Centar daljinskog upravljanja Hrvatskih željeznica

BOSANSKOHERCEGOVAĈKI KOMITET MEĐUNARODNOG VIJEĆA ZA VELIKE
ELEKTRIĈNE SISTEME –
BH K CIGRÉ SARAJEVO
11. SAVJETOVANJE BOSANSKOHERCEGOVAĈKOG KOMITETA
NEUM, 15. – 19.09.2013.
CENTAR DALJINSKOG UPRAVLJANJA HRVATSKIH ŽELJEZNICA
CONTROL SYSTEM FOR CROATIAN RAILWAYS
Boris Njavro
Konĉar – Inţ. za energetiku i
transport d.d.
[email protected]
Zagreb, Hrvatska
Jadran Franotović
Konĉar – Inţ. za energetiku i transport
d.d.
[email protected]
Zagreb, Hrvatska
Tihomir Ĉuješ
Konĉar – Inţ. za energetiku i transport
d.d.
[email protected]
Zagreb, Hrvatska
SAŽETAK: Nakon više od 40 godina korištenja opreme za daljinsko upravljanje, prostorije dispeĉerskog centra hrvatskih
ţeljeznica u Zagrebu su izgledale primjerenije tehniĉkom muzeju nego centru nadleţnom za jedan od većih energetskih
sustava u Hrvatskoj. Poĉevši od najstarijeg EFD sustava, izraĊenog u poluvodiĉkoj tehnologiji, preko PDP raĉunala (sustav
PROZA 11 D/R) do „najmlaĊeg“ Proza R/F sustava koji su korišteni u CDU, dobila se "uspješna“ kombinacija koja nadzire
75 objekata elektriĉne vuĉe na zapadnom dijelu Hrvatske.
Vaţnost CDU-a u Zagrebu ne treba posebno naglašavati, tako da je dugo oĉekivana rekonstrukcija pozdravljena i od strane
korisnika i od strane osoblja za odrţavanje sustava. Rekonstrukcija je obuhvatila ugradnju novog SCADA sustava u CDU-u
i graĊevinsko ureĊenja prostora CDU-a. Uz implementaciju nove opreme CDU-a, obavljeni su i graĊevinski radovi u zgradi
CDU-a s ciljem osiguravanja optimalnih uvjeta za novu opremu i za korisnike (ureĊenje komandne sobe s ugradnjom video
zida, ureĊenje soba sistem inţenjera o odjela za odrţavanje sustava).
Ključne riječi: SCADA, daljinska stanica, staniĉno raĉunalo, CDU, rekonstrukcija, ţeljeznica
SUMMARY: After more than 40 years of operation of the remote control equipment, the Croatian Railways Dispatching
Centre in Zagreb looked more like a technical museum then like a centre in charge of one of larger energy systems in
Croatia. Starting with the oldest EFD system made in a semiconducting technology, over a PDP computer (PROZA 11 D/R
system) up to the most recent Proza R/F system used in the CDU, a “winning combination” was achieved in a system that
monitors 75 electric traction facilities placed in the western part of Croatia.
The importance of Zagreb CDU should not be specially emphasised and the long expected reconstruction was welcomed
not only by users, but also by system maintenance personnel. The Reconstruction comprised installation of new SCADA
system at the CDU and civil engineering modelling of CDU rooms. In addition to implementation of new equipment into
the CDU-a, civil engineering works were also performed in the CDU building providing for optimum conditions for new
equipment and users (modelling of the command room including installation of a video wall, modelling of the system
maintenance system engineers’ room).
Key words: remote terminal unit, station computer, ACC, reconstructions, railways
[email protected]
STK D2-1
1.
UVOD
Nakon više od 40 godina korištenja opreme za daljinsko upravljanje, prostorije dispeĉerskog centra hrvatskih ţeljeznica u
Zagrebu (centar daljinskog upravljanja - CDU) su izgledale primjerenije tehniĉkom muzeju nego centru nadleţnom za
jedan od većih energetskih sustava u Hrvatskoj. Poĉevši od najstarijeg EFD sustava, izraĊenog u poluvodiĉkoj tehnologiji,
preko PDP raĉunala (sustav PROZA 11 D/R) do „najmlaĊeg“ Proza R/F sustava koji su korišteni u CDU, dobila se
"uspješna“ kombinacija koja nadzire 75 objekata na zapadnom dijelu Hrvatske: EVP-a, PSN-a, PS-a i kolodvora. Istoĉni
dio pruga nadzire se preko CDU-a u Vinkovcima koji će biti integriran u novi sustav u drugoj fazi projekta.
Vaţnost CDU-a u Zagrebu ne treba posebno naglašavati, tako da je dugo oĉekivana rekonstrukcija pozdravljena i od strane
korisnika i od strane osoblja za odrţavanje sustava. Rekonstrukcija je obuhvatila ugradnju novog SCADA sustava u CDU-u
i graĊevinsko ureĊenja prostora. Naţalost, zbog ograniĉenih financijskih sredstava i tehniĉkih razloga zbog kojih CDU ne
smije biti duţe vrijeme nefunkcionalan, oprema u samim objektima još uvijek se neće mijenjati.
Zbog prethodno navedenih razloga, znaĉajan dio rekonstrukcije CDU-a predstavljala je integracija starih objekata na novi
sustav, te razdoblje migracije do konaĉne konfiguracije. Posebno treba izdvojiti centralnu komunikacijsku jedinicu
EFD300K koja je EFD sustav prilagodila na poznati komunikacijski protokol IEC 60870-5-101 i omogućila upravljanje i
tih objekata.
Uz implementaciju nove opreme CDU-a, obavljeni su i graĊevinski radovi u zgradi CDU-a s ciljem osiguravanja
optimalnih uvjeta za novu opremu (klimatizacija, strukturno kabliranje, UPS) i za korisnike (ureĊenje komandne sobe s
ugradnjom video zida, ureĊenje soba sistem inţenjera i odjela za odrţavanje sustava).
Ovaj rad će ukratko opisati stare sustave koji su se koristili za daljinsko voĊenje HŢ-a, novu konfiguraciju CDU-a i korake
koji su obavljeni do postizanja konaĉne funkcionalnosti. Na kraju će se dati i pregled naprednih funkcionalnosti dobivenih s
novim sustavom, te vizija modernog CDU-a za nadzor elektroenergetskog sustava HŢ-a.
2.
OBJEKTI UPRAVLJANJA
Objekti u elektroenergetskoj mreţi HŢ-a poĉeli su se daljinski upravljati još 1971. godine kada je završila ugradnja ureĊaja
daljinskog upravljanja (DU) tipa EFD 300, koji se zasnivaju na poluvodiĉkim elektroniĉkim elementima i relejima i ĉiji
centralni dio se nalazi u CDU Zagreb. Upravljanje i prikaz stanja postrojenja integrirani su na upravljaĉkoj ploĉi u
mozaiĉkoj izvedbi.
Pri elektrifikaciji pruge Dugo Selo – Botovo – drţavna granica ugraĊen je sustav DU tipa DS – 801. Prvobitna tehnologija
bila je sliĉna kao i EFD s upravljanjem pomoću mozaik ploĉe. Prigodom pretvorbe sustava elektriĉne vuĉe na pruzi Zagreb
– Karlovac – Ogulin – Moravice 1987. godine, u CDU Zagreb je pušten u pogon raĉunalski sustav DU sa sustavom
PROZA 11 D/R s dvije nove linije upravljanja. Nadzirani objekti su opremljeni ureĊajima DS-802T.
Do kraja 2002. godine obnovljen je EVP Sunja te izgraĊen PSN Volinja. DU tim postrojenjima iz CDU Zagreb obavlja se
privremeno jednim raĉunalom s programskim sustavom PROZA R/F. Na centralno PROZA R/F raĉunalo 2007. godine
prikljuĉen je i novoizgraĊeni EVP Zaprešić.
Dinamiku ukljuĉenja ureĊaja DU i MU u pogon, njihov tip i koliĉinu prikazuje slijedeća tablica.
Tablica I. Dinamika ukljuĉenja ureĊaja DU i MU
Godina
Pruga
1971.
Dobova-Zagreb-Dugo Selo-Novska
1971.
Zagreb-Sisak-Novska
1978.
Ranţirni kolodvor Zagreb
1980
Dobova
1981.
Dugo Selo – Botovo
1983.
Sunja – Bosanski Novi
1986.
Hrvatski Leskovac – Zveĉaj
1987.
Generalski Stol- Moravice
2002.
Sunja – Volinja
2007.
EVP Zaprešić
2008.
Šaš, Dubica, kolodvori
Ukupno
UgraĊeno
16
16
5
1
7
3
9
9
4
1
8
9
[email protected]
STK D2-2
UreĊaj DU
EFD 300
EFD 300
EFD 300
EFD 300
DS 801 T
EFD 300
DS 802 T
DS 802 T
SC, KKU
SC
EFD, KKU
U pogonu 2008.
16
6
5
1
7
0
9
9
4
1
8
66
3.
NOVI CENTAR DALJINSKOG UPRAVLJANJA
Kod instalacije novog centra daljinskog upravljanja bilo je od iznimne vaţnosti omogućiti neometan rad starog centra, što
je trebalo iskordinirati i s rekonstrukcijom unutarnjih prostorija centra: sistemske sobe, sanitarije, uredi, dispeĉerska soba i
dr.
Osim toga, oprema u objektima i komunikacijska oprema su minimalno mijenjani (osim tijekom izgradnje novih
postrojenja tijekom instalacije centra), te je bilo potrebno sve ureĊaje u objektima prilagoditi komunikacijski novom
sustavu. Ovo i nije bilo tako teško za PDP raĉunalo, tj. PROZA D/R i PROZA R/F sustave, jer postoje velika iskustva u
rekonstrukciji dispeĉerskih centara u HEP-u, no prilagodba EFD ureĊaja zahtijevala je kompletno novo rješenje, nazvano
EFD 300K (komunikacijski konvertor).
3.1.
Konfiguracija
SCADA sustav je modularan i fleksibilan sustav ĉiji moduli se mogu koristiti za razliĉite razine nadzora i upravljanja od
staniĉnog raĉunala pa do velikih upravljaĉkih centara. Ovisno o namjeni moguće je i implementirati razliĉite sklopovske
konfiguracije. Na donjoj slici prikazana je shema SCADA sustava za HŢ CDU Zagreb.
Slika 1. Konfiguracija novog sustava
3.2.
Zamjena sustava
Zamjena sustava daljinskog upravljanja u CDU Zagreb poĉela je tako da se uz postojeći centar (PROZA D/R i PROZA R/F
sustavi) instalirao paralelni sustav nove generacije (PROZA NET) u minimalnoj, jednostrukoj, konfiguraciji. Kao
privremena lokacija za smještaj opreme novog sustava predviĊena je nova školska prostorija, koja je graĊevinski ureĊena
prva. Taj je centar primio na sebe samo komunikacijsko suĉelje i daljinske stanice tipa SINDAC (EVP Sunja, Daljinske
stanice DS80x) i IEC tipa (Sustav EFD300), te prikljuĉenje najbliţeg lokalnog objekta do kojeg postoji izravna veza (EVP
Zaprešić).
Za potrebe HŢ CDU Zagreb cjelokupna komunikacija novog SCADA sustava sa staniĉnim raĉunalima odvijala se preko
IEC 60870-5-104 protokola. Za daljinske stanice koje ne podrţavaju ovaj protokol instaliran je konverter protokola
(komunikacijsko raĉunalo) koji je protokole ADLP (SINDAC) i IEC 60870-5-101 konvertirao na protokol IEC 60870-5104, a posebno je instaliran i novo razvijeni komunikacijski konvertor EFD 300K.
[email protected]
STK D2-3
Naĉelna komunikacijska shema sustava tijekom prijelaznog razdoblja i nakon ispitivanja prikazana je na donjoj slici.
Slika 2. Shema sustava CDU Zagreb tijekom prijelaznog razdoblja i tijekom ispitivanja
Slika 3. Shema sustava CDU Zagreb nakon prebacivanja na novi sustav
Ispitivanje i prebacivanje sa starog na novi sustav u punoj konfiguraciju, uz preseljenje opreme iz privremenih u konaĉne
prostore, obavljeno je nakon testiranja svih funkcija kako SCADA sustava tako i komunikacijskog suĉelja i EFD jedinice,
te obuke operatera i sistem inţenjera, dakle ispravnost rada sustava u svim bitnim funkcijama je verificirana.
Konaĉna shema sustava CDU Zagreb prikazan je na slici 3.
[email protected]
STK D2-4
3.3.
EFD 300K
EFD 300K se povezuje direktno na liniju preko postojećeg komunikacijskog ureĊaja te na frekventne pretvaraĉe za
prikupljanje mjerenja i u potpunosti zamjenjuje staru opremu u centru, a s druge strane se povezuje s novim SCADA
sustavom. Blok shema ureĊaja EFD 300-K dana je na donjoj slici:
RUN
COM 1
MASTER
POWER SUPPLY
RS 232
COM 2
EEPROM
WDT
+ 5V
+ /-20V
STROBE
RESET
CLOCK
OSC
10 MHz
SLAVE 1
RAM
SLAVE 2
LINE 1
RAM
LINE 2
F1
F12
Slika 4. Blok shema ureĊaja EFD 300K
Komunikacijski konvertor je izraĊen na osnovi mikrokontrolera. Sadrţi tri meĊusobno povezana mikrokontrolera. Glavni
mikrokontroler je "master" i on komunicira s nadreĊenim SCADA sustavom preko RS 232 sklopa. Preko istog sklopa
moguće je ulanĉati više konvertora radi proširenja ulaznih kapaciteta. Prema nadreĊenom raĉunalu ovako spojeni
konvertori predstavljaju jedinstven ureĊaj.
Glavni mikrokontroler, nadalje oĉitava ulaze mjerenja te vrši frekventno - digitalnu konverziju, osvjeţava nadzornu
jedinicu "WDT", a preko interne sabirnice komunicira s dva "slave" mikrokontrolera i "EEPROM" memorijom.
"Slave" mikrokontroleri su zaduţeni za slanje i prijem telegrama, svaki posebno za linije 1 i 2. Primljene informacije
pohranjuju se u pripadajuću "RAM" memoriju. Ulazi za mjerenja i komunikacijske linije su spojeni na zasebne prilagodne
sklopove koji osiguravaju odgovarajuća filtriranja i galvansko odvajanje signala tako da digitalna elektronika ureĊaja nema
elektriĉkih dodirnih toĉaka s prikljuĉenom opremom. Sklop za napajanje osigurava potrebne stabilizirane napone posebno
za digitalne, posebno za prilagodne sklopove.
EFD 300-K se na raĉunalni sustav spaja preko skretnica u ECOM 12 sustavu. S druge strane je signalnim kabelom spojen
na linije 1 i 2 prema objektima, a takoĊer signalnim kabelom prema ormaru mjerenja.
UreĊaj se napaja mreţnim naponom 220 V AC koji se dovodi u lokalnu Power Supply jedinicu. Ova jedinica vrši
galvansko odvajanje napona i pretvorbu na napone: +5 VDC, 0 VDC te napone +20 VDC, -20 VDC i 0 VDC ĉime se
napajaju svi elementi modula. Naponi +20 VDC, -20 VDC i 0 VDC koristi se za signale na izlaznim linijama prema EFD
300 sustavu za svaku liniju.
3.4.
Ispitivanja
Tijekom instalacije sustava ispitivanja su obavljena u nekoliko razina:
1.
Tvorniĉko ispitivanje
2.
Funkcionalno ispitivanje na lokaciji
3.
Ispitivanje komunikacije toĉka-toĉka; provjera svih alarma, mjerenja i komandi s novim centrom
4.
Ispitivanje raspoloţivosti; praćenje dogaĊaja u sustavu na osnovu kojih se odreĊuje raspoloţivost
[email protected]
STK D2-5
5.
Ispitivanje odziva sustava; ispitivanje vremena potrebnog za prikaz nekog dogaĊaja ili za realizaciju neke
akcije.
Posebno zanimljivo bilo je ispitivanje odziva koje je odraĊeno „u ţivo“ na tri razliĉita tipa postrojenja, ovisno o opremi:
EFD300, DS 801 i PROZA R/F, te u dva scenarija: normalno i vršno opterećenje. U donjoj tablici dan je izvadak rezultata
ispitivanja za scenarij normalnog opterećenja.
DogaĎaj
Tablica II. Rezultati ispitivanja odziva
Vrijeme (s)
Vrijednost 1
Postrojenje EVP Zaprešić – Proza R/F
Vrijeme odziva na spontane dogaĊaje iz postrojenja:
Vrijeme izmeĊu nastanka dogaĊaja i njegove pojave u listi
dogaĊaja
Vrijeme odziva na spontane dogaĊaje iz postrojenja:
Vrijeme izmeĊu nastanka dogaĊaja i njegove pojave u
tablici alarma
Vrijeme odziva na naloge operatera:
Vrijeme od slanja komande do izvršenja naloga u
postrojenju
Postrojenje EVP Koprivnica (DS801)
Vrijeme odziva na spontane dogaĊaje iz postrojenja:
Vrijeme izmeĊu nastanka dogaĊaja i njegove pojave u listi
dogaĊaja
Vrijeme odziva na spontane dogaĊaje iz postrojenja:
Vrijeme izmeĊu nastanka dogaĊaja i njegove pojave u
tablici alarma
Vrijeme odziva na naloge operatera:
Vrijeme od slanja komande do izvršenja naloga u
postrojenju
Vrijeme odziva na naloge operatera:
Vrijeme od izvršenja naloga u postrojenju do prikaza u listi
dogaĊaja
Postrojenje EVP Ludina (EFD)
Vrijeme odziva na spontane dogaĊaje iz postrojenja:
Vrijeme izmeĊu nastanka dogaĊaja i njegove pojave u listi
dogaĊaja
Vrijeme odziva na spontane dogaĊaje iz postrojenja:
Vrijeme izmeĊu nastanka dogaĊaja i njegove pojave u
tablici alarma
Vrijeme odziva na naloge operatera:
Vrijeme od slanja komande do izvršenja naloga u
postrojenju
Vrijeme odziva na naloge operatera:
Vrijeme od izvršenja naloga u postrojenju do prikaza u listi
dogaĊaja
Vrijednost 2
Vrijednost 3 Sr. Vrj.
2,2 [s]
3,9 [s]
3,4 [s]
3,2 [s]
2,2 [s]
3,9 [s]
3,4 [s]
3,2 [s]
<1 [s]
<1 [s]
<1 [s]
<1 [s]
5,4 [s]
3,4 [s]
5,1 [s]
4,6 [s]
5,4 [s]
3,9 [s]
4,5 [s]
4,6 [s]
1,1 [s]
0,7 [s]
1,2 [s]
1 [s]
5,1 [s]
2,7 [s]
4,8 [s]
4,2 [s]
6,3 [s]
7,0 [s]
5,9 [s]
6,4 [s]
6,3 [s]
7,0 [s]
6,1 [s]
6,5 [s]
1,6 [s]
1,5 [s]
1,4 [s]
1,5 [s]
6,9 [s]
7,2 [s]
6,5 [s]
6,9 [s]
[email protected]
STK D2-6
Slika 5. Dispeĉerska prostorija CDU HŢ Zagreb
4.
ZAKLJUČAK
Instalacija novog centra daljinskog upravljanja za Hrvatske ţeljeznice bila je nuţnost kako bi se konaĉno zamijenio
postojeći sustav koji je bi u radu više od 40 godina. Prelazak na novi sustav nije bio lak, te je dobro planiranje i
osmišljavanje prelazne faze omogućilo prelazak bez prekida rada, a tijekom paralelnog rada oba sustava obavljena su sva
ispitivanja, školovanje korisnika i rekonstrukcija kompletnog interijera.
Kako ništa ne bi bilo prepušteno sluĉaju, ispitivanja novog centra obavljena su u 5 faza, pri ĉemu je ispitivanje toĉka-toĉka
obavljeno na 100% podataka u bazi CDU, a ispitivanje odziva dokazalo je performanse novog sustava.
S novim sustavom, korisnici u HŢ-u dobili su moderan alat za voĊenje mreţe i savršenu podlogu za objedinjavanje sustava
voĊenja EES-a u cijeloj Hrvatskoj, Zagreb, Rijeka i Vinkovci.
5.
[1]
[2]
[3]
[4]
LITERATURA
”Sustav EFD-300” Tehniĉka dokumentacija sustava za daljinsko upravljanje stabilnim postrojenjima za elektriĉnu
vuĉu, Siemens AG Njemaĉka, 1971
“CDU Zagreb - Glavni projekt” Dokumentacija sustava za daljinsko upravljanje stabilnim postrojenjima za
elektriĉnu vuĉu, Konĉar elektroindustrija Zagreb, 1987.
K. Trajbar, J. Franotović “Revitalizacija sustava za daljinsko upravljanje stabilnim postrojenjima za elektriĉnu
vuĉu” CIGRE, treći simpozij sustava voĊenja EES-a HEP-a, Cavtat 1998.
B. Kauf, K. Trajbar, J. Franotović “Obnova sustava daljinskog upravljanja elektrovuĉnim postrojenjima na dijelu
pruge Sisak – Sunja - Volinja” CIGRE, peti simpozij sustava voĊenja EES-a HEP-a, Cavtat 2002.
[email protected]
STK D2-7