Критерии оценки и выбора аппаратуры для систем автоматического управления автономных энергоустановок

Системы автоматического (автоматизированного) управления (САУ) для автономных промышленных и судовых энергоустановок (АЭУ), как и другие специализированные САУ, имеют определенную специфику структуры и функционирования. Для оптимизации выбора устройств и аппаратуры САУ АЭУ необходимо определить основные критерии их качества. Определяющим, разумеется, остается совокупный критерий цена-качество [1]. 
Односторонний подход в оценке САУ в основном по ценовому показателю, практикуемый большинством отечественных заказчиков, является грубейшей ошибкой, обусловленной «детской болезнью» становления постсоветской экономики. В качестве лекарства можно было бы предложить напоминание о том, что «бесплатный сыр» бывает, увы,  только в мышеловке. 

Не вызывает сомнения, что на современном этапе развития технических средств подобный анализ имеет смысл только в отношении систем, в основе которых лежат специализированные микропроцессорные контроллеры управления (МПК). 
К основным параметрам качества МПК следует отнести, прежде всего: надежность, универсальность, избирательность и способность к развитию, эргономичность и информативность, коммуникативность и конструктивную компактность.
 
Надежность функционирования определяется простотой микро- и макроархитектуры МПК, малым числом активных звеньев и конверторов питания, минимизацией контактных и клеммных соединений, применением высокотехнологичных комплектующих элементов, а также передовых технологий конструирования, алгоритмирования и программирования, позволяющих построение редундантных систем управления (систем двойного резервирования), стойких к внешним механическим и электромагнитным воздействиям, а также воздействиям, связанным с неправильным использованием или обслуживанием. Характеристики параметра надежности определяют долговечность МПК.
Универсальность характеризует возможность применения МПК с широким спектром электроэнергетических установок независимо от их типа и мощности, а также разновидности информационных и исполнительных каналов.
Избирательность характеризуется функциональной и структурной гибкостью МПК, возможностью адаптации к различным алгоритмическим и физическим параметрам объекта. 
Способность к развитию или функциональному обновлению определяет возможность совершенствования программного обеспечения (обновление версий ПО) без существенного изменения конструкции аппаратных средств на протяжении срока службы.
Особое значение имеют параметры эргономичности и информативности, определяющие, с одной стороны, удобство в управлении и наглядность, в основу которых закладываются критерии простоты и минимальной достаточности, с другой стороны - полноту отображаемой информации, позволяющей оператору получать исчерпывающее представление о работе установки, как в статических, так и динамических режимах, перманентно и ретроспективно. Важными показателями информативности являются наличие в МПК регистратора текущих событий, а также динамики их изменения, элементов самодиагностики, функций  аварийно-предупредительной сигнализации и отображения состояний и процессов энергоустановки.
Коммуникативность МПК определяется способностью физической (интерфейсы) и информационной (протоколы) адаптации в стандартные коммуникационные системы для обмена данными с подобными или другими МПК, а также с системами верхнего уровня (диспетчерские станции, пульты дистанционного управления и т.д.).
Конструктивная компактность оценивается относительными весогабаритными показателями МПК.
Важным показателем качества МПК является так называемый «функциональный вес» в общей структуре САУ, определяющий относительную функциональную занятость в реализации алгоритмов управления и защиты АЭУ. Увеличение этого показателя, при прочих равных условиях, позволяет существенно снизить стоимость и повысить надежность аппаратуры САУ.

Описанные критерии качества были положены в основу концепции при разработке устройства Symap® фирмой Stucke Elektronik GmbH [2]. 
Symap® (читать – Саймэп) – это универсальное специализированное микропроцессорное устройство управления и защиты общепромышленных и судовых электроэнергетических установок, предназначенное для использования в низковольтных, средневольтных и высоковольтных энергосистемах высокой степени автоматизации [3]. Построение  МПК Symap® основано на принципе опционального конфигурирования: конструктивного (12 модификаций), функционального (выбор опциональных пакетов ПО), по выбору параметров измерительных сигналов и напряжения питания, по выбору числа дискретных и аналоговых входов/выходов и коммуникационных интерфейсов. Это позволяет оптимизировать по цене заказываемые устройства.
Лицевая панель  Symap® выполнена в соответствии с современными требованиями к интерфейсу «человек-машина» (HMI). Большой графический дисплей дает возможность отображать максимум текущей статусной, параметрической, аварийно-предупредительной, сервисной, диагностической и прочей информации. Управление и параметрирование с помощью минимального набора функциональных и навигационных кнопок по принципу расширяемого меню позволяет просто и быстро освоить прибор в режиме самообучения. Системное рабочее конфигурирование устройства в соответствии с заданным алгоритмом управления и защит может быть произведено непосредственно с кнопочного поля лицевой панели и не требует программатора.
В Symap® реализованы все основные виды релейных защит в соответствии с нормами МЭК и ANSI, специальные функции управления и контроля высоковольтных ячеек, а также  функции управления, контроля и(или) защиты дизель-генераторных, турбо-генераторных и газмоторных агрегатов, силовых двух- и трехобмоточных высоковольтных трансформаторов и мощных синхронных и асинхронных электродвигателей.  Symap® обеспечивает полный набор функций в соответствии с требованиями высшей степени автоматизации, как при параллельной работе агрегатов одинаковой или разной мощности, так и при параллельной работе с сетью.
К достоинствам устройства следует отнести также высокую коммуникативность и избирательность. Пользователю предоставляются на выбор коммуникационные интерфейсы RS232, RS422/485 (4 версии протоколов Modbus), интерфейс Profibus DP в проводном или оптоволоконном исполнении, два независимых интерфейса Canbus, а также GPS-канал. 

Анализ современного европейского рынка МПК для АЭУ с высокой степенью автоматизации показывает безусловное лидерство устройств семейства Symap® в своем классе по совокупному показателю цена-качество, что подтверждается также высоким уровнем продаж как в Европе (в т.ч. России), так и в азиатском, североамериканском и латиноамериканском регионах.


Источники и литература:

1. Родин В.А. Вопросы оптимизации оценочных факторов при разработке АСУ ТП //Экспозиция Энергетика. 2008. № 5/Э (63) С. 34.
2. www.stuckegmbh.de
3. www.nevael.spb.ru