История развития телемеханики

Термин «телемеханика» был предложен в 1905 году французским учёным Э. Бранли. Первоначально с понятием телемеханики связывали

представление об управлении по радио подвижными военными объектами.

Известны случаи применения боевой техники, оснащенной устройствами

управления на расстоянии, в 1-й мировой войне.

Практическое применение телемеханики в мирных целях началось в 20-х

годах 20века, главным образом на железнодорожном транспорте телеуправление сигнализацией и стрелками было впервые осуществлено в

1927 на железной дороге в Огайо (США). В 1933 году в Московской энергосистеме (Мосэнерго) введено в эксплуатацию первое устройство

телесигнализации. Серийное заводское производство устройств телемеханики в СССР впервые было организовано в 1950 году на заводе

«Электропульт».Современная техника в процессе своего развития создала ряд сложнейших машин, станков и агрегатов.Ведение технологического процесса, выполняемого этими машинами, настолько усложнилось, что потребовалось создание специальных приборов и аппаратуры, при помощи которых руководство технологическим процессом может быть обеспечено

с необходимой точностью,качеством,своевременностью и т.п.В связи с этим

за последние годы в мировой технике создалась специальная отрасль науки,

названная телемеханикой и автоматикой, которая завоевывает все большее и большее влияние во всех областях техники. Применение автоматики и

телемеханики, упрощая конструкцию машин, резко сокращает численность

обслуживающего персонала, расход энергии и т. п. Давая требуемую

точность работ и высокое качество изделий, автоматика обеспечивает необычайнуюсвязанность и непрерывность технологических процессов, возможность регулировать производство взависимости от термических, механических, физических, химических и других свойств, без вмешательства человека.

Она чрезвычайно упрощает управление машинами и агрегатами, допуская при этом управление на больших расстояниях, позволяет организовать

усовершенствованный, точный централизованный контроль производства

во всех его функциях и переходах.

Развитие телемеханики шло параллельно с развитием электроники и средств связи. Первые системы строились на релейных схемах. В 50-х годах на смену реле пришли более компактные полупроводниковые приборы. В конце 60-х годов началось использование интегральных схем.

В конце 80-х годов в схемотехнике систем телемеханики произошел качественный скачок. Вместо схем построенных на жесткой логике, в качестве управляющего элемента стали использовать отдельные программируемые микроконтроллеры. Это позволило гибко адаптировать аппаратуру под решение конкретной задачи путем модификации программы. В 1992 году был изготовлен первый в Беларуси комплекс телемеханики «Сириус», построенный на восьмиразрядных микропроцессорах. Часть программного обеспечения и конфигурация системы загружалась в память контроллеров с ПЭВМ.

Современные программно-технические комплексы (например, разработанный в 2001 году ПТК АРКОНА) строят также на основе микрконтроллеров. В настоящее время это 16 и 32-разрядные системы с высоким быстродействием и достаточным объемом памяти. Всё большее значение имеет программное оснащение контроллеров. Для хранения программ и данных применяют Флеш-память, позволяющую легко менять программу и обеспечивать быстрый перезапуск системы в случае сбоя.

Для передачи данных между системами телемеханики объектов с центральными пунктами управления, в зависимости от взаимного расположения объектов, используют беспроводные, проводные средства связи, ВЧ-связь по высоковольтным линиям электропередач.

Системы телемеханики строятся таким образом, чтобы обеспечить высокую точность, скорость и надежность при передаче информации, сигналов управления оборудованием. Также одной из основных задач данных систем является организация быстрой и точной фиксации изменения тех или иных параметров электрической сети, состояния оборудования, что обеспечивается благодаря максимальной автоматизации данного процесса.

Системы телемеханики применяют для организации контроля и управления над оборудованием объектов, которые расположены в различной степени удаленности от центра управления. На энергетических объектах, на которых запрещено находиться продолжительное время или вовсе нахождение человека невозможно (например, по причине высокого радиационного фона, высокого уровня загрязнения).

Телеуправление — передача на расстояние сигналов управления, которые воздействуют на исполнительные механизмы установок.

Телеуправление должно предусматриваться в объеме, необходимом для централизованного решения задач по установлению надежных и экономически выгодных режимов работы электроустановок, работающих в сложных сетях, если эти задачи не могут быть решены средствами автоматики. Телеуправление должно применяться на объектах без постоянного дежурства персонала, допускается его применение на объектах с постоянным дежурством персонала при условии частого и эффективного использования. Для телеуправляемых электроустановок операции телеуправления, так же как и действие устройств защиты и автоматики, не должны требовать дополнительных оперативных переключений на месте (с выездом или вызовом оперативного персонала). При примерно равноценных затратах и технико-экономических показателях предпочтение должно отдаваться автоматизации перед телеуправлением.

Телесигнализациядолжна предусматриваться:

- для отображения на диспетчерских пунктах положения и состояния основного коммутационного оборудования тех электроустановок, находящихся в непосредственном оперативном управлении или ведении диспетчерских пунктов, которые имеют существенное значение для режима работы системы энергоснабжения;

- для ввода информации в вычислительные машины или устройства обработки информации;

- для передачи аварийных и предупредительных сигналов.

Телесигнализация с электроустановок, которые находятся в оперативном управлении нескольких диспетчерских пунктов, как правило, должна передаваться на вышестоящий диспетчерский пункт путем ретрансляции или отбора с нижестоящего диспетчерского пункта. Система передачи информации, как правило, должна выполняться не более чем с одной ступенью ретрансляции. Для телесигнализации состояния или положения оборудования электроустановок, как правило, должен использоваться в качестве датчика один вспомогательный контакт или контакт реле-повторителя.

Телеизмерения должны обеспечивать передачу основных электрических или технологических параметров (характеризующих режимы работы отдельных электроустановок), необходимых для установления и контроля оптимальных режимов работы всей системы энергоснабжения в целом, а также для предотвращения или ликвидации возможных аварийных процессов.

Телеизмерения наиболее важных параметров, а также параметров, необходимых для последующей ретрансляции, суммирования или регистрации, должны выполняться, как правило, непрерывными. Система передачи телеизмерений на вышестоящие диспетчерские пункты, как правило, должна выполняться не более чем с одной ступенью ретрансляции.

Телеизмерения параметров, не требующих постоянного контроля, должны осуществляться периодически или по вызову. При выполнении телеизмерений должны учитываться необходимость местного отсчета параметров на контролируемых пунктах. Измерительные преобразователи (датчики телеизмерений), обеспечивающие местный отсчет показаний, как правило, должны устанавливаться вместо щитовых приборов, если при этом сохраняется класс точности измерений.

Функции телемеханики

Телемеханика выполняет функции управления режимами работы единой энергосистемы и обеспечение ее надежного функционирования и устойчивого развития. Телемеханика должна отвечать серьёзным требованиям к системам обмена технологической информацией. Системный оператор единой энергетической системы России, осуществляющий функции диспетчерско-технологического управления, четко регламентирует основные технические и функциональные характеристики систем обмена технологической информацией для всех участников балансирующего рынка электроэнергии.

Эти требования послужили причиной массовой замены систем телемеханики электростанций, так как отечественные системы телеметрии, созданные 20-30 лет назад, безнадежно морально устарели, физически изношены и не подлежали модернизации.

Ключевыми критериями при выборе системы телемеханики являются функциональная полнота, надежность работы оборудования и программного обеспечения, совокупная стоимость владения (цена системы и ее обслуживания). Важной характеристикой функциональных возможностей системы телемеханики является спектр поддерживаемых ею протоколов обмена данными. В Советском Союзе, а затем и в России получили распространение такие протоколы телемеханики, как АИСТ (RPT), ТМ-512, ГРАНИТ, ТМ-800А, ТМ-120, КОМПАС, УТК-1, УТМ-7. Некоторые производители систем телемеханики продолжают осуществлять поддержку этих национальных протоколов для обеспечения совместимости с уже эксплуатируемыми системами. Гораздо более перспективными являются протоколы, принятые в качестве международных стандартов: семейство МЭК 60870-5, МЭК 61850, МЭК 60870-6. Их применение в системах телеметрии гарантирует аппаратную и программную совместимость компонентов всех крупных производителей.