rekonstrukcija centra daljinskog upravljanja zagreb hrvatskih

HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA
ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ
10. simpozij o sustavu vođenja EES-a
Opatija, 11. – 14. studenoga 2012.
Boris Njavro
Končar – Inž. za energetiku i transport d.d.
[email protected]
X-XX
Jadran Franotović
Končar – Inž. za energetiku i transport d.d.
[email protected]
Tihomir Čuješ
Končar – Inž. za energetiku i transport d.d.
[email protected]
REKONSTRUKCIJA CENTRA DALJINSKOG UPRAVLJANJA ZAGREB HRVATSKIH
ŽELJEZNICA
SAŽETAK
Nakon više od 40 godina korištenja opreme za daljinsko upravljanje, prostorije dispečerskog
centra hrvatskih željeznica u Zagrebu su izgledale primjerenije tehničkom muzeju nego centru nadležnom
za jedan od većih energetskih sustava u Hrvatskoj. Počevši od najstarijeg EFD sustava, izrađenog u
poluvodičkoj tehnologiji, preko PDP računala (sustav PROZA 11 D/R) do „najmlađeg“ Proza R/F sustava
koji su korišteni u CDU, dobila se "uspješna“ kombinacija koja nadzire 75 objekata električne vuče na
zapadnom dijelu Hrvatske.
Važnost CDU-a u Zagrebu ne treba posebno naglašavati, tako da je dugo očekivana
rekonstrukcija pozdravljena i od strane korisnika i od strane osoblja za održavanje sustava.
Rekonstrukcija je obuhvatila ugradnju novog SCADA sustava u CDU-u i građevinsko uređenja prostora
CDU-a. Uz implementaciju nove opreme CDU-a, obavljeni su i građevinski radovi u zgradi CDU-a s ciljem
osiguravanja optimalnih uvjeta za novu opremu i za korisnike (uređenje komandne sobe s ugradnjom
video zida, uređenje soba sistem inženjera o odjela za održavanje sustava).
Ključne riječi: SCADA,daljinska stanica, stanično računalo, CDU, rekonstrukcija, željeznica
RECONSTRUCTION OF CONTROL SYSTEM FOR CROATIAN RAILWAYS
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: SCADA, remote terminal unit, station computer, ACC, reconstructions, railways
1
1.
UVOD
Nakon više od 40 godina korištenja opreme za daljinsko upravljanje, prostorije dispečerskog
centra hrvatskih željeznica u Zagrebu (centar daljinskog upravljanja - CDU) su izgledale primjerenije
tehničkom muzeju nego centru nadležnom za jedan od većih energetskih sustava u Hrvatskoj. Počevši od
najstarijeg EFD sustava, izrađenog u poluvodičkoj tehnologiji, preko PDP računala (sustav PROZA 11
D/R) do „najmlađeg“ 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. Istočni dio pruga
nadzire se preko CDU-a u Vinkovcima koji će biti integriran u novi sustav u drugoj fazi projekta.
Važnost CDU-a u Zagrebu ne treba posebno naglašavati, tako da je dugo očekivana
rekonstrukcija pozdravljena i od strane korisnika i od strane osoblja za održavanje sustava.
Rekonstrukcija je obuhvatila ugradnju novog SCADA sustava u CDU-u i građevinsko uređenja prostora.
Nažalost, zbog ograničenih financijskih sredstava i tehničkih razloga zbog kojih CDU ne smije biti duže
vrijeme nefunkcionalan, oprema u samim objektima još uvijek se neće mijenjati.
Zbog prethodno navedenih razloga, značajan dio rekonstrukcije CDU-a predstavljala je
integracija starih objekata na novi sustav, te razdoblje migracije do konačne 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 građevinski radovi u zgradi CDU-a s ciljem
osiguravanja optimalnih uvjeta za novu opremu (klimatizacija, strukturno kabliranje, UPS) i za korisnike
(uređenje komandne sobe s ugradnjom video zida, uređenje soba sistem inženjera i odjela za održavanje
sustava).
Ovaj rad će ukratko opisati stare sustave koji su se koristili za daljinsko vođenje HŽ-a, novu
konfiguraciju CDU-a i korake koji su obavljeni do postizanja konačne funkcionalnosti. Na kraju će se dati i
pregled naprednih funkcionalnosti dobivenih s novim sustavom, te vizija modernog CDU-a za nadzor
elektroenergetskog sustava HŽ-a.
2.
OBJEKTI UPRAVLJANJA
Objekti u elektroenergetskoj mreži HŽ-a počeli su se daljinski upravljati još 1971. godine kada je
završila ugradnja uređaja daljinskog upravljanja (DU) tipa EFD 300, koji se zasnivaju na poluvodičkim
elektroničkim elementima i relejima i čiji centralni dio se nalazi u CDU Zagreb. Upravljanje i prikaz stanja
postrojenja integrirani su na upravljačkoj ploči u mozaičkoj izvedbi.
Pri elektrifikaciji pruge Dugo Selo – Botovo – državna granica ugrađen je sustav DU tipa DS –
801. Prvobitna tehnologija bila je slična kao i EFD s upravljanjem pomoću mozaik ploče. Prigodom
pretvorbe sustava električne vuče na pruzi Zagreb – Karlovac – Ogulin – Moravice 1987. godine, u CDU
Zagreb je pušten u pogon računalski sustav DU sa sustavom PROZA 11 D/R s dvije nove linije
upravljanja. Nadzirani objekti su opremljeni uređajima DS-802T.
Do kraja 2002. godine obnovljen je EVP Sunja te izgrađen PSN Volinja. DU tim postrojenjima iz
CDU Zagreb obavlja se privremeno jednim računalom s programskim sustavom PROZA R/F. Na
centralno PROZA R/F računalo 2007. godine priključen je i novoizgrađeni EVP Zaprešić.
Dinamiku uključenja uređaja DU i MU u pogon, njihov tip i količinu prikazuje slijedeća tablica.
Tablica I. Dinamika uključenja uređaja DU i MU
Godina
1971.
1971.
1978.
1980
1981.
1983.
1986.
1987.
2002.
2007.
2008.
Ukupno
2
Pruga
Dobova-Zagreb-Dugo Selo-Novska
Zagreb-Sisak-Novska
Ranžirni kolodvor Zagreb
Dobova
Dugo Selo – Botovo
Sunja – Bosanski Novi
Hrvatski Leskovac – Zvečaj
Generalski Stol- Moravice
Sunja – Volinja
EVP Zaprešić
Šaš, Dubica, kolodvori
Ugrađeno
16
16
5
1
7
3
9
9
4
1
8
9
Uređaj 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 važnosti omogućiti
neometan rad starog centra, što je trebalo iskordinirati i s rekonstrukcijom unutarnjih prostorija centra:
sistemske sobe, sanitarije, uredi, dispečerska 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 uređaje u objektima
prilagoditi komunikacijski novom sustavu. Ovo i nije bilo tako teško za PDP računalo, tj. PROZA D/R i
PROZA R/F sustave, jer postoje velika iskustva u rekonstrukciji dispečerskih centara u HEP-u, no
prilagodba EFD uređaja zahtjevala je kompletno novo riješenje, nazvano EFD 300K (komunikacijski
konvertor).
3.1.
Konfiguracija
SCADA sustav je modularan i fleksibilan sustav čiji moduli se mogu koristiti za različite razine
nadzora i upravljanja od staničnog računala pa do velikih upravljačkih centara. Ovisno o namjeni moguće
je i implementirati različite sklopovske konfiguracije. Na donjoj slici prikazana je shema SCADA sustava
za HŽ CDU Zagreb.
Slika 1. Konfiguracija novog sustava
3.2.
Zamjena sustava
Zamjena sustava daljinskog upravljanja u CDU Zagreb počela 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
predviđena je nova školska prostorija, koja je građevisnki uređena prva. Taj je centar primio na sebe
samo komunikacijsko sučelje i daljinske stanice tipa SINDAC (EVP Sunja, Daljinske stanice DS80x) i IEC
tipa (Sustav EFD300), te priključenje najbližeg lokalnog objekta do kojeg postoji izravna veza (EVP
Zaprešić).
3
Za potrebe HŽ CDU Zagreb cjelokupna komunikacija novog SCADA sustava sa staničnim
računalima odvijala se preko IEC 60870-5-104 protokola. Za daljinske stanice koje ne podržavaju ovaj
protokol instaliran je konverter protokola (komunikacijsko računalo) koji je protokole ADLP (SINDAC) i
IEC 60870-5-101 konvertirao na protokol IEC 60870-5-104, a posebno je instaliran i novo razvijeni
komunikacijski konvertor EFD 300K.
Načelna 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
4
Ispitivanje i prebacivanje sa starog na novi sustav u punoj konfiguraciju, uz preseljenje opreme iz
privremenih u konačne prostore, obavljeno je nakon testiranja svih funkcija kako SCADA sustava tako i
komunikacijskog sučelja i EFD jedinice, te obuke operatera i sistem inženjera, dakle ispravnost rada
sustava u svim bitnim funkcijama je verificirana.
Konačna shema sustava CDU Zagreb prikazan je na slici 3.
3.3.
EFD 300K
EFD 300K se povezuje direktno na liniju preko postojećeg komunikacijskog uređaja te na
frekventne pretvarače za prikupljanje mjerenja i u potpunosti zamjenjuje staru opremu u centru, a s druge
strane se povezuje s novim SCADA sustavom. Blok shema uređaja EFD 300-K dana je na donjoj slici:
RUN
COM 1
POWER SUPPLY
MASTER
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 uređaja EFD 300K
Komunikacijski konvertor je izrađen na osnovi mikrokontrolera. Sadrži tri međusobno povezana
mikrokontrolera. Glavni mikrokontroler je "master" i on komunicira s nadređenim SCADA sustavom preko
RS 232 sklopa. Preko istog sklopa moguće je ulančati više konvertora radi proširenja ulaznih kapaciteta.
Prema nadređenom računalu ovako spojeni konvertori predstavljaju jedinstven uređaj.
Glavni mikrokontroler, nadalje očitava ulaze mjerenja te vrši frekventno - digitalnu konverziju,
osvježava nadzornu jedinicu "WDT", a preko interne sabirnice komunicira s dva "slave" mikrokontrolera i
"EEPROM" memorijom.
"Slave" mikrokontroleri su zaduženi 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 uređaja nema električkih dodirnih točaka s priključenom
opremom. Sklop za napajanje osigurava potrebne stabilizirane napone posebno za digitalne, posebno za
prilagodne sklopove.
EFD 300-K se na računalni sustav spaja preko skretnica u ECOM 12 sustavu. S druge strane je
signalnim kabelom spojen na linije 1 i 2 prema objektima, a također signalnim kabelom prema ormaru
mjerenja.
Uređaj se napaja mrežnim naponom 220 V AC koji se dovodi u lokalnu Power Supplay jedinicu.
Ova jedinica vrši galvansko odvajanje napona i pretvorbu na napone: +5 VDC, 0 VDC te napone +20
VDC, -20 VDC i 0 VDC čime 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.
5
3.4.
Ispitivanja
Tijekom instalacije sustava ispitivanja su obavljena u nekoliko razina:
1.
2.
3.
4.
5.
Tvorničko ispitivanje
Funkcionalno ispitivanje na lokaciji
Ispitivanje komunikacije točka-točka; provjera svih alarma, mjerenja i komandi s novim centrom
Ispitivanje raspoloživosti; praćenje događaja u sustavu na osnovu kojih se određuje raspoloživost
Ispitivanje odziva sustava; ispitivanje vremena potrebnog za prikaz nekog događaja ili za
realizaciju neke akcije.
Posebno zanimljivo bilo je ispitivanje odziva koje je odrađeno „u živo“ na tri različita 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.
Tablica II. Rezultati ispitivanja odziva
Događaj
Vrijeme (s)
Vrijednost 1 Vrijednost 2 Vrijednost 3 Sr. Vrj.
Postrojenje EVP Zaprešić – Proza R/F
Vrijeme odziva na spontane događaje iz postrojenja:
Vrijeme između nastanka događaja i njegove pojave u
listi događaja
Vrijeme odziva na spontane događaje iz postrojenja:
Vrijeme između nastanka događaja 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 događaje iz postrojenja:
Vrijeme između nastanka događaja i njegove pojave u
listi događaja
Vrijeme odziva na spontane događaje iz postrojenja:
Vrijeme između nastanka događaja 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 događaja
Postrojenje EVP Ludina (EFD)
Vrijeme odziva na spontane događaje iz postrojenja:
Vrijeme između nastanka događaja i njegove pojave u
listi događaja
Vrijeme odziva na spontane događaje iz postrojenja:
Vrijeme između nastanka događaja 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 događaja
6
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]
Slika 5. Dispečerska prostorija CDU HŽ Zagreb
4.
ZAKLJUČAK
Instalacija novog centra daljinskog upravljanja za Hrvatske željeznice bila je nužnost kako bi se
konačno zamijeno 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 slučaju, ispitivanja novog centra obavljena su u 5 faza, pri čemu
je ispititivanje točka-točka obavljeno na 100% podataka u bazi CDU, a ispitivanje odziva dokazalo je
performanse novog sustava.
S novim sustavom, korisnici u HŽ-u dobili su moderan alat za vođenje mreže i savršenu podlogu
za objedinjavanje sustava vođenja EES-a u cijeloj Hrvatskoj, Zagreb, Rijeka i Vinkovci.
5.
[1]
[2]
[3]
[4]
LITERATURA
”Sustav EFD-300” Tehnička dokumentacija sustava za daljinsko upravljanje stabilnim postrojenjima
za električnu vuču, Siemens AG Njemačka, 1971
“CDU Zagreb - Glavni projekt” Dokumentacija sustava za daljinsko upravljanje stabilnim
postrojenjima za električnu vuču, Končar elektroindustrija Zagreb, 1987.
K. Trajbar, J. Franotović “Revitalizacija sustava za daljinsko upravljanje stabilnim postrojenjima za
električnu vuču” CIGRE, treći simpozij sustava vođenja EES-a HEP-a, Cavtat 1998.
B. Kauf, K. Trajbar, J. Franotović “Obnova sustava daljinskog upravljanja elektrovučnim
postrojenjima na dijelu pruge Sisak – Sunja - Volinja” CIGRE, peti simpozij sustava vođenja EES-a
HEP-a, Cavtat 2002.
7

Download Report