектом (ПЭС, ЭЭС), но и использованию средств управления (работе с клавиатурой дисплея, поиску необходимой информации и т.д.). При необходимости в обучении (тренировке) принимает участие инструктор, для которого предусматривается специальный пульт. Подобная система может использоваться одновременно дежурными нескольких ПЭС, на которых установлены соответствующие терминалы.

В 90-х годах развернулись работы третьего этапа по переводу АСДУ на новую платформу (технические средства и программное обеспечение). Эти работы определяются необходимостью замены технически и морально устаревших средств вычислительной техники на ДЦ всех уровней управления. При этом предполагается поэтапный переход от централизованных ОИУК к децентрализованным сетевым структурам.

Вначале в качестве платформы новых ОИУК были выбраны локальные сети (ЛС) персональных ЭВМ (ПЭВМ) и программные средства MS DOS, Windows, Netware Novell, языки программирования С, Pascal, Fortran. В течение нескольких лет было переработано для ПЭВМ и существенно улучшено все прикладное программное обеспечение (ПО), реализованное ранее на ЕС ЭВМ и мини-ЭВМ. Разработано также ПО для ПЭВМ при работе их в реальном времени, коммуникаций между ОИУК разных уровней управления, современного интерфейса для пользователей и др.

На действующих ДЦ модернизация осуществляется без нарушения функций управления за счет стыковки старой и новой платформ, постепенного перевода задач АСДУ со старых технических средств на новые и последующего исключения из ОИУК старых ЭВМ. Практически во всех ОДУ и АОэнерго ЛС ПЭВМ используются для решения основных задач АСДУ, а около 40% ОИУК ЭЭС реализованы только на базе ЛС ПЭВМ (без использования старых универсальных и мини-ЭВМ). Кроме того, на базе ЛС ПЭВМ созданы ОИУК более чем 100 ПЭС и РЭС.

В состав сетевых ОИУК, как правило, входят одна-две ПЭВМ для приема и обработки информации, два файл-сервера и более, одна-две ПЭВМ-коммуникатора (для приема-передачи данных по телефонным и телеграфным каналам), а также необходимое количество ПЭВМ для автоматизированных рабочих мест (АРМ) диспетчеров и технологов. Все ПЭВМ работают под управлением MS DOS в сетевой среде Netware Novell.

Основное отличие модификаций ОИУК — способ ввода (вывода) телеинформации (функции ЦППС). Первый способ предусматривает использование специальных ЦППС (микроЭВМ RPT, приемные устройства телекомплексов). Первый вариант базируется на ЭВМ фирмы IBM System RS/6000. В состав комплекса технических средств входит четыре коммуникационных сервера, два файл-сервера для полнографического диалога и отображения информации. АРМ диспетчера оснащаются большими графическими мониторами. Все ЭВМ RS/6000 подключены к двойной ЛС Ethernet, которая в свою очередь, через мост (бридж) связана с существующей ЛС ПЭВМ. Каналы связи и телемеханики подключаются к программируемым адаптерам, имеющимся в двух коммуникационных серверах. Этот комплекс ориентирован в основном на применение в ЦДУ ЕЭС и ОДУ и является аналогом наиболее современных ОИУК ряда ЭЭС США и Европы. Первые четыре комплекса поставлены в ЦДУ ЕЭС России, ОДУ Урала, Центра и Северо-запада. В последующие годы планируется оснащение такими комплексами остальных ОДУ России.

Комплекс работает под управлением операционной системы OS AIX (UNIX), прикладное программное обеспечение ПО SCADA (основной объем информационных задач ОИУК) поставлено фирмой Siemens Empros. Освоение, адаптация ПО SCADA, подготовка информационного обеспечения осуществляются специалистами ВНИИЭ, ЦДУ ЕЭС и ОДУ Урала.

Второй вариант ОИУК базируется на ЭВМ фирмы «Motorola» или их аналогов «Сапсан Веста», работающих под управлением OS UNIX. Комплекс содержит две взаиморезервированные ЭВМ, включенные в ЛС и оснащенные канальными адаптерами для приема телеинформации и управления диспетчерским щитом. Эти ЭВМ выполняют основной объем задач SCADA, a диалог и отображение информации на первом этапе внедрения осуществляются с помощью ПЭВМ ЛС. В дальнейшем количество UNIX-ЭВМ может наращиваться по аналогии с комплексом на базе ЭВМ RS/6000. Программное обеспечения SCADA для этого комплекса разработано сотрудниками ВНИИЭ и ЦДУ ЕЭС, причем оно может работать и на других UNIX-ЭВМ (RS/6000, SUN и др.). Первые подобные комплексы апробированы и внедрены в ЦДУ ЕЭС, ОДУ Северного Кавказа и «Ленэнерго». Этот вариант ОИУК обладает меньшей производительностью, чем ОИУК на базе ЭВМ RS/6000, но проще и дешевле. Поэтому он рекомендован для большинства ЭЭС и крупных ПЭС.

ВНИИЭ совместно с Научно-техническим центром (НТЦ) ГВЦ РАО «ЕЭС России» разработан ОИУК DC-VAX на базе локальных и региональных вычислительных сетей, которые могут включать в свой состав VAX-ЭВМ, MS-DOS-ЭВМ, UNIX-ЭВМ OS-2 и WINDOWS-ЭВМ. В качестве ядра системы предусматривается использование VAX-совместимых ЭВМ (VAX и DEC-VAX) производительностью 10–24 млн. и 80 млн. операций в секунду соответственно. ЭВМ оснащены ОЗУ с объемом памяти 32–512 Мбайт и накопителями на магнитных дисках 3–5 Гбайт. Надежность ядра системы и сохранность информации обеспечиваются использованием кластерной структуры технических средств, «теневых» дисков и резервированием всех основных элементов комплекса технических средств. В качестве серверов АРМ в первой версии системы используются VAX-совместимые ЭВМ.