Автоматизированная система управления объектами электроснабжения и управления тяговыми подстанциями на основе модуля СТК-004

Автоматизированная система управления объектами электроснабжения и управления тяговыми подстанциями на основе модуля СТК-004.

1. Общая информация о программе.

В рамках транспортной стратегии при формировании единого транспортного пространства России на базе сбалансированного развития эффективной транспортной инфраструктуры предполагается реализация следующих мероприятий:

  • ликвидация разрывов и "узких мест" на транспортной сети, в том числе в азиатской части России;
  • развитие транспортных подходов к крупным транспортным узлам и пограничным пунктам пропуска;
  • комплексное развитие крупных транспортных узлов на основных направлениях перевозок;
  • формирование единой дорожной сети, круглогодично доступной для населения и хозяйствующих субъектов;
  • создание условий для экономического роста, включая комплексное освоение новых территорий и разработку месторождений полезных ископаемых, прежде всего в Сибири и на Дальнем Востоке;
  • создание единой сбалансированной системы транспортных коммуникаций страны на базе дифференцированного развития путей сообщения всех видов транспорта;
  • увеличение пропускной способности и скоростных параметров транспортной инфраструктуры до уровня лучших мировых достижений с учетом создания обоснованных резервов, увеличение доли высокоскоростных путей сообщения;
  • создание интегрированной системы логистических парков на территории страны как основы формирования современной товаропроводящей сети;
  • создание взаимоувязанной интегрированной системы товаротранспортной технологической инфраструктуры всех видов транспорта и грузовладельцев, обеспечивающей объем и качество транспортных услуг;
  • освоение инновационных технологий строительства, реконструкции и содержания транспортной инфраструктуры;
  • создание единой информационной среды взаимодействия различных видов транспорта, участников транспортного процесса, таможенных и других государственных контрольных органов.

В 2016 - 2030 годах предусматривается:

  • строительство вторых путей протяженностью 3055,6 км;
  • строительство обходов Иркутского, Пермского, Новосибирского железнодорожных узлов, глубокого обхода Московского железнодорожного узла (третье кольцо), северного обхода Свердловского железнодорожного узла;
  • электрификация участков протяженностью 3580 км (в том числе участков Кандры - Инза, Ульяновск - Сызрань, Сонково - Дно - Печоры- Псковские и др.);
  • оборудование участков системой автоблокировки протяженностью 3128 км;
  • усиление и реконструкция железнодорожных линий и участков;
  • ликвидация ограничений пропускной способности участков сети, вызванных дефектностью больших искусственных сооружений, путем их реконструкции и строительства новых;
  • замена и модернизация оборудования хозяйства электроснабжения на 50,9 тыс. км развернутой длины контактной сети, на 40,7 тыс. км основных направлений, в том числе модернизация и реконструкция 763 тяговых подстанций, модернизация системы автоблокировки протяженностью 1171,4 км;
  • оборудование двухпутных и многопутных перегонов на основных направлениях протяженностью 11515 км постоянно действующими устройствами для организации движения по "неправильному" пути по сигналам локомотивного светофора;
  • модернизация и увеличение пропускной способности цифровой технологической сети связи на полигоне 12600 км;
  • пополнение и обновление материалов и конструкций для технического прикрытия объектов железнодорожного транспорта, восстановление железнодорожной инфраструктуры в Чеченской Республике;
  • организация интермодального сообщения на участке аэропорт Минеральные Воды - Минеральные Воды - Кисловодск с реконструкцией железнодорожных линий;
  • модернизация участка Уссурийск - Гродеково с укладкой вторых путей протяженностью 48 км на лимитирующем перегоне;
  • модернизация участка Улан-Удэ - Наушки для обеспечения перевозок в направлении Улан-Баторской железной дороги.

Компания «СТАУТ» разработала новое семейство конфигурируемых контроллеров удаленной телемеханики СТК – 004 для использования в качестве узловых элементов верхнего и среднего уровней автоматизированных систем управления объектами электроснабжения и управления тяговыми подстанциями.

2. Описание системы.

Автоматизированная система управления объектами электроснабжения и управления тяговыми подстанциями - это многоуровневая иерархическая система управления, включающая в свой состав совокупность технических и программных средств и каналов связи, обеспечивающих комплексное автоматическое и автоматизированное управление всеми технологическими процессами в пределах одной подстанции (электроустановки), а также возможность дистанционного управления одной или группой подстанций с удаленного диспетчерского пункта.

На уровне отдельных узлов устанавливаются системы телемеханики – комплексы технических, аппаратных и программных средств, осуществляющих сбор сигнализации, передачу телеинформации на вышестоящие уровни, трансляцию команд управления.

Для выполнения телеизмерений, как правило, применяются многофункциональные цифровые измерительные преобразователи с цифровым интерфейсом. Пример построения представлен на рис. 1.

Рис. 1. Пример построения автоматизированной системы управления объектами электроснабжения

Телеуправление, как правило, предусматривается в объеме, необходимом для централизованного решения задач по установлению надежных и экономически выгодных режимов работы электроустановок с обеспечением электробезопасности персонала и оборудования. Передача телеметрической информации на вышестоящие уровни, выполняется по модемным, оптическим и GSM-каналам связи с использованием стандартного телемеханического протокола передачи данных МЭК-101/104 по СТП 09110.48.526 и СТП 09110.48.528, что позволяет, теоретически, независимо от типа контроллера нижнего уровня интегрировать систему телемеханики в существующую систему.

Рис. 2. Пример организации схемы управления в автоматизированной системе управления объектами электроснабжения

Верхний уровень включает в себя сервер, с установленным на нем SCADA-пакетом, реализующим сбор, обработку, архивирование информации об объектах мониторинга и предоставляет всю информацию на автоматизируемое рабочее место (АРМ) диспетчера в наиболее удобной для восприятия форме (в виде графиков, ретроспектив, однолинейных схем).

Пример организации схемы управления в автоматизированной системе управления объектами электроснабжения изображен на рис. 2.

Средний (уровень опорных подстанций) и нижний уровень (промежуточные и тупиковые подстанции) – это уровни объекта (контроллерный) - включают различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным контроллерам, которые могут выполнять следующие функции:

  • сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
  • управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
  • решение задач автоматического логического управления и др.

Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи. К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по производительности, надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Контроллеры удаленной телемеханики и программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события. Для критичных с этой точки зрения сложных объектов, таких как система электроснабжения железнодорожных линий и узлов, обязательно использование контроллеров с операционными системами реального времени. Контроллеры с операционными системами реального времени функционируют в режиме жесткого реального времени.

3. Функционал блока управления СТК-004

Технические требования для удаленных контроллеров

  • Гибкая и масштабируемая концепция аппаратной части
  • Расширенные возможности связи
  • Использование множества стандартных протоколов обмена с устройствами и системами
  • Возможность выполнения сложных PLC-функций
  • Встроенный ИЧМ для мониторинга/управления
  • Современные инженерные инструменты
  • Ведение архива данных
  • Диагностические и сервисные функции
  • Максимальная надежность (решения с резервированием)

Факт превалирующего распространения архитектуры IBM-PC среди Российских предприятий и организаций, сложившиеся требования к узлам автоматизации и опыт построения магистрально-модульных систем на стандартной шине VME определили концепцию новой платформы СТК-004.

Ядром платформы являемся промышленный одноплатный ЦПУ модуль в стандарте VME, на базе процессоров Intel последних поколений, разной производительности и стоимости. Все процессорные модули системы совместимы между собой и программно со стандартными персональными компьютерами. Данный модуль обеспечивает управление и обмен данными с устройствами предварительной обработки и сбора данных, выносными блоками аналоговых измерителей, модулями интерфейсной и внешней связи, модулями выдачи сигналов управления, а также формирует исходящие пакеты данных телеметрии и обрабатывает пакеты, принятые из центрального диспетчерского пункта или вышестоящего узла системы.

Рис. 3. Блок-схема системы автоматизированного мониторинга и управления на основе контроллера СТК-004

Данный блок представляет собой модуль центрального процессора на основе ЦПУ Intel, выполненный в соответствии с требованиями спецификации шины VME. Модуль предназначен для использования в составе одно- и многопроцессорных управляющих вычислительных систем реального времени, построенных на базе шины VME. Контроллеры на базе такого модуля на 100% совместимы с IBM PC.

В состав модуля входят следующие основные функциональные устройства:

  • процессор Intel Core™ i5/i7 mobile processor,
  • кэш 3-го уровня до 4 Мб,
  • озу емкостью от 1 до 8 Гб DDR3
  • интерфейс шины VME D64 (MBLT, 2eVME, 2eSST) / D32 / D16 / D8 (SCT, BLT); A64 / A32 / A24 / A16
    - ведущего устройства
    - ведомого устройства
    - одноуровневый арбитр
    - обработчик прерываний
    - прерыватель
  • контроллер локальной сети Gigabit Ethernet (GigE)
  • контроллер шины РСIe
  • контроллер шины SMSC
  • контроллер шины SATA
  • контроллер шины USB
  • программируемый таймер
  • два канала COM порт на задней панели вода/вывода, скорость до 115.2 Кбод, RS232/422/485. Один COM порт RS232 доступен на передней панели
  • графический контроллер
  • энергонезависимое ЗУ
  • сторожевой таймер с фиксированной длительностью
  • сторожевой таймер, исполняющий функцию тайм-аута на шине VME.

Встроенный контроллер Intel Graphics обеспечивает режимы работы VGA и DVI.

Объем ОЗУ может изменяться в зависимости от требований заказчика от 1 до 8 ГБайт. ОЗУ построено на микросхемах динамической памяти. Часть ОЗУ может быть закрыта для доступа со стороны шины VME.

Интерфейс VME содержит следующие основные структурные блоки:

  • Арбитр VМЕ. Поддерживает одноуровневую, приоритетную и циклическую приоритетную арбитрацию.
  • Логические схемы ведущего устройства (master) VME, позволяющие микропроцессору выполнять циклы чтения и записи данных на VME.
  • Логические схемы ведомого устройства (slave) VME, позволяющие модулям VME выполнять обращения к ячейкам ОЗУ модуля.
  • Обработчик прерываний запросов, поступающих с шины VME по линиям IRQ1-IRQ7.
  • Прерыватель (interrupter). Возможно одно из любых 7 прерываний, уровень прерывания задается программно.

Задачи автоматизации тяговых подстанций, решать которые будет поставляемое оборудование:

  • обеспечение оперативного управления распределительными устройствами;
  • контроль состояния оборудования в реальном масштабе времени;
  • сигнализация и оперативное отображение информации о режимах работы оборудования;
  • ведение архива информации о работе оборудования;
  • управление защитами, регистрация аварийных процессов;
  • опрос средств контроля и учёта, измерение и учет параметров потребления;
  • обработка, хранение и передача необходимой информации на диспетчерские пункты и в АСУ предприятия.

4. Описание контроллера управления СТК-004

Табл. 1. Технические характеристики контроллера СТК-004.

Параметр Значение
Условия обслуживания одностороннее
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 IP21
Климатическое исполнение по ГОСТ Р МЭК 60870-2-2 С2
Габариты (ширина х глубина х высота), мм, не более 500х263х840
Масса, кг, не более 5
Количество линий связи До 16 последовательных / Ethernet – интерфейсов связи с системами верхнего уровня
До 24 линий связи к подчиненным интерфейсам
До 28 подчиненных устройств на линию
Физическое соединение Прямые электрические соединения RS232/RS485
Различные модемы
Беспроводная передача, оптоволокно
LAN или WAN (локальная или региональная сеть)
Стандартные поддерживаемые протоколы МЭК 60870-5-101
МЭК 60870-5-103
МЭК 60870-5-104
МЭК 61850-8-1
DNP 3.0
Modbus RTU и ASCII
Диапазон измерения каналов ТИ: среднеквадратичное значение напряжения
переменного тока частотой (50,0 ± 2,5) Гц, В, не более 10 или 120
Характеристики электропитания: − диапазон напряжения электропитания переменного тока частотой (50,0 ± 2,5) Гц, В от 176 до 253
− диапазон напряжения электропитания постоянного тока, В от 88 до 253
− полная потребляемая мощность шкафа, В•А, не более 45/90 *45
Протокол обмена MODBUS, MODBUS TCP/IP
Встроенный эмулятор протоколов обмена ЭСТ-62, ЛИСНА, МСТ-95
Масса шкафа, кг, не более 50
Средняя наработка до отказа сменных элементов, ч не менее 45000

Рис. 3. Внешний вид шкафа управления с модулем СТК-004.

Контроллер удаленной телемеханики СТК – 004 может использоваться в составе аппаратуры телемеханического управления и предназначен для установки на контролируемых пунктах с информационной ёмкостью 48ТС/24ТУ.

Информационно совместим с системами телемеханики остальных производителей.

Передача по цифровым каналам связи осуществляется по протоколу МЭК 870-5-101.

Обратная связь

Пожалуйста, указывайте действующий адрес.

Контактная информация

 Телефон: (812) 325-52-03
 E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
 Адрес:
192029, г. Санкт-Петербург,
пр. Елизарова, д.10, лит.Б