Автоматизированные системы управления технологическими процессами в ПАО «Россети Московский регион»

Содержание

Введение

Глава 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ АСУТП

1.1. Анализ существующих систем управления технологическими процессами в электросетевом комплексе

1.2. Классификация и декомпозиция функций АСУ ТП на уровне РП/РТП в соответствии с российскими государственными стандартами

1.3. Требования к информационной безопасности и технологическому суверенитету систем управления критической инфраструктурой

1.4. Исследование современных технологий автоматизации электросетевых объектов Выявление проблем и недостатков существующих решений

Глава 2. Исследование эксплуатационных и функциональных параметров систем управления ПАО «Россети Московский регион»

2.1. Системный анализ архитектуры управления распределительными трансформаторными подстанциями предприятия

2.2. Оценка соответствия информационных потоков и протоколов передачи данных требованиям импортозамещения

2.3. Проблемный анализ существующей системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA)

Глава 3. Инженерно-техническая реализация информационной системы управления распределительной автоматикой

3.1. Обоснование выбора отечественной программной платформы и проектирование логической структуры базы данных

3.2. Разработка технических решений по интеграции локальных контроллеров РП/РТП в единую информационную среду управления

3.3. Разработка программного обеспечения АСУТП

3.4. Технико-экономическое обоснование проекта и верификация соответствия системы требованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010

3.5. Внедрение систем мониторинга и диагностики оборудования

3.6. Реализация систем противоаварийной защиты

3.7. Тестирование и отладка разработанной системы

Глава 4. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ АСУТП

4.1. Формирование технического задания на разработку системы

4.2. Проектирование архитектуры автоматизированной системы управления

4.3. Разработка модели взаимодействия подсистем АСУТП

4.4. Выбор программно-технических средств реализации

4.5. Разработка алгоритмов управления технологическими процессами

Заключение

Список использованной литературы

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ПАО «РОССЕТИ МОСКОВСКИЙ РЕГИОН» НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМИ ПУНКТАМИ (РП) И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРНЫМИ ПОДСТАНЦИЯМИ (РТП)

Введение

Цифровая трансформация электросетевого комплекса России приобрела статус приоритетного направления государственной политики после принятия Указа Президента РФ № 166 от 30.03.2022, определившего необходимость обеспечения технологического суверенитета критической инфраструктуры. ПАО «Россети Московский регион», обслуживающее порядка 12 тысяч подстанций различного класса напряжения, столкнулось с задачей модернизации систем диспетчерского управления в условиях санкционных ограничений на импорт зарубежного программного обеспечения и контроллерного оборудования. Существующая система автоматизированного управления технологическими процессами, внедренная в 2010–2015 годах на базе решений Siemens и ABB, демонстрирует критическую зависимость от иностранных поставщиков – более 70% программно-аппаратных компонентов не имеют отечественных аналогов в реестре Минцифры.

Проблема импортозамещения АСУТП электросетевых объектов активно обсуждается в работах научных коллективов ФГБОУ ВО «НИУ МЭИ», ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», исследовательских центров ПАО «Россети». Особенно значимы публикации Гусенкова А.В., Ильина В.А., Шматкова С.И., посвященные адаптации отечественных SCADA-систем («КРУГ-2000», «Сириус-ДИСП», «МастерСКАДА») к задачам управления распределительными сетями 6–10 кВ. Однако существующие разработки не учитывают специфику высоконагруженных территориально распределенных систем с числом телемеханических объектов более 5 тысяч единиц, что характерно для крупнейших сетевых компаний.

Цель курсовой работы – разработка концепции совершенствования автоматизированной системы управления технологическими процессами распределительных пунктов и трансформаторных подстанций ПАО «Россети Московский регион» на базе отечественных программно-технических средств.

Задачи исследования:

• проанализировать функциональную архитектуру существующих АСУТП в электросетевом комплексе России с учетом требований ГОСТ Р 58008-2017 и положений Федерального закона № 187-ФЗ «О безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации»;
• выполнить декомпозицию функций автоматизированного управления распределительными пунктами и трансформаторными подстанциями в соответствии с уровневой моделью ГОСТ Р 51841-2001;
• провести системный анализ эксплуатируемой в ПАО «Россети Московский регион» архитектуры диспетчерского управления с оценкой соответствия протоколов передачи данных требованиям импортозамещения;
• разработать техническое решение по интеграции локальных контроллеров РП/РТП в единую информационную среду управления на базе отечественной программной платформы с использованием протоколов МЭК 61850 и МЭК 60870-5-104;
• спроектировать логическую структуру базы данных реального времени с обеспечением резервирования каналов связи и отказоустойчивости серверного оборудования;
• выполнить технико-экономическое обоснование проекта модернизации АСУТП с расчетом эффекта от снижения операционных расходов на техническое обслуживание импортного программного обеспечения.

Объект исследования – автоматизированная система управления технологическими процессами распределительных пунктов и трансформаторных подстанций ПАО «Россети Московский регион».

Предмет исследования – программно-технические средства сбора, обработки и визуализации данных телемеханики электросетевых объектов, алгоритмы противоаварийной автоматики, протоколы информационного обмена между уровнями системы управления.

Методологическая база исследования включает теоретические положения системного анализа и теории автоматического управления, методологию ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 по жизненному циклу программных средств, стандарты проектирования информационных систем ГОСТ 34.601-90 и ГОСТ 34.602-89, нормативные документы ФСТЭК России по обеспечению безопасности автоматизированных систем управления технологическими процессами (приказы № 31, № 239), методические рекомендации НП «Совет рынка» по применению протоколов МЭК в электроэнергетике. Инструментальную основу составляют программные комплексы «МастерСКАДА» версии 4.0, СУБД PostgreSQL 15.3, среда разработки Visual Studio Code для программирования микроконтроллеров на языке Structured Text стандарта МЭК 61131-3.

Научная новизна работы заключается в адаптации архитектурных паттернов распределенных систем реального времени к задачам диспетчерского управления электросетевым комплексом с учетом ограничений на применение зарубежных технологий, а также в разработке модели взаимодействия подсистем АСУТП на основе событийно-ориентированной архитектуры с использованием отечественного программного обеспечения.

Теоретическая значимость состоит в систематизации требований российских государственных стандартов к функциональной безопасности АСУТП критической инфраструктуры, выявлении несоответствий эксплуатируемых систем положениям ГОСТ Р МЭК 61508 и обосновании направлений модернизации программно-аппаратного обеспечения.

Практическая значимость определяется возможностью использования разработанных технических решений при реализации программы импортозамещения в ПАО «Россети Московский регион», а также тиражирования предложенной концепции на другие территориальные сетевые организации в рамках выполнения поручений Правительства РФ по обеспечению технологической независимости электроэнергетики.

Структура курсовой работы соответствует логике исследования: в первой главе представлен анализ предметной области и существующих решений АСУТП электросетевого комплекса; во второй главе выполнено исследование эксплуатационных и функциональных параметров систем управления ПАО «Россети Московский регион»; в третьей главе разработаны инженерно-технические решения по модернизации информационной системы управления распр

…