System sterowania podstacjami trakcyjnymi w kolejach górniczych KWB "Konin" SA

Rozwój techniki stwarza coraz lepsze możliwości - poprawia bezpieczeństwo pracy, powoduje większą niezawodność pracujących układów oraz obniża koszty funkcjonowania urządzeń. Rozwój ten spowodował, że w Kopalni Węgla Brunatnego "Konin" SA zaczęto poszukiwać rozwiązań, które sprawdziłyby się w tak specyficznym zakładzie.

Konsekwencją tych poszukiwań było rozpoczęcie w roku 2005 w Kolejach Górniczych kopalni procesu modernizacji podstacji elektroenergetycznych, a konkretnie podstacji trakcyjnych, w celu przystosowania ich do pracy bezobsługowej.

Podstacja P-1

Podstacja P-2

Podstacja P-3

Projekt modernizacji wykonała firma "EnergoTelProjekt". W roku 2006 do użytku została oddana pierwsza zmodernizowana podstacja trakcyjna P-3. Do obsługi zdalnej (z podstacji P-1) został wybrany system nadzoru doradztwa i sterowania "SYNDIS" firmy "Mikronika". Wybrany system wyposażony jest w niestandardowe funkcje, pozwalające na analizę poprawności stanu urządzeń sprawdzanymi formułami sterowniczymi i sygnalizacją blokad oraz automatycznie lub krokowo wykonywaniem sekwencji łączeniowych. Umożliwiło to pozostawienie sprawdzonej przez lata automatyki i połączenie jej z nowoczesnym systemem sterowania. Ograniczyło też koszty modernizacji przy jednoczesnym pozostawieniu możliwości sterownia lokalnego podstacją z miejsca. Oprogramowanie systemu "SYNDIS" zostało dopasowane tak, aby upoważniony użytkownik miał możliwość obserwacji schematu stacji w różnym stopniu jego szczegółowości. Program zbiera wszelkie informacje w dzienniku zdarzeń, który zawiera szereg elementów ułatwiających proces podejmowania decyzji, analizę rejestrowanych zdarzeń oraz informacji przekazywanych przez ikony po rozbudowane mechanizmy filtracji.

Stanowisko obsługi operatorskiej podstacji trakcyjnych.

W roku 2007 modernizacji poddana została następna z podstacji trakcyjnych P-2. Od tamtej chwili nadzór nad obiektami podstacji P-2 i P-3 został w pełni przekazany obsłudze podstacji P-1. Obsługa ma możliwość obserwacji na monitorach LCD pracy podległych obiektów, wykonywanie czynności łączeniowych w rozdzielniach napowietrznych 30 kV oraz wnętrzowych 2,4 kV DC. Posiada również możliwość wykonywania czynności łączeniowych za pomocą wybranych odłączników na sieci trakcyjnej. Podstawową zaletą zastosowanego w KWB "Konin" systemu jest fakt, że nie wymaga on od obsługi operatorskiej wiedzy informatycznej. Prawie wszystkie operacje można wykonać za pomocą myszy, a większość funkcji realizowana jest intuicyjnie przez system.

System "SYNDIS" zastosowany w Kolejach Górniczych KWB "Konin" SA umożliwia prezentację odebranych przez niego informacji. Zasadę przesyłu informacji z urządzeń zainstalowanych na podstacjach do stanowiska obsługi operatorskiej przedstawia poniższy schemat.

Schemat przepływu informacji w systemie.

Informacja o zmianach stanu urządzeń na podstacji przesyłana jest do urządzenia z nim sprzężonego. W kolejnym kroku informacja ta jest przekazywana do sterownika obiektowego. W końcowym etapie przez modem przekazywana jest ona do serwera "SYNDIS", z którego przesyłana jest na stanowisko operatora.

Serwer systemu "SYNDIS".

Przesył informacji odbywa się za pośrednictwem protokołu DNP3. System posiada możliwość rozbudowy go o następne obiekty, jak również możliwość zmiany usytuowania stanowiska operatorskiego, które może się znajdować w dowolnym miejscu. Dodatkowo system daje możliwość zdalnej obserwacji przez przeglądarkę WWW zarówno schematu stacji, jak również dziennika zdarzeń. Umożliwia to służbom ruchu elektrycznego obserwację prawidłowości wykonywanych przez operatora systemu łączeń, sprawdzenie parametrów pracy stacji: zadziałania zabezpieczeń, wartości prądów i napięć w rozdzielniach.

Ciekawym rozwiązaniem jest zastosowanie tzw. "lupy". Operator może szybko i w prosty sposób powiększyć wybrany na schemacie element stacji tak, aby był lepiej widoczny. Mechanizm działania tej funkcji przedstawia poniższe zdjęcie.

Mechanizm działania funkcji "lupa".

System jest bardzo elastyczny, co w znacznym stopniu ułatwia jego obsługę. Niektóre sekwencje łączeniowe wykonywane są na obiektach automatycznie. Operator dostaje informacje o aktywnej automatyce, a dalsze sekwencje łączeniowe odbywają się automatycznie bez jego interwencji. Interwencja operatora wymagana jest jedynie w przypadku zadziałania zabezpieczeń bądź blokad. Operator oczywiście ma możliwość wyłączenia automatyki, ale wówczas każdorazowo wymagana jest jego interwencja. Takie rozwiązanie zostało zastosowane, aby zachować pewność zasilania sieci trakcyjnej, a tym samym zapewnić płynność ruchu składów węglowych. Wszelkie informacje o aktywności automatyki trafiają do dziennika zdarzeń, gdzie w dowolnym momencie można je prześledzić i podjąć decyzje o wyłączeniu bądź załączeniu danego pola zasilającego.

Okno dziennika zdarzeń.

Elastyczność systemu pozwala uprawnionemu użytkownikowi w dowolny sposób dokonywać edycji elementów graficznych. Wszelkie zmiany edycyjne odbywają się w ramach wydzielonej do tego przestrzeni bazowej i nie wpływają na informacje biorące udział w pracy bieżącej. Ta możliwość pozwala na usunięcie wszelkich błędów powstałych w trakcie edycji i przeniesienie zmian z przestrzeni edycyjnej do przestrzeni pracy ruchowej po usunięciu powstałych przy edycji błędów. Dzięki możliwości edycji system "SYNDIS" nie stanowi zamkniętej formy, ale jest świadomie tworzony przez administratora systemu, który ma możliwość bieżącej aktualizacji schematów o nowe obiekty czy tworzenie dodatkowych raportów.

Przy modernizacji podstacji wymieniono także zabezpieczenia elektroenergetyczne. Zastosowano sterowniki polowe megaMuz firmy JM~TRONIK. Sterownik polowy megaMuz to cyfrowy zespół automatyki zabezpieczeniowej łączący w sobie funkcje pomiarowe, zabezpieczeniowe, sterownicze i rejestracyjne.

Zastosowany wyświetlacz graficzny LCD wizualizuje schemat synoptyczny danego pola podstacji. Dzięki dedykowanej klawiaturze sterującej łącznikami możliwe jest wykonanie operacji łączeniowej w poszczególnych polach. Bezpieczeństwo obsługi zapewnia wbudowany system blokad uniemożliwiający

Zabudowane sterowniki megaMuz.

 niedozwolone operacje łącznikami. Wszelkie operacje łączeniowe, pobudzenia i zadziałania zabezpieczeń rejestrowane są w rejestratorze zdarzeń, co umożliwia ich późniejszą analizę. Sterowniki te komunikują się ze sterownikiem obiektowym podstacji SO-52/55 firmy "Mikronika" poprzez port komunikacyjny RS-485. Operator systemu może w dowolnej chwili wykonać wykres interesującej go wartości, może również wykonać wykres archiwalny w dowolnym przedziale czasowym.

Przykładowy wykres prądu.

Przy modernizacji podstacji zadbano również o system bezpieczeństwa pożarowego i system antywłamaniowy. Operator w przypadku zadziałania któregokolwiek z systemów oprócz informacji wyświetlanej na ekranie wizualizacyjnym podstacji, dostaje również informację telefoniczną o zadziałaniu alarmu na obiekcie. Dodatkową możliwością systemu instalacji antywłamaniowej jest to, że można zdalnie określić, która czujka zadziałała, kto i kiedy wchodził do obiektów podstacji oraz zdalnie dokonać aktywacji lub dezaktywacji systemu antywłamaniowego.

Elementy systemu instalacji antywłamaniowej i systemu bezpieczeństwa pożarowego.

PODSUMOWANIE

Zastosowany system zwiększył bezpieczeństwo pracy urządzeń, komfort pracy obsługi, a przede wszystkim pozwolił znacznie obniżyć koszty utrzymania podstacji. Ważną zaletą tego systemu jest fakt, że pozwala on na jego dalszą rozbudowę w zależności od potrzeb wynikających z rozwoju kopalni i postępu technicznego. W najbliższym czasie planowane jest włączenie do systemu kolejnej podstacji P-4, która będzie zasilać sieć trakcyjną na trasie kolejowej odstawy węgla z odkrywki "Tomisławice".