Projekty > System Monitorowania i Sterowania

Projekty

System Monitorowania i Sterowania Stacji Transformatorowych w KWB "BEŁCHATÓW"

SOC

Opis Systemu

     Zaprojektowany system przeznaczony jest do zdalnego monitorowania i sterowania stacjami transformatorowo rozdzielczymi typu SPP lub podobnymi. Mają one budowę kontenerową i składają się z rozdzielni 30kV, transformatora, rozdzielni 6kV i kondensatorów kompensujących. Stacje te zasilają maszyny podstawowe pracujące w odkrywce. Ze względu na ich przeznaczenie są niestacjonarne i w miarę postępu prac górniczych ich lokalizacja jest zmieniana. Rozmieszczone są na obszarze o promieniu nie przekraczającym 20km.
     Podstawowym elementem struktury pokazanej na rysunku powyżej są zdalne punkty pomiarowe (ZPP) zlokalizowane w stacjach SPP. Wyposażono je w moduły pomiarowe, przetwarzające wybrane sygnały do postaci cyfrowej i sprzęt do transmisji danych (radiomodem RM) przeznaczony do przesyłania zebranych informacji do dalszego przetworzenia. W pierwszej kolejności dane z ZPP są przesyłane do zdalnego koncentratora danych (ZKD), składającego się ze stacji serwera komunikacyjnego (SKOM) oraz serwera systemu wizualizacji i sterowania (SWIZ). Komunikacja pomiędzy ZKD i ZPP odbywa się za pośrednictwem systemu radiowej transmisji danych. Aby zapewnić wymaganą pewność działania, informacje w trakcie transmisji są zabezpieczone przed przypadkowymi zmianami powstałymi na skutek zakłóceń.

     W projektowanym systemie zastosowano stacje wizualizacji i sterowania SCADA (WIZ), których zadaniem jest obrazowanie i rejestrowanie aktualnego stanu sygnałów monitorowanych stacji SPP, rejestrowanie zdarzeń w czasie i umożliwienie sterowania wybranymi sygnałami. Stację WIZ przyłączono do systemu w wybranym miejscu za pośrednictwem istniejącej zakładowej sieci komputerowej. Dzięki przyjętym rozwiązaniom można podłączyć praktycznie dowolną ilość stacji tego rodzaju.
Stacja wizualizacji danych na bieżąco:

  • pokazuje stan stacji, tzn. obrazuje wartości rejestrowanych sygnałów graficznie i liczbowo na monitorze wielkiej rozdzielczości,
  • pokazuje informacje związane z kontrolą poprawności pracy punktów pomiarowych i układów transmisji danych,
  • rejestruje przebieg sygnałów i stany alarmowe w czasie,
  • umożliwia zdalne sterowanie wybranymi sygnałami,
  • uniemożliwia dostęp do funkcji sterowania przez osoby niepowołane,
  • wykonuje raporty o stanach alarmowych.

     Istotną rolę dla prac konserwacyjnych i diagnostycznych w omawianej strukturze pełni ręczna stacja wizualizacji (RSW). Jest ona przeznaczona do lokalnego obrazowania aktualnych wartości sygnałów, diagnostyki i konfiguracji układów pomiarowych oraz urządzeń do transmisji danych. Przy normalnej pracy systemu stacja ta nie jest potrzebna. Jest ona natomiast niezbędna do konfigurowania i testowania pracy ZPP w takich przypadkach, jak rozszerzenie listy monitorowanych sygnałów, naprawy, zmiana parametrów, kontrola pracy urządzeń nadawczo odbiorczych, itp.

     

Funkcje Systemu

Komunikacja ze stacjami transformatorowymi została zapewniona za pośrednictwem systemu radiowej transmisji danych (opisany niżej), którego częstotliwości pracy i moce w antenie zostały dobrane na podstawie komputerowej symulacji z wykorzystaniem mapy cyfrowej tak, aby nie zakłócały pracy aktualnie użytkowanych urządzeń i zapewniały odpowiednią niezawodność całego systemu. Dostęp do wartości sygnałów zapewniono ze stacjonarnych stacji wizualizacyjnych (SCADA). Dostarczane do niej dane zapewniają:

  • rejestrowanie informacji w komputerze,
  • akustyczne informowanie dyspozytora o wystąpieniu stanu alarmowego,
  • obróbkę pomiarów do postaci tabel i wykresów,
  • możliwość wydruku raportów,
  • monitorowanie zaniku napięcia stałego,
  • pomiar napięcia 6kV,
  • monitorowanie stanu położenia wyłączników 30kV i 6kV,
  • zadziałanie zabezpieczeń: różnicowoprądowych, temperaturowych i przetężeniowych dla 30kV,
  • zadziałanie zabezpieczeń przetężeniowych i ziemnozwarciowych dla 6kV,
  • zdalne załączanie baterii kondensatorów.

System został tak skonstruowany, że może zostać w przyszłości rozbudowywany w zakresie:

  • zwiększania liczby sygnałów monitorowanych i sterujących,
  • zwiększania liczby podłączonych do systemu stacji transformatorowo - rozdzielczych,
  • zwiększania liczby stacji wizualizacyjno - sterujących.

 

     

System Cyfrowej Radiowej Transmisji Danych

Radiową transmisję danych zapewniają radiomodemy amerykańskiej firmy MDS (Microwave Data Systems) pracujące w paśmie częstotliwości 350-512MHz. Dla uzyskania wiarygodnej oceny zasięgów radiowych posłużono się komputerową analizą propagacyjną, umożliwiającą uwzględnienie czynników wpływających na propagację fal radiowych, w tym - w szczególności - ukształtowania terenu. Zastosowano program komputerowy implementujący różne modele propagacji, między innymi Okumury, ITU-370, Lee, Ibrahima-Parsonsa. Program wykorzystuje w obliczeniach cyfrową mapę ukształtowania i pokrycia terenu (patrz poniższy rysunek).
mapa      Do wyznaczenia zasięgu użytkowego wybrano obszarowy model Okumury, który jest powszechnie stosowany w rozważanym paśmie częstotliwości i typie zastosowań. Dodatkowo wykorzystano poprawkę na tzw. kąt przesłaniania trasy, opracowaną przez EBU (European Broadcasting Union), która umożliwia lepsze niż w oryginalnej metodzie Okumury uwzględnienie szczegółów ukształtowania terenu, co ma duże znaczenie ze względu na jego urozmaiconą rzeźbę na terenie KWB Bełchatów. Wyniki symulacji przedstawiono na załączonym rysunku.

mapa2

W celu obniżenia kosztów eksploatacji i zwiększenia funkcjonalności w projekcie przyjęto dodatkowe założenia:

  • w system wbudowano funkcje do zarządzania i kontroli pracy poszczególnych jego elementów, a w szczególności systemu radiowej transmisji danych,
  • odczyt danych ze stacji SPP jest możliwy również lokalnie przez dodatkowe urządzenie przenośne,
  • w maksymalnym stopniu wykorzystano istniejącą infrastrukturę komunikacyjną, jak linie światłowodowe, sieci komputerowe, itd.