EMCS SUIЦИФРОВАЯ СИСТЕМА

МОНИТОРИНГА, ЗАЩИТЫ ИУПРАВЛЕНИЯ

ЭНЕРГООБЪЕКТAМИ

Содержание

2.Введение.............................................................................................................................................. 3

3.Сокращения......................................................................................................................................... 3

4.Система ЕМСS SUI............................................................................................................................ 4

4.1 Автоматизированная Система Диспетчерского Управления ..................................................4

4.2 Функциональность.......................................................................................................................... 5

4.3 Поддерживаемые протоколы........................................................................................................ 5

4.4 ОСНОВНЫЕ ТИПЫ АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ ...........................................................................6

4. Графическое представление системы....................................................................................... 9

5.Функциональность..........................................................................................................................13

5.1 Мониторинг..................................................................................................................................... 135.1.1Системная безопасность............................................................................................................................ 135.1.2Мнемосхемы................................................................................................................................................ 135.1.3Графики измерений (Тренды).................................................................................................................... 145.1.4Сигнализация и события............................................................................................................................ 145.1.5Генерация отчетов...................................................................................................................................... 15

6.Эффективность системы........................................................................................................... 15

7.Наши планы...................................................................................................................................... 161.

2

2. Введение

Главной целью данного документа является введение в продукт EMCS SUI, созданный компанией Шнейдер Электрик.

3. Сокращения

Список используемых в данном документе сокращений: Ethernet Global Network EthernetMain Ethernet protocol МЭК 61850Subnetwork protocols MODBUS, T101, T104,DNP3Интерфейс пользователя системы (System User Interface)

SUI

Человеко – машинный интерфейс ЧМИSupervisory control and data acquisition SCADAGlobal Positioning System GPSIntelligent electronic device IEDEnergy Management Control System EMCSMiCOM Bay Computer C264MiCOM Switch H352Industrial computer connected to the Ethernet with management of electrical database (with or without HMI)

PLC, RTU, BC

High-bit-rate Digital Subscriber Line HDSLEnergy Measurement Control System EMCS Site Acceptance Tests SAT

3

4. Система ЕМСS SUI

4.1 Автоматизированная Система Диспетчерского Управления

Schneider Electric Energy, как правопреемник компании AREVA T&D, получил все права на систему управления и гамму релейных защит МiCOM. Таким образом, компания Schneider Electric предоставляет полное предложение по решению задач автоматизации подстанций, состоящее из:

Компонентов системы EMCS SUI (SUI сервер, SUI АРМ, SUI шлюз),

Контроллеров серии МiCOM С, которые могут поддерживать функцию программируемого логического контроллера (ПЛК), функцию регистратора последовательности событий SER (Sequence of Event Recorder), а также быть ведущим устройством в коммуникации по принципу ведущий – ведомый (Master-Slave),

Устройств релейной защиты серии МiCOM Р с широким выбором протоколов связи, также поддерживаются и другие типы микропроцессорных устройств IED (интеллектуальные электронные устройства) - релейная

защита типа SEPAM, измерительные устройства (ION, PM) и т.д.

Широкий выбор устройств позволяет создать гибкую структуру системы в соответствии с требованиями Заказчика, независимо от типа подстанции и уровня напряжения. Таким образом, систему SUI можно использовать для различных отраслей энергетики, включая: передачу, распределение, генерацию, Возобновляемую Энергию, промышленность, в том числе угольную и нефтегазовую, инфраструктуру (аэропорты, железные дороги). На данный момент имеется около 1000 проектов системы SUI работающих по всему миру.

4

4.2 ФункциональностьБлагодаря модульности, система управления EMCS SUI может полностью удовлетворить требования Заказчика благодаря возможности расширения числа дискретных входов/выходов, применения различных протоколов связи и разнообразных каналов передачи данных..

Кроме того, она обеспечивает:

• сбор данных (запись цифровых / аналоговых сигналов в микроконтроллере и/или получаемых по протоколу с устройств IED),

• обработку данных,• локальное и удаленное управление,• необходимые блокировки,• синхронизацию по времени,• «горячее» резервирование сервера без утраты данных,• кибер-безопасность в соответствии с стандартом NERC CIP и сертификатом US – NERC,• резервирование оборудования, каналов связи, системных баз данных,• различные протоколы связи, в том числе передовой протокол МЭК 61850 с сертификатом

КЕМА, • поддержку нескольких рабочих языков, онлайн конфигурирование АРМа,• интуитивно понятный и легко настраиваемый интерфейс системы, • визуализацию подстанции, поддерживающую режим зуммирование и детализации,• управление сигнализацией / событиями / трендами подстанции (включает SNMP),• связь с системой верхнего уровня (SCADA).

4.3 Поддерживаемые протоколы

Сервер

Шлюз

Коммутатор

SBUS

C264

LBUS

ТС/ТУ

IEDs

PC DELL R5400

АРМ №1

TBUS

Система верхнего уровня

(SCADA)

Архитектура системы EMCS SUI состоит из нескольких уровней:

• шина станции (SBUS) – осуществляющая связь между серверами EMCS SUI, компьютерами АРМ-ов, и шлюзов, контроллерами MiCOM C264 и другими устройствами по протоколу МЭК 61850.

• шина верхнего уровня (TBUS) – связь шлюзов или контроллеров MiCOM C264 с верхним уровнем системы по протоколам Modbus, DNP3, МЭК 60870-5-101, МЭК 60870-5-104, OPC (клиент / сервер)

• шина нижнего уровня (LBUS) – связь контроллера C264 с другими устройствами IED по протоколам МЭК60870-5-103, МЭК 60870-5-101, Modbus, DNP3

5

4.4 ОСНОВНЫЕ ТИПЫ АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ

Так как система EMCS SUI имеет много различных компонентов, она с легкостью отвечает требованиям Заказчика и обеспечивает наилучшие решения с высокой степенью резервирования, что повышает уровень надежности системы:

Удаленный терминал (RTU)

RTU

ТС/ТУ

IEDs

ТИ

Система верхнего уровня

(SCADA)

MiCOM C264, как контроллер RTU отвечает за:

- связь с устройствами IED (релейные защиты, измерительные устройства и др.) - запись цифровых / аналоговых сигналов- выдача/прием команд управления- блокировки- связь с системой верхнего уровня (SCADA)- конверсию протоколов- временную синхронизацию от GPS по IRIG-B

RTU обычно используется для связи с распределительными устройствами среднего напряжения с терминалами РЗА, поддерживающими интерфейс RS485 и протоколы LBUS.

Регистратор последовательности событий (SER)

SER

ТС/ТУ

ТИ

ТС/ТУ

ТИ

ТС/ТУ

ТИ

Принтер

Система верхнего уровня

(SCADA)

6

Контроллер MiCOM C264 отвечает за:

- запись цифровых / аналоговых сигналов- выдача команд управления- печать списка событий- связь с системой верхнего уровня (SCADA)- временную синхронизацию от GPS по IRIG-B

Регистратор используется, в случае, если нет необходимости связи с терминалами РЗА или любыми другими устройствами IED. Печать событий производится на принтере, который связан с одним из контроллеров MiCOM C264 по интерфейсу RS232.

Существует несколько типов реализации связи между контроллерами MiCOM C264: кольцо (как на рисунке), звезда или каскадное соединение. При любом типе связи необходим внутренний коммутатор.

Распределенная или централизованная структура связи (связь с устройствами IED по последовательным протоколам)

Структура сети связи зависит от расположения контроллеров MiCOM C264. Для распределенной топологии связь между контроллерами и центром управления осуществляется по кольцевой схеме (см. рисунок ниже для распределенной топологии), а для централизованной топологии связь выполняется по схеме звезды (см. рисунок ниже для централизованной топологии).

Система позволяет выполнять:

- связь с терминалами РЗА по последовательнм протоколам- запись цифровых / аналоговых сигналов- локальное и удаленное управление- необходимые блокировки- визуализацию подстанции на АРМ EMCS SUI- управление сигнализацией / событиями / трендами с интерфейса АРМ- конвертацию протоколов / выдачу команд управления системе SCADA через шлюз (EMCS

SUI Gateway)- временную синхронизацию от GPS

DI/DO

IEDs

AI/AO

MV switchgear section no. 1

DI/DO

IEDs

AI/AO

HV switchyard Coupler bay

DI/DO

AI/AO

IEDs

HV switchyard OHL bay

Qty: 2

DI/DO

AI/AO

IEDs

HV switchyard Trafo bay

Qty: 2

DI/DO

IEDs

AI/AO

MV switchgear section no. 2

PC DELL R5400

HMI #1

Main Server Back-up

Server

Control Room

HMI #2

SCADA

Switch

GPS LAN Printer

GTW

7

Распределенная или централизованная структура связи (связь с устройствами IED по протоколу МЭК 61850)

Структура сети связи зависит от расположения коммутаторов. Для распределенной топологии связь между коммутаторами и центром управления осуществляется по кольцевой схеме (см. рисунок ниже для распределенной топологии), а для централизованной топологии связь выполняется по схеме звезды (см. рисунок ниже для централизованной топологии).

Система позволяет выполнять:

- связь с терминалами РЗА по протоколу МЭК 61850- передачу данных с помощью MMS и GOOSE - запись цифровых / аналоговых сигналов- локальное и удаленное управление- необходимые блокировки- визуализацию подстанции на АРМ EMCS SUI- управление сигнализацией / событиями / трендами с интерфейса АРМ- конвертацию протоколов / выдачу команд управления системе SCADA через шлюз (EMCS

SUI Gateway)- временную синхронизацию от GPS

DI/DO

IEDs

AI/AO

Control Room

HMI #2

SCADAGPS LAN

Printer

Common Signals Controller

Switch

PC DELL R5400

HMI #1

Main Server

Switch

Back-up Server

GTW

IEDs

Switch

MV switchgear section no.1

IEDs

Switch

MV switchgear section no.2HV switchyard

IEDs

Switch

8

4. Графическое представление системы

Соперничая с большой конкуренцией разных приложений и систем образования, компания Schneider Electric опередила на шаг конкурентов благодаря своей системе SUI графический интерфейс которой, прост в обслуживании для пользователя, что делает его более желанным на рынке таких систем. Он также приспособлен для более эффективного управления данными (генерация и обработка данных, полностью настраиваемая фильтрация сигнализации и событий) как до интеграции устройств первичной энергетической станции. Идя дальше за стандартами сетевых технологий, расширено функциональность удаленной связи (web server), а для улучшения инженерской работы и оптимализации расходов - использовано современное решение обработки графических шаблонов, что увеличивает также повторяемость и стандартизацию продукта. Интерфейс Оператора (АРМ) предоставляет возможность в настоящем времени контролировать, наблюдать и управлять подстанцией и всеми происходящими на ней процессами. На экранах отображены такие виды как: однолинейная схема подстанции, системная часть, а также общий и детальные виды.

Главные графические черты:

- графические библиотеки согласно энергетическим стандартам

- графики в настоящем времени(столбовые, XY и др.)

- Приближение и отдаление видов/ Клатеринг

- многосложность видов и анимации

Плюсы системы:

- свободная конфигурация;

- поддержка многих языков;

- полностью искоренный процесс альясинга;

- эффективная архитектура системы благодаря использованию шаблонов и кластеров;

- Широкий выбор лицензий;

- масшабируемость видов;

- возможность конфигурации комплексных систем и архитектур (Клиент - Сервер).

Другие компоненты:

- Инструментарий SNMP (+ просмотр)

- автоматическая обработка данных в зависимости от нужд (Access/Excel/SQL)

- расчетные инструменты -> расчет мощности, ввод формул

- разнообразие видов характеристик функции расчета(режим настоящего времени – X/Y – логарифмический/круговой график и гистограмма );

- надежная кибербезопасность системы

- интегрированные гистограммы.

9

Настройки и действие:

Благодаря возможности изменению настроек в режиме он/оффлайн, приложение SUI помогает улучшить реализацию быстрых тестов установленной анимации. Графическое представление объектов основывается на управлении шаблонами, что снижает стоимость инженерской работы и эффективно влияет на время ее исполнения в проекте. Поэтому благодаря данной системе, легче внести поправление в графическую часть сложных проектов на желание заказчика.

Любая мнемосхема и все ее элементы могут быть выполнены в соответствии с требованиями заказчика. Программное обеспечение позволяет легко создавать любые графические элементы и анимировать их.

Благодаря продуктивной работе процессора, все расчеты производятся внутри программы, причем для этого не требуется использовать внешнего модуля для осуществления программ и автоматик.

Примеры визуализации находятся на рисунках ниже:

- однолинейная схема подстанции в рамках проекта AZOTY TARNÓW

-

10

детальная схема ячейки (положение коммутационной апаратуры / подключение шин / измерения / блокировки в рамках проекта AZOTY TARNÓW)

- тренды (формирование отчетов / работа с осциллограммами)

11

- архитектура системы (индикация состояния устройств и сети связи)

- окно аварийной сигнализации (последние сигналы / причина появления сигнала / статус / важность / метки времени)

12

5. Функциональность

5.1 Мониторинг

5.1.1 Системная безопасность

Безопасность системы гарантирует санкционированный доступ. Окно с именем пользователя и пароля находится ниже на рисунке:

Также система EMCS SUI предоставляет возможность и других путей идентификации, а именно по отпечаткам пальцев, использованию карт памяти, механических ключей и т.д. через порт USB компьютера.

5.1.2 Мнемосхемы

Мнемосхемы можно отображать как на главном экране EMCS SUI, так и на ЖК мониторах контроллеров и устройств.

Графические компоненты, используемые в системе SUI

- сближение и отдаление экрана (зуминг) + представление на слоях + активизация объектов с приближением

- все виды деятельности ЧМИ: выскакивающие окна, встроенные окна, меню настроек.

- настройки онлайн/оффлайн + инструменты для симуляции

- полная языковая поддержка и изменение языка в режиме онлайн

- возможность создания собственных программ для своих сложных процессов или устройств

- Параметризация шаблонов

13

5.1.3 Графики измерений (Тренды)Для отображения графиков измерений существует специальный инструмент программы позволяющий регистрировать каждое измерение в системе, его изменение в настоящем времени или отрезке выбранного временного интервала. Данные графики можно свободно настроить по своему желанию: цвет, масштаб, граничные значения и другие параметры.

5.1.4 Сигнализация и события

Каждое событие и сигнализация (если выбрана опция их регистрации) могут быть отображены в системе, пример такого вывода находится ниже:

14

5.1.5 Генерация отчетов

Генерация отчетов в системе возможна, а также полностью настраиваемая. Отчеты можно генерировать, сортировать, выводить на печать, сохранять и переводить в архив. Также существует возможность настроить самоудаление отчетов. При архивизации можно свободно выбирать носитель данных - DVD-R, твердый диск, память флеш и др.Ниже находятся два примера генерации отчетов: первый (по левой стороне) – вывод отчетов в системе, второй (по правой стороне) – вывод в формате .pdf, готовая к печати.

6. Эффективность системы

ЕMCS SUI может использоваться как местное или дистанционное Автоматизированное Рабочее Место (АРМ) на станциях высокого и низкого напряжений, так и в других сферах энергетики. Также он может использоваться для обзора близлежащих энергетических объектов.

ЕMCS SUI установлен на промышленном компьютере и включает:

- графическое приложение;

- приложение с показом графиков измерений;

- приложение генерации отчетов;

- интерфейс WEB (WEB ЧМИ)

Доступ ко всем операторским функциям гарантируется через связь по Интернету или специальному подключению (на пример VNC)

Система EMCS SUI совместима со многими платформами, в том числе и с Windows XP/Windows Server/ Windows 7/ 32 bit

Поскольку наблюдается развитие многоядровых и многопроцессорных компьютерных систем, Schneider Electric вводит SUI как инструмент новой генерации программного обеспечения HMI/SCADA.

С самого начала она запроектирована с использованием архитектуры OPC. Новый инструментарий, технология визуализации, более безопасный режим входа и обмена данными, управление настройками помогают сберечь время и снизить стоимость ввода в эксплуатацию на объектах.

АРМ SUI основано на технологии OPC и включает:

- OPC Data Access (санционированный доступ к данным)

15

- OPC Alarm&Event (тревоги и события)

- OPC Historical Data Access (архивизация)

- OPC XML-DA & OPC Security (безопасность)

Преимущества системы для клиента:

- Данная система была создана для области энергетики;

- Данная система запроектирована для распределенных систем;

- Простой в обслуживании интерфейс пользователя;

- гарантия кибербезопасности с сертификатом NERC

Критерии эффективности:

Функция Критерий эффективности

Аналоговые данные чтение и архивизация до 1000 измерений на секунду в настоящем времени

максимальная трансмиссия - 10 000 измерений на секунду на 1 минуту

События чтение и архивизация 5000 данных на секунду в настоящем времени

Серверы до 12 серверов с данными (включая резервирование)

Клиенты до 64 независимых Серверов ЧМИ для одного и того же сервера

Архивизация и До 150 000 в одном архиве SQL. Данные выбираются во времени менее чем 15 секунд.

выбор данных Просмотр событий во времени менее чем 15 секунд

Виды Безграничное открывание видов мозаично или каскадно

Обслуживание Актуализация в режиме онлайн и быстрая компиляция проекта

Нагрузка процессора Минимализация нагрузки благодаря графическим кластером

7. Наши планы

Развитие продукта SUI направлено на увеличение эффективности графики (просмотр окон, переключение видов и т.д.), а также на надежность связи. Компания Schneider Electric планирует создать такой продукт, какой не имел бы границ в графической сфере расширения числа элементов и обработки данных при использовании современных технологий (2D-3D, зуминг, WPF, WinFX, XAML) при этом сохраняя простоту в обслуживании, непрерывность анимации и показание изменений, происходящих в системе.

Замысел компании Schneider Electric – это также обеспечение безопасности энергетических объектов и людей на них работающих, и в этом может помочь биометрическая идентификация.

Главной целью является консолидация технической экспертизы и ее осуществление в одном продуктивном инструменте ЧМИ.

16

Наша компания придерживается политики постоянного совершенствования продукта. Вследствие этого наши устройства периодически изменяются. Пока делается все возможное для подготовки самой современной версии документации, данная брошюра должна рассматриваться только как общее руководство и предназначен только для информационных целей. Брошюра не является предложением на продажу или рекомендацией на использование каких-либо продуктов, упомянутых в нем. Мы также не можем быть признаны ответственными за решения, принятые на основании содержания брошюры без консультации с нами.

17