Еволюція системи керування гідроагрегатами Середньодніпровської ГЕС. Досвід експлуатації

09-01-2019
У статті журналу "Гідроенергетика України" (№3-4, 2018 р.) проведено аналіз функціонування системи керування станцією після першого етапу реконструкції. Аналіз проводився, враховуючи досвід експлуатації обладнання протягом більш, ніж 10 років.

На початку історії свого існування «Середньодніпровська ГЕС» (до липня 2016 р. «Дніпродзержинська ГЕС»), мала систему керування, побудовану з використанням релейно-контактної логіки. В цьому не має нічого дивного, адже йшов 1963 рік, і до появи першого в світі програмованого логічного контролера залишалось п'ять років. Дивлячись на багатий досвіт експлуатації такого роду систем, можна сміливо стверджувати, що ця технологія будови систем керування в електроенергетиці повністю себе виправдала, показавши досить високу надійність, роботу без кардинальних змін протягом трьох десятиліть, достатню швидкодію та низку за довільних другорядних характеристик.

Поява у 1968 році першого програмованого логічного контролера Modicon 084 відкрила нову еру в системах керування технологічними процесами. В 70-х роках минулого сторіччя вже десятки іноземних фірм пропонували на ринках різноманітні програмовані логічні контролери (ПЛК).

На Середньодніпровській ГЕС модернізація системи керування почалась тільки на початку другого етапу реконструкції. Треба бути справедливим та зауважити, що між пуском ГЕС у період з 1963 по 1964 роки, та початком реабілітації гідроелектростанцій Дніпровського каскаду у 1997 році, проводилась велика кількість робіт з удосконалення окремих систем. На шести з восьми наявних гідроагрегатів були встановлені статичні системи збудження на заміну електромашинних систем, чотири з яких — тиристорні типу СТС33703250032,5УХЛ4. Проведена заміна регуляторів швидкості обертання гідротурбін, морально застарілих ЕГРК3150 на більш досконалі ЕГР3Ш на гідроагрегатах №3 та №4. Проводились і менш масштабні удосконалення систем автоматики, керування та управління станцією на рівні раціоналізаторських пропозицій. Але такі системи, як система керування блоком, система керування гідроагрегатами, система керування станцією, система релейних захистів та протиаварійної автоматики майже не модернізувались, або зазнали змін тільки в принципах роботи. На фото зображені система машинного збудження блока ГЕС, система керування станцією, до проведення робіт з реконструкції.

З 1997 року почались роботи першого етапу реконструкції, були проведені роботи по заміні основного комутаційного обладнання ВРП3150 кВ. Замінені регулятори швидкості ЕГРК3150 та ЕГР3Ш, замість них встановлені регулятори швидкості типу DIGIPID31500 фірми GEC ALSTOM, які знаходяться в експлуатації по сьогоднішній день.

На початку другого етапу реконструкції на підприємстві почались роботи по реконструкції систем керування агрегатами та блоками генератор-трансформатор, систем релейного захисту гідроагрегатів та трансформаторів блока, системи керування станційного рівня. Впроваджувались системи керування станційного рівня, системи керування гідрогенераторами та блока ми фірми Alstom. В основі систем управління генераторами та блоками були ПЛК Ge Fanuc C90330 компанії General Electric. В якості станційної системи управління використовувався програмно-технічний комплекс «Centralog», основою якого були робочі станції Ultra Sparc 5 під керуванням ОС Solaris, виробництва компанії Sun Microsystems. Модернізація торкнулась також системи збудження, на станції встановлені вісім тиристорних системи UNITROL P фірми АВВ. 

За час експлуатації систем керування була визначена досить об'єктивна дум ка про переваги і недоліки функціонування, як систем в цілому, так і окремих її частин. Так, одним з основних експлуатаційних критеріїв автоматизованих систем є їх надійність. В цілому, об ладнання компанії Alstom показало досить добрі результати в плані надійності апаратної частини комплексів, але, наприклад, програмно-технічний комплекс "Centralog" можна віднести до виключення з цього правила, виною всьому недостатня надійність робочих станцій Ultra Sparc 5. Якщо звернутись до відомого графіка залежності інтенсивності відмов від часу (Рис. 6), то можна сміливо стверджувти, що в період, коли ПТК "Centralog" знаходився на відрізку III графіка, інші складові систем, такі як ПЛК Ge Fanuc C90330, модуль системи термоконтролю гідроагрегатів Chessell 4000R, модуль системи електричних вимірювань гідроагрегатів та блоків PECA 300(301), людино-машинні інтерфейси CTC Parker агрегатних систем керування, контролери системи електричних захистів серії Modulex фірми Alstom знаходились на відрізку II графіка, і працювали в штатному режимі. Слід зазначити, що контролери системи електричних захистів серій Modulex та Micom до теперішнього часу працюють без зауважень. Виходячи з вище зазначеного, є питання до розробників систем керування гідроагрегатами, блоками, та станцією в цілому. Чому, при розробці складових системи керування станції, до її складу були введені до сить не надійні компоненти, які і призвели до умов но швидкої заміни системи керування на більш сучасну?

Слід торкнутися також і програмного забезпечення, яке використовувалось при роботі систем керування. У випадку побудови наших систем керування було використано досить різноманітне програмне забезпечення, що в свою чергу створювало досить не зручностей. Кожен елемент систем мав своє програм не забезпечення для програмування та налаштування для роботи. Наприклад ПЛК Ge Fanuc C90330 по тре бу вав у своїй ро боті трьох програм: це Microete — створення конфігурації контролера та переліку змінних, які будуть передаватись  у ПЛК Ge Fanuc C90330 та ПТК "Centralog", CADEPA — для створення програм та їх налаштування та програма P8 для завантаження коду в контролер. І на цьому налаштування контролера не закінчувалося, мережевий модуль ПЛК потребував додаткового програмування за допомогою спеціального програматора. Залишається досі не зрозумілим такий конструкторський крок. Не кращі були справи і з іншим програмним забезпеченням, наприклад, ПТК "Centralog". Для налаштування системи (імпорту даних, налаштування графічних видів, генерації бази даних, налаштування САРЧП) потребувалось, крім потужних фундаментальних знань програміста, ще й досконалі знання в галузі програмування на мові "С" та на мові командного інтерпретатора операційної системи Solaris, яка, в свою чергу, м'яко кажучи, була недуже розповсюджена на теренах України. І це не беручи до уваги роботу з базою даних та створення графічних видів, що мало, в свою чергу, свої труднощі. Виключенням можна вважати програмне забезпечення Confed для модулю термоконтролю гідроагрегату — Chessell 4000R, яке мало простий та зручний інтерфейс та працювало без збоїв весь час експлуатації. Як підсумок, враховуючи, що метою статті не був детальний розгляд усього програмного забезпечення, використаного в системах, можна зазначити, що програмна частина комплексів, яка використовувалась при розробці систем керування, була далека від ідеальної, окрім високої складності та різноманітності вона відрізнялася досить низькою надійністю на етапі розробки (база даних Microete).

У період 2012—2014 рр. на підприємстві була проведена адаптація системи керування станцією, агрегатами, блоками та системи власних потреб. Адаптація була викликана тим, що експлуатована система керування, її складова частина, увійшла у відрізок III, відрізок з високим ступенем відказів, і шляхів подолання цієї проблеми знайдено не було. Зараз на станції використовується система керування розробки американської компанії Emerson, основу системи складають ПЛК OSR 400.

За час експлуатації значних недоліків системи виявлено не було, можна стверджувати, що система успішно пройшла відрізок I, відрізок з підвищеною кількістю відмов на початку експлуатації та, зараз, знаходиться на відрізку II. Якщо провести невелике порівняння між системою керування, яка була знята з експлуатації та новою системою, можна впевнено говорити про значні поліпшення в роботі з програмною частиною, більшу гнучкість апаратної частини системи, покращення торкнулися і принципів живлення. Слід відмітити, що проблематика при експлуатації цієї системи є і на сьогоднішній день, але на критичний рівень під час експлуатації не виходила. Про надійність експлуатованої системи говорити поки що зарано.

Розглянувши деякі питання, пов'язані з досвідом експлуатації програмно-апаратних комплексів, які використовувались на філії «Середньодніпровська ГЕС» таких компаній як Alstom, Sun Microsystems, Microsoft, General Electric та ін., можна зробити висновок, що, в цілому обладнання показало доволі високу надійність при високій складності та, в основному, задовольняло вимогам, які висуваються до таких класів обладнання на енергогенеруючих об'єктах. Але можна стверджувати, що і в обладнанні таких відомих виробників присутня, наприклад, «хвороба росту», є сумніви щодо якісної складової систем живлення при побудові систем та приладів, програм незабезпечення, яке використовувалось, при повній роботоспроможності мало цілий ряд недоліків. Загальним висновком може бути твердження, що не дивлячись на іменитість виробників та досконалість технологічних процесів, які вони використовують при виготовленні своєї продукції, на сьогодення не має підстав вважати промислове технологічне обладнання умовно безвідмовним.

Автор:  М. В. Шабельник

Джерело: науково-виробничий журнал «Гідроенергетика України» № 3-4, 2018 р,

ISSN 1812-9277.

Поділитися: