Разработка автоматизированной системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ

Аннотация

 

В дипломном проекте разрабатывается автоматизированная система управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ, разработана ее информационная структура. Разработана интегрированная автоматизированная система управления энергоснабжением для КС-10 и КС «Ухтинская» на базе программно-технического комплекса MicroSCADA. Разработана автоматизированная системы управления электроснабжением КС-10. Рассмотрены вопросы технического и коммерческого учета электроэнергии. Произведен расчет защит и проверка электрических аппаратов для ЦРП-10 кВ. Рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта. Произведен анализ промышленных шин для систем автоматизации. Произведен расчет экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы управления электроснабжением КС-10.

 

The Annotation

 

In the degree project is developed the automated management system of a power facilities Sosnogorskogo LPUMG, its information structure is developed. The integrated automated management system of power supply for КС-10 and КС "Uhtinskaja" is developed on the basis of programmatic engineering complex MicroSCADA. It is developed automated management systems of electrosupply КС-10. Questions of the technical and commercial account of the electric power are considered. Calculation of protection and check of electric devices for central distributive substation 10 kV is made. Safety issues and ecological compatibility of the project are considered. The analysis of industrial trunks for systems of automation is made. Calculation of economic benefit of introduction of the automated control system by electrosupply КС-10 is made.

 

Содержание

 

 

 

Введение

 

В настоящее время  на предприятиях добычи, транспорта, хранения, переработки газа появляется необходимость  в автоматизации систем, не относящихся к основной технологии. К таким системам относится система энергоснабжения. В дипломном проекте разрабатывается автоматизированная системы управления энергоснабжением (АСУ-Э) Сосногорского ЛПУМГ.

АСУ-Э является интегрированной  системой, состоящей из подсистем автоматизированного контроля и управления электроснабжением, теплоснабжением, водоснабжением, канализационно-очистными сооружениями. АСУ-Э создается на базе системы MicroSCADA разработанной компанией АББ «Автоматизация». Выбор именно этой системы связан с тем, что данный программно-аппаратный комплекс является специализированным для построения систем сбора данных и диспетчерского управления распределенными энергетическими объектами. Компания имеет опыт по успешному внедрению таких систем в России.

В результате оснащения  энергообъектов системами автоматизации, микропроцессорными средствами противоаварийной автоматики и релейной защиты достигается  существенный экономический эффект за счет оптимизации режимов производства, передачи, распределения и потребления энергии, предотвращения аварийных ситуаций и минимизации ущерба в случае их возникновения.

Благодаря внедрению  АСУ-Э достигается:

снижение риска повреждения  оборудования и травматизма персонала  за счет автоматизации контроля состояния оборудования и диспетчерского управления;

снижение эксплуатационных затрат и продление срока службы оборудования за счет автоматизации  контроля ресурса оборудования, полноценной  паспортизации;

снижение затрат на содержание персонала за счет внедрения технологий автоматического управления и малообслуживаемой техники;

более рациональное использование  энергоресурсов за счет автоматического  контроля, учета и анализа энергопотребления, использование оптимальных стратегий  управления.

Особое место в АСУ-Э  занимает АСУ электроснабжением (АСУ-ЭС), которая характеризуется специальными требованиями, связанными с быстродействием, помехозащищенностью, единым временем и другими особенностями.

Для АСУ систем электроснабжения требуется высокое быстродействие на основных уровнях управления, адекватное скорости процессов, протекающих в электрических сетях. Это необходимо для осуществления релейной защиты и противоаварийной автоматики, осциллографирования быстрых аварийных переходных процессов и развития аварий, регистрации последовательности срабатывания защит. Поэтому в современных АСУ-ЭС устройства ввода информации обеспечивают дискретизацию измерений режимных параметров с периодичностью опроса на более 1 мс и такую же разрешающую способность при регистрации дискретных сигналов. Суммарная длительность полного цикла опроса, обработки и визуализации всей режимной информации о состоянии объекта на его пункте управления для обеспечения необходимой реакции оператора не превышает 1 с.

Для АСУ ТП остальных  объектов энергоснабжения, управляющих сравнительно медленными тепломеханическими процессами, такое быстродействие не требуется.

Экономические аспекты  автоматизации электроснабжения (по данным компании АББ):

• Диспетчеризация управления энергообъектами с помощью АСУ электроснабжения дает экономию потребляемой электроэнергии за счет автоматического контроля и правильного планирования максимума нагрузки. Опыт применения автоматизации учета электроэнергии показывает, что заявляемая предприятие мощность и оплата за электроэнергию снижается на 4-6%.
• Применение высокоточных счетчиков электроэнергии позволяет сэкономить 0,5-1% средств при расчетах с энергосбытовым предприятием.
• Уменьшение числа кабельных связей в системе ведет к снижению капитальных затрат на оборудование до 10%.
• Автоматическое диагностирование режимов работы оборудования, отслеживание выработки ресурса и соответственно своевременность ремонтных работ, ведет к увеличению срока службы оборудования, снижению аварийности и затрат на ремонтные работы до 10%.
• Снижение трудозатрат на обслуживание микропроцессорной техники, постоянная самодиагностика системы, приводят к снижению количества обслуживающего персонала и экономии фонда заработной платы на 5-10%.
• Снижение потерь от повреждения оборудования за счет предупреждения аварийных ситуаций, получения своевременной и полноценной информации для автоматических или ручных переключении при локализации или восстановлении энергоснабжения.

 

1. Разработка автоматизированной системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ

 

1.1 Разработка информационной структуры автоматизированной системы управления энергохозяйством

 

1.1.1 Необходимость создания АСУ-Э

Автоматизированной системы  управления энергохозяйством (АСУ-Э) является частью информационно-управляющей системы объектами энергетики (ИУС-Э). Эта система предназначена для комплексного автоматизированного управления установками энергообеспечения производственных объектов ОАО «Газпром».

ИУС-Э является подсистемой информационно-управляющей системы ОАО «Газпром» [1] и предприятий добычи, транспорта, хранения, переработки газа, функционально распределённой по всем уровням ОСОДУ (отраслевая система оперативно-диспетчерского управления).

Нижним уровнем ИУС-Э являются автоматизированные системы управления объектами энергообеспечения (АСУ-Э) технологических объектов предприятий добычи, транспорта, хранения и переработки газа.

ИУС-Э должна обеспечивать реализацию следующих основных функций:

• определение потребности в энергоресурсах и планирование норм расхода энергоресурсов по видам деятельности предприятия;
• управление и контроль производства, распределения и потребления энергоресурсов;
• учет получаемых, производимых и потребляемых топливо

 

энергетических ресурсов (ТЭР);

• анализ расхода энергоресурсов и затрат на их производство;
• организация и управление техническим обслуживанием и ремонтом энергетического оборудования;
• контроль за ходом строительства и реконструкций энергетических объектов;
• паспортизация энергетического оборудования;
• диагностика энергетического оборудования;
• информационное обеспечение производства;
• ведение баз данных.

ИУС-Э распределена по уровням ОСОДУ следующим образом:

• уровень ОАО «Газпром» (первый уровень ОСОДУ);
• уровень предприятия (второй уровень);
• уровень подразделения (третий уровень);
• уровень объекта (четвертый уровень) – АСУ-Э.

Целью создания ИУС-Э является:

• повышение оперативности управления и качества энергообеспечения;
• быстрая ликвидация ненормальных, аварийных и послеаварийных режимов в энергообеспечении;
• снижение непроизводственных расходов и потерь топливно-энергетических ресурсов;
• технический и коммерческий учет всех видов энергоресурсов;
• ведение диагностики и паспортизации оборудования.

Достижение поставленных целей и задач должно осуществятся за счет:

• применения систем автоматического контроля и регулирования режимов работы и противоаварийной защиты оборудования всех объектов энергообеспечения на базе использования современных сертифицированных средств РЗА, КИПиА, микропроцессорных средств автоматизации и распределенных управляющих программно-технических комплексов с высокой эксплуатационной надежностью;
• автоматического информационного обеспечения оптимизации режимов энергопотребления;
• использование унифицированных средств и систем автоматизации, программно-технических комплексов и интерфейсов взаимодействия уровней управления;
• оптимизация структуры программно-технических средств (ПТС), исключающей избыточность технических средств, снижающей затраты кабельной продукции и трудоемкость технического обслуживания оборудования систем управления.

 

1.1.2 Структура и функции внедряемой АСУ-Э

Разрабатываемая автоматизированная система представляет собой интегрированную систему управления энергоресурсами компрессорной станции, состоящую из следующих подсистем:

• подсистема АСУ электроснабжения (АСУ-ЭС),
• подсистема САУ теплоснабжения (САУ Т),
• подсистема САУ водоснабжения (САУ В),
• подсистема САУ канализационно-очистных сооружений (САУ КОС).
• автоматизированная система комплексного учета энергоресурсов (АСКУ-ЭР).

Деление на подсистемы обусловлено  разным характером решаемых задач, территориальной разобщенностью объектов, разной скоростью обработки информации и определяется конкретной технологией управления объектов нижнего уровня.

АСУ-Э компрессорной станцией создается на промплощадках КС-10 и КС «Ухтинская», и предназначена для автоматизации следующих объектов:

• электростанции собственных нужд (ЭСН), расположенной на площадке КС «Ухтинская»;
• распределительные устройства (ЗРУ, КРУ);
• комплектные трансформаторные подстанции (КТП);
• аварийные дизельные электростанции (АДЭС);
• системы постоянного тока 220 В и 24 В;
• объекты теплоснабжения;
• объекты водоснабжения;
• объекты водоотведения.

 

1.1.2.1 Подсистема АСУ-ЭС

Характеристика системы электроснабжения

Главная схема внутреннего  электроснабжения состоит из понизительной подстанции 110/35/10 кВ и подстанций 10/0,4 кВ связанных электрической сетью. Понизительной подстанции 110/35/10 кВ находится на балансе АЭК «Комиэнерго», а граница обслуживания установлена на разъединителях между понижающими трансформаторами 110/10 и ЗРУ-10 кВ.

В состав ЭСН входит комплекс сооружений, подстанций связи с энергосистемой, ЗРУ-10 кВ, КТП собственных нужд, блоки  турбогенераторов, система постоянного оперативного тока.

ЗРУ-10кВ укомплектованы вакуумными выключателями серии LF и устройствами цифровой релейной защиты Sepam 2000, установленные в шкафах MCset.

Подстанции КТП-10/0,4 кВ предназначены для питания собственных нужд объектных электроприемников и вспомогательных электроустановок. Для особо ответственных электроустановок КТП-10/0,4 кВ выполняют с тремя источниками питания, два от трансформаторов, работающих в режиме неявного резерва, и один – от аварийного дизель-генератора. Эти подстанции оборудованы местными устройствами защиты и автоматики.

Щит постоянного тока (ЩПТ) состоит из набора распределительных  панелей оперативного тока, аккумуляторной батареи, зарядных агрегатов, устройств защиты, автоматики и сигнализации.

Источником оперативного тока для питания цепей защиты, автоматики, управления и приводов выключателей являются аккумуляторные батареи =220В, оснащенные устройствами подзаряда от сети переменного тока 0,4 кВ. В некоторых случаях для защиты и автоматики применяется переменный и выпрямленный оперативный ток, получаемый от комбинированных устройств питания от трансформаторов тока, напряжения и других источников.

Для повышения надежности электроснабжения все схемы внутреннего электроснабжения делятся на две независимые подсистемы, взаиморезервируемые на разных ступенях напряжения с помощью устройств АВР. Ответственные электродвигатели и электроприемники, имеющие технологическое резервирование, подключаются к разным подсистемам и также снабжаются технологическими АВР. Ответственные электроприемники, не имеющие технологического резервирования, имеют два ввода питания от разных подсистем и также снабжены устройствами АВР.