Řídicí a informační systém RIS - SCADA/EMS

Popis systému

je určen pro dispečerské řízení v různých průmyslových oblastech:

  • řídicí a informační systém energetické přenosové společnosti
  • řídicí a informační systém energetické distribuční společnosti
  • telemetrický informační systém
  • informační systém energoúseku elektrárny
  • informační systém městských sítí
  • informační systém v dalších průmyslových sítích (plyn, voda)

RIS SCADA umožňuje sběr a zpracování údajů z telemetrických zařízení:

  • v reálném čase
  • zpracování alarmů a událostí
  • zpracování dat
  • on line přenos dat mezi hlavním a záložním řídicím systémem
  • všemi dostupnými protokoly v české i slovenské energetice
  • grafická a tabulková prezentace dat
  • možnost připojení na různé databázové systémy

Kromě základních funkcí SCADA zajišťuje i další nadstavbové činnosti:

  • Výpočty těchto energetických funkcí

  •    Estimace
       Kontingenční analýzu
       Chod sítě
       Výpočty zkratů
       Výpočty topologie
  • Dynamické barvení sítě podle:

  •    Topologie
       Napětí
       Zatížení
  • Automatické řízení (jalového) napětí
  • Redispečink
  • Reckonfigurace
  • Plánování přeshraničních přenosů
  • Měření elektrické práce
  • Funkce vyhodnocování a přípravy provozu
  • Denní diagram zatížení
  • Protokoly o odevzdání směny, protokoly denního hlášení, evidence B-příkazů
  • Další doplňkové funkce

Architektura systému RIS

systém tvoří stanice zapojené do lokální sítě (LAN):

V centrálních stojanech vybavených jednotkami UPS jsou umístěny stanice jádra systému - servery:

  • Datové servery DS
    • řídí chod systému
    • realizují databázové funkce reálného času, protokolování událostí, archivaci hodnot, automatiku přepínání, zálohování
    • jsou synchronizovány přijímačem GPS
    • existují dva:
      • hlavní
      • záložní - pracuje jako pasivní - sdílí data - je připraven převzít funkci hlavního
  • Servery vzdálených uživatelů KS
    • zajišťují připojení na:
      • podnikovou síť WAN
      • sousední energetické společnosti
    • zajišťují obsluhu vzdálených užívatelských stanic:
      • připojených do podnikové sítě
      • připojených přes telefonní linku (ISDN)
      • připojených přes virtuální privátní síť (VPN)
  • telemetrické servery TS
    • realizují sběr dat ze vzdálených energetických objektů
    • jsou zálohovány:
      • zprávy se mohou posílat hlavním i záložním kanálem
      • přijaté zprávy jsou kontrolovány na integritu dat
      • zpracují se jen bezchybně přijaté zprávy
    • Systém umožňuje zpracovávat následující protokoly:
      • IEC-870-5-101
      • IEC-870-5-104
      • TG 700, TG 800 (L&G)
      • DMS
      • POTES
      • DO 100
      • SSI
      • G 703
    • Systém umožňuje pracovat s následujícími rozhraními:
      • ethernet IEEE 802.3
      • IRPS
      • RS 232
      • RS 422
      • RS 485
      • G 703
  • Servery vyšších energetických funkcí EMS (ES)
    • realizují numerické výpočty vyšších funkcí
    • doplňkové funkce
    • další činnosti (PAS, predikce, simulace,…)
    • v systému jsou začleněny dva rovnocené vzájemně se zálohující servery ES
  • Užívatelské stanice jsou umístěny na jednotlivých pracovištích
    • Dispečerské stanice
      • samostatné s možností připojení 2,3 i více monitorů
    • Pracoviště správce systému
    • Vzdálené servisní pracoviště
      • je určeno pro vzdálenou správu systému přes modem,linku(ISDN) nebo VPN
      • je tvořeno notebookom s vlastnostmi shodnými s užívatelskými stanicemi

k systému může být připojeno velkoplošné zobrazení prostředníctvím systému phinx - X Window nebo phindows - Windows

k systému mohou být připojeny alfanumerické zobrazovače prostřednictvím sériové linky s rozhraním RS 232 nebo RS 422/485

tiskárny jsou připojeny do systému přes lokální síť (LAN) a jsou k dispozici všem účastníkům sítě

Technické prostředky

lokální síť je:

  • realizována hvězdicovou topologií
  • realizována 100/1000Mbitovým síťovými přepínači
  • do sítě jsou zapojeny všechny stanice systému

připojení do podnikové sítě je realizováno přes servery vzdálených užívatelů,

systém obsahuje časovou centrálu, synchronizovanou GPS přijímačem,

pro krátkodobé výpadky jsou servery zálohovány UPS jednotkami,

datové spoje jsou přivedeny do informačního rozvaděče, odkud se přivádějí ke komunikačním roštům, které zajišťují připojení kanálů k TS,

připojení jiných (cizích) subsystémů je realizováno prostředníctvím WAN:

  • datově (případně databázově) - GIS, systémy IDS, CIS, C500, spolupracující informační systémy RIS (SQL server)
  • systémově, např. vzdálený užívatel (Phindows), X Window - připojení systému HDO, velkoplošné zobrazení a pod.

Programové vybavení

Systémové:

  • servery jádra - operační systém Linux
  • grafické rozhraní používá multisystémovou grafickou platformu Qt
  • vybrané servery - MS Windows
  • uživatelské stanice - Linux nebo MS Windows

Aplikační systém RIS:

  • je koncipován jako distribuovaný výpočetní systém
  • činnost systému je monitorována dohlížecími úlohami
  • při výpadku některého subsystému se provedou opravné kroky (např. přepnutí na záložní stanici)
  • na KS běží úlohy pro:
    • databázové spojení s jinými systémy
    • úlohy pro obsluhu vzdálených užívatelů
  • na TS se realizuje:
    • sběr dat z telemetrických kanálů
    • zpracování přijatých dat a jejich předání do datových serverů
    • monitoruje se i chybovost komunikačních cest
    • archivují se přijaté a odeslané telegramy
  • na ES běží výše uvedené úlohy, realizující složitější výpočtové algoritmy
  • na užívatelských stanicích jsou spuštěny úlohy realizující uživateli prezentaci dat a komunikaci, jejich eventuelní porucha nemá vliv na činnost jádra systému
  • tiskový server slouží k obsluze tiskových front a může být využíván i externími systémy
  • 1. základ systému:
    • realizuje funkce SCADA
    • poskytuje podporu dalším úlohám
    • pracuje v reálném čase
    • vysoká rychlost zpracování informací
    • vysoká spolehlivost
  • 2. ostatní funkce systému:
    • databázové prostředí
    • uživatelské rozhraní
    • nadstavba funkcí reálného času
    • vyšší energetické funkce
    • generace datových struktur
    • funkce správce systému

Obecné vlastnosti systému RIS

Základní vlastnosti systému RIS:

  • dynamické generování za chodu systému
  • možnost vnitřního členění systému na domény
  • možnost paralelní existence většího počtu systémů RIS v jedné síti
  • přísné změnové zpracování real-time informací (nikoli pouze periodické)
  • vnitřní (doplňování dalších funkcí) i vnější (obousměrná komunikace s SQL servery) otevřenost
  • možnost kompletního zálohování funkcí (každá funkce v systému musí být zálohována)
  • jednotné real-time databázové prostředí
  • distribuovaná správa sestav

Seznam subsystémů:

  • databázové prostředí systému - systém je postaven na vlastním speciálním real-time databázovém rozhraní RIS–Dbi
  • systém SCADA - zahrnuje:
    • domény - umožňují realizovat přístupové úrovně k datům (až 8)
    • správu zdrojů dat z telemetrických kanálů, dopočtů, ale i nedatových zdrojů (GPS)
    • správu databáze reálného času - realizuje zpracování dat v reálném čase, obsluhuje přicházející data od zdrojů
    • dopočty - spouštějí se při restartu systému, na popud užívatele, při změně veličiny
    • statistiku - archivace hodnot (časových řezů) všech analogových a signálových veličin pro potřeby kontroly, analýzy chodu soustavy a dalšího zpracování mimo reálný čas
    • protokolování - protokolují se:
      • vzniky spontánních událostí v řízené soustavě (změny hodnot signálů, výpadky/náběhy přenosových cest, příchod speciálních signálů,...)
      • ruční manipulace obsluhy (zadávání, kvitace)
      • důležité změny v konfiguraci přenosových cest (hlavní/záložní cesta) a pod.
    • správu užívatelů - definují se přístupová práva pro přístup k datům a funkcím pro uživatele
    • správu počítačů
    • správa počítačové sítě - funkce pro nepřetržité sledování stavu jednotlivých uzlů sítě
    • správu sestav - řídí distribuci sestav v počítačové síti systému RIS
    • správa databáze obecných údajů - databáze obsahuje konfigurační parametry a jiné popisné údaje, jako definice uživatelů, jména uzlů sítě, jména archivačních a alarmových souborů, přístupová práva k jednotlivým funkcím systému,...
    • alias server - umožňuje pro proměnnou zavést jiný - alias - název
    • dálkové ovládání - umožňuje změnit:
      • stav technologických zařízení jako jsou vypínače, odpojovače, odbočky transformátorů, tlumivky
      • hodnoty výkonů výrobních zařízení a pod.
    • synchronizace času - se realizuje prijímači GPS
  • užívatelské rozhraní:
    • jsou volitelné tyto základní subsystémy:
      • prezentace dat reálného času
      • prezentace dat ze statistik
      • sledování a řízení datových zdrojů
      • informace o stavu systému
      • ovládání dispečerského tabla
      • nadstavbové funkce
      • generování datových struktur
      • vyšší energetické funkce
      • funkce správce systému
    • zobrazování podporuje:
      • zoom
      • declutering - zobrazování definované množiny prvků na určité úrovni zvětšení, resp. zmenšení
      • panorámování - posun výřezu obrazu v rámci celé sestavy (pokud je sestava větší než plocha obrazovky)
  • nadstavba funkcí reálného času - umožňuje:
    • přípravu provozu
    • vytvoření a úpravy plánů odstávek zařízení v řízené energetické soustavě
  • vyšší energetické funkce:
    • obsluha může v reálném čase využívat funkce dynamického barvení sítě a estimace
    • výpočet stavu a chodu sítě
    • výpočet zkratů
    • predikce diagramu zatížení
  • generace datových struktur - umožňuje vytváření konfiguračních podkladů pro jednotlivé subsystémy:
    • technologické databáze, grafické a tabulkové sestavy
    • parametry pro protokolování spontánních událostí a činností obsluhy
    • parametry o přiřazení dat z telemetrií
    • tabulkové sestavy ze statistik
    • rovnice pro odvozené hodnoty
    • parametry a přiřazení dat z jiných sítí
    • parametry, přiřazení a blokovací podmínky pro dálkové ovládání
    • parametry pro obsluhu dispečerského schématu
    • parametry pro obsluhu digitronových displejů
  • funkce správce systému.