Virtuálne bloky na Čiernom Váhu

09/03/2017
Virtuálne bloky na Čiernom Váhu
Fyzicky je to naša najväčšia prečerpávacia elektráreň, ale softvérovo je rozdelená do troch virtuálnych blokov, troch virtuálnych elektrární.

Najvýkonnejšia slovenská prečerpávacia elektráreň má jedno zaujímavé špecifikum. Fyzicky je to jedna elektráreň, ale softvérovo je rozdelená do troch virtuálnych blokov, akoby troch virtuálnych elektrárni.

Prvý virtuálny blok sa zvyčajne poskytuje Slovenskému energetickému dispečingu, druhý využívajú Slovenské elektrárne pre seba – pre reguláciu odchýlok – a tretí sa poskytuje v prípade záujmu tretej strane. Vďaka takémuto riešeniu dokáže Prečerpávacia vodná elektráreň Čierny Váh nezávisle riadiť vlastné odchýlky v Slovenských elektrárňach, a tak minimalizovať penále za prekročenie odchýlok od plánovanej dodávky alebo odberu zo siete, ktoré sa v minulosti vyskytovali.

Príprava prevádzky jednotlivých virtuálnych blokov na každý deň sa plánuje na dispečingu Slovenských elektrární v Bratislave. Na základe žiadosti z prečerpávacej vodnej elektrárne (PVE) sa definuje v akom poradí majú byť jednotlivé stroje spúšťané, pričom jednou z podmienok je rovnomerná zaťažiteľnosť strojov.

Riadiaci systém (RIS)

„Každý zo šiestich strojov v PVE Čierny Váh ma jednu procesnú riadiacu stanicu, ku ktorej sú pripojené regulátory otáčok a budenia a ochrany stroja,“ vysvetľuje Štefan Starosta, vedúci pre technológie vodných elektrárni na Inžinieringu v Slovenských elektrárňach.

Okrem týchto šiestich procesných staníc sú do riadiaceho systému pripojené ešte procesné stanice rozvodní, spoločných zariadení a vlastnej spotreby. Celý systém pozostáva z približne 6 000 technologických signálov a 11 000 procesných – databázovych údajov. Číslicové údaje sa zbierajú s periódou menšou ako 10 ms (štandardne 1 ms), analógové s periódou do 1 sekundy.

Schéma PVE Čierny Váh

Do zbernice riadiaceho systému je pripojený aj modul pre vzdialený prístup. Vďaka nemu je možné zmeny v PVE Čierny Váh robiť diaľkovo z Trenčína resp. iných lokalít. Technici pri vykonávaní zmeny v riadiacom softvéri, či už počas skúšok technológii alebo ich nábehu do prevádzky, nemusia cestovať priamo do PVE, ale dokážu tieto zmeny realizovať z Trenčína. Rovnako útvar údržby dokáže cez vzdialený prístup sledovať a vyhodnocovať neštandardné stavy technológii na diaľku a zistiť príčiny tohto stavu. Na ich odstránení potom spolupracujú s prevádzkovými pracovníkmi z PVE.

Vzdialený prístup do riadiaceho systému (RIS) je chránený na niekoľkých úrovniach a celý RIS v porovnaní s podobnými riešeniami v obdobných európskych vodných elektrárňach dosahuje veľmi vysokú úroveň.

Dispečer zadá požiadavku – RIS vykoná

Riadiaci systém podľa požiadavky dispečera prerozdelí a vypočíta, koľko a akých turbín požaduje spustiť alebo odstaviť do alebo z turbínovej alebo čerpadlovej prevádzky, nezávislé pre každú virtuálnu elektráreň. Túto požiadavku posiela do procesnej stanice daného stroja. Tá zabezpečuje základné funkcie: spúšťanie a odstavovanie stroja, mechanickú ochranu stroja t.z. sledovanie a signalizáciu kritických teplôt a ostatných prevádzkových parametrov. Zároveň zabezpečuje aj ďalšie čiastkové regulácie a kontroly, ako je sledovanie priesakov, regulácia čerpacích agregátov, sledovanie a riadenie rýchlo uzáverov a pod.

Elektrické ochrany každého stroja sú nezávislé systémy, ktoré v prípade prekročenia definovaných hraničných hodnôt prúdov a napätí odstavia strojné zariadenie.

„Automaticky zabezpečujeme aj reguláciu chladenia stroja. Ja s nadsádzkou hovorím, že riadime nie chladenie, ale klimatizáciu. Tým, že stroje sú umiestnené v spodných častiach stavby, tak pri svojom spustení sú studené a preto ich postupne zahrievame teplým vzduchom z generátora a pri dosiahnutí požadovanej teploty 30 °C ju kontrolujeme a ak teplota začne stúpať, vtedy regulujeme aj chladenie,“ vysvetľuje Š. Starosta.

Procesná stanica vlastnej spotreby, ktorá plní aj funkciu štartu z tmy, zabezpečuje automaticky nábeh elektrárne z beznapäťového stavu. Slúži na to stroj č. 7, ktorý štandardne zabezpečuje biologicky prietok v koryte Čierneho Váhu pod PVE. Turbína v stroji č. 7, ktorá je trvale v chode (okrem odstávok a zásahov údržby), slúži zároveň ako podpora vlastnej spotreby.

„Automatika vlastnej spotreby je navrhnutá tak, že uvedená turbína dokáže úplne zabezpečiť spustenie jedného zo strojov č. 1 až 6. V prípade, že by bolo v danom momente potrebné spustiť väčší počet turbín, tak sa ďalší stroj spustí a prifázuje pomocou už bežiaceho prvého stroja v rámci dvojbloku, alebo cez napätie rozvodne 400 kV sa prifázuje ktorýkoľvek ďalší stroj,“ upresňuje Š. Starosta.

Manipulant tiež môže po dohode s výrobným dispečingom Slovenských elektrární, alebo v prípade vážnejšej poruchy prevziať celú PVE do lokálneho riadenia.

Meranie fyzikálnych veličín

Procesné fyzikálne veličiny sa merajú pomocou snímačov so štandardizovaným výstupom 4 – 20 mA. Na meranie tlakov sa používajú piezoelektrické a kapacitné snímače. Snímanie výšky hladín zabezpečujú dve nezávislé technológie – plavákové snímače, ako aj tlakové snímače na princípe diferenčného tlaku. Využívajú sa aj magnetické stavoznaky, indukčné resp. kalorimetrické snímače prietoku. Reguláciu prietoku v potrubiach zabezpečujú aj viaceré regulačné ventily osadené elektrickými pohonmi.

Údržba strojných zariadení

Nezávislý online systém vykonáva vibrodiagnostiku strojných zariadení. Ak by sa prekročili hraničné hodnoty, má aj funkciu havarijného odstavenia. Najskôr sa operátorovi zahlási výstraha a ak sa do určitého času nevykoná náprava, dôjde k odstávke stroja. Kritické hlásenia o vibrodiagnostike sú zasielané aj do hlavného riadiaceho systému elektrárne.

Tento systém je rovnako pripojený vzdialene aj na dispečing v Trenčíne a umožňuje technikom vzdialene sledovať a analyzovať vzniknuté stavy. Okrem trvalej diagnostiky cez tento online systém útvar diagnostiky vodných elektrární vykonáva raz ročne meranie vibrácii na všetkých turbogenerátoroch svojim prístrojovým vybavením a minimálne raz ročne sa vykonáva aj termodiagnostika pomocou termovíznej kamery a tribodiagnostika – kontrola olejov z turbín, transformátorov v špecializovanom laboratóriu Slovenských elektrární.

Vlastné know-how

Celú modernizáciu riadiaceho systému na PVE Čierny Váh v rokoch 2012 – 2014 zvládli zamestnanci z vodných elektrární vlastnými silami. Pomoc potrebovali len pri výrobe rozvádzačov, ktoré si už ale na základe vlastného návrhu hardvérových komponentov osadili a oživili sami. Nebolo tomu inak ani pri tvorbe softvérových aplikácii, kedy programátori z Trenčína vďaka rozsiahlemu know-how v oblasti riadenia technológii pre vodné elektrárne dokázali zvládnuť aj takúto náročnú úlohu.

„Jednou z najdôležitejších podmienok úspechu takejto rozsiahlej aplikácie je veľmi dobrá spolupráca medzi útvarmi inžinieringu, údržby a prevádzky, kde každý útvar prispieva svojim podielom na tvorbe softvérových prác, skúšok a uvádzania do prevádzky tak rozsiahleho systému,“ zdôrazňuje Š. Starosta.

PVE je riadená buď z dispečingu Slovenských elektrárni z Bratislavy alebo zo Slovenského energetického dispečingu v Žiline.