Подходят к концу работы по проекту модернизации ТЭС Горно-Туристического Центра "Лаура", что в пос.Эстосадок, Адлер, Сочи, Краснодарский край. Объект изначально планировалось завершить к Олимпиаде 2014, но не успели. Про административные и прочие проблемы умолчу.
ТЭС состоит из шести газотурбинных генераторов с системами утилизации тепла, т.е. и электричество вырабатывают и тепло. Исходно ТЭС работала автономно от пром.сети, питала весь ГТЦ с тех времён когда сети там не было и в помине. Затем, в процессе строительства, подтянули сеть и питание ГТЦ осуществлялось либо от ГТУ, либо от сети. Когда мощность выросла, ГТУ начали работать параллельно с сетью, обеспечивая часть потребностей (дефицит покрывался за счет потребления из сети). Но управлялись все ГТУ автономно и вручную, то есть для каждой ГТУ диспетчеры должны были задавать мощность, причём с места а не из диспетчерской. В финале, после реконструкции, на объекте получено:
- установлена система управления генерированием (управляет выработкой электроэнергии);
- модернизированы системы управления всех ГТУ (с целью стыковки с системой управления генерированием);
- установлена система диспетчерского управления (для централизованного контроля и управления из помещения ГЩУ);
- установлена система противоаварийной защиты (защищает ТЭС от последствий аварий в сети).
Наша фирма, в т.ч. и я, занимался генерированием, поэтому про генерирование и рассказ.
Система управления генерированием (САУГ) распределённая, строящаяся по принципу "один управляющий контроллер на каждый автомат главного тока". В САУ ГТУ уже были установлены контроллеры предыдущего поколения, неспособные обеспечить необходимые задачи по комплексному управлению, поэтому они были заменены на более новые контроллеры САУГ. Замена произведена по нашей иннициативе и силами фирмы-поставщика ГТУ при полном согласовании и под наблюдением фирмы-производителя ГТУ. Таким образом, генераторная часть САУГ размещена в самих ГТУ. Контроллеры для сетевых вводов и секционного выключателя размещены в отдельном шкафе управления, установленном в помещении ЗРУ (поближе к самим автоматам). Все контроллеры (генераторные, сетевые, секционный) связаны друг с другом по дублированному интерфейсу CAN. Система одномастерная с автоматическим выбором мастер-контроллера, т.е. полное выпадение из связи (по обоим линиям CAN) одного, двух, трёх и т.д. контроллеров не приводит к полной неработоспособности всей системы - оставшиеся в живых контроллеры договариваются между собой, выбирают мастера и управление продолжается. Собственно, процесс выбора мастера непрерывный, мастер-контроллер может меняться и при нормальной работе системы.
Генераторные контроллеры связаны интерфейсом ProfiBUS с САУ ГТУ, а САУ ГТУ в свою очередь по ModBUS с верхним уровнем. Сетевые и секционный контроллеры связаны с верхним уровнем непосредственно по ModBUS. Всё управление и диагностика штатно производится централизованно из помещения ГЩУ.
В целом, система управления генерированием обеспечивает (это уже подтверждено испытаниями и опытной эксплуатацией) режимы и функции:
- работу любой из двух секции шин (или обоих вместе) в автономном режиме (без сети) с распределением нагрузки между ГТУ;
- параллельную работу любой секции шин (или обоих - при включенном секционном выключателе) с одним вводом пром.сети в режиме заданного импорта мощности из сети, при том САУГ управляет работающими генераторами так, чтобы поддерживался заданный оператором импорт мощности из сети. Параллельная работа двух и более вводов пром.сети не допускается (заблокирована), но технически возможна;
- автоматическая синхронизация любого выключателя главного тока, в том числе и групповая. То есть например на первой секции включены все три ГТУ и одна сеть, на второй секции включены все три ГТУ а сети отключены - в этом случае возможна синхронизация секционного выключателя. Другой пример: включены все шесть выключателей ГТУ и секционный выключатель - возможна синхронизация любого выключателя сети. Ну а синхронизация одной любой ГТУ с шинами - это уже совсем просто.
- автоматический выбор режима работы каждой ГТУ и автоматическое переключение режимов работы при изменении конфигурации цепи главного тока. Например, если несколько ГТУ работали в параллель с сетью то при любом отключении выключателя сети все ГТУ автоматически перейдут в автономный режим, и наоборот. При любом отключении секционного выключателя, ТЭС превращается в две независимые электростанции, каждая из которых работает в автономном режиме или режиме фиксированного импорта - в зависимости от состояния выключателей сети на их секциях шин;
- управление набором и сбросом мощности ГТУ при изменении режимов работы, то есть нагружение и разгрузка ГТУ производится с заданной скоростью (скорости и ступени нагружения и разгрузки каждой ГТУ заданы независимо для каждой ГТУ исходя из механических характеристик приводных турбин);
- комплекс быстродействующих защит от исчезновения сети;
- комплекс защит каждой ГТУ по электрическим параметрам (механической частью занимается подсистема ПАЗ в каждой САУ ГТУ);
- комплекс защит вводов сети и секционного выключателя по электрическим параметрам (не используется ввиду наличия РЗА на этих выключателях);
- комплексное централизованное управление всей ТЭС по командам от верхнего уровня (оператором с ГЩУ);
- автоматическое снижение номинальной мощности каждой ГТУ по внешним параметрам (температура окружающего воздуха, теплотворность газовой смеси, температура котла-утилизатора и т.п.).
- необходимость разработки схем модернизации САУ ГТУ и согласование их с фирмой-производителем ГТУ с последующим авторским надзором этой фирмы;
- необходимость изменения программы управления главного управляющего контроллера ГТУ в связи с заменой контроллера управления генерированием (фактически алгоритм был переписан и отлажен), также при согласовании фирмы-производителя ГТУ - работа выполнена силами поставщика ГТУ;
- были найдены и устранены ошибки в алгоритмах управления генераторных контроллеров САУГ, ошибки выявлялись в процессе ПНР и иногда заканчивались нефатальными авариями;
- алгоритмы комплексного управления ТЭС были созданы производителем контроллеров САУГ фактически специально под этот объект и впоследствии ими дополнены последующие версии этих контроллеров по результатам ПНР на объекте. Алгоритмы прошли многоступенчатую проверку, их тестировал производитель контроллеров в Дании, одновременно российский поставщик в Петербурге, затем финально они тестировались на объекте;
- самая большая проблема заключается в том что объект (ТЭС) "живой" и находится в эксплуатации 24/7/365, даёт свет и тепло всему ГТЦ, в том числе и при частых визитах первых лиц страны, включая Самого. ТЭС питает электричеством и теплом несколько гостиничных комплексов (в том числе 5*), сам ГТЦ, несколько горных подъёмников, ряд горных спортивных объектов и частично резиденцию Самого. Пик ажиотажа при работах приходился на начало и разгар сезонов, когда за обесточивание потребителей грозит практически расстрел. Особенно перед Олимпиадой (когда никто не успевал) было крайне тяжело найти ресурсы для проведения работ и окна между мероприятиями в ГТЦ для того чтобы проводить проверки, испытания и монтаж. Т.е. работа сделана фактически по живому и без остановки ТЭС. Это стоило многих нервов и бессонных ночей, именно по этому работы завершаются сейчас а не полтора года назад как планировалось изначально;
- вторая крупная проблема заключалась в том что на объектах такой важности таких систем в РФ не устанавливалось, негде опыта попросить, не у кого спросить. В силу того что параллельная генерация с сетью в РФ до сих пор не регламентирована (и больше того - не изучена), имело место полное непонимание самих принципов управления для таких объектов со стороны службы эксплуатации, заказчиков и некоторых подрядчиков. Из-за этого с защитами разбираются до сих пор, а с управлением разобрались только в конце минувшего лета.
- всего лишь одна механическая особенность конкретного типа ГТУ что применены на ТЭС кардинально изменила взгляд всех задействованных организаций на всю работу и на её цель, причём происходило это непрерывно, поскольку выявить и осознать всю важность этой особенности стало возможно только по опыту аварий, случавшихся при работах и при эксплуатации. Это правильное осознание и понимание стало возможным только благодаря совместному анализу всех имеющихся аварийных записей и журналов всеми участниками (и датчане тестировали по ночам, и я голову ломал целыми сутками без перерыва, и поставщики ГТУ и служба эксплуатации не оставалась в стороне);
- к Олимпиаде подошли с недоделанным и неотлаженным объектом, поэтому период Олимпиады и ПараОлимпиады прошел в совершенно нештатном непроектном режиме работы ТЭС с привлечением большого количества диспетчерского и аварийного персонала. Фактически (и без преувеличения) люди месяц жили на ТЭС, ночуя в кабинетах и подсобках, 6 часов сна в сутки считалось роскошью, выходных не было. Лично я в этот период там не находился (СБ не разрешила), однако напряжение было таково что когда на церемонии закрытия погас олимпийский огонь, не могу сказать чему я радовался больше: тому что наши выиграли или тому что всё обошлось там на ТЭС. Хотя были и аварии в процессе, и серьёзные, и обесточивания во время соревнований.
- административно-бюрократо-маразматический фактор был представлен в максимально возможном виде;
