Разработка автоматизированной системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ

Объединение двух отдельных  автоматизированных систем для КС-10 и КС «Ухтинская» и их составных  частей, осуществляется по верхнему уровню через локальные сети диспетчерских. В дипломном проекте верхний уровень АСУ-Э организован на основе сети Ethernet, это связано с тем, что данный стандарт получил широкое применение в построении сетей используемых для разных целей. Главная причина использования Ethernet заключается в том, что это стандарт несложный в эксплуатации, с относительно недорогими компонентами. Так как Ethernet сейчас самая популярная и широко используемая сетевая технология, то, как внедрять и применять ее, знают очень многие.

Для выполнения поставленных задач АСУ-Э необходимо двенадцать автоматизированных рабочих мест, семь базовых систем. Соединение компьютеров  АРМов и базовых систем осуществляется по топологии звезда. Для связи  между диспетчерскими используется сетевой мост RAD Tiny Bridge, в котором в качестве линии связи используется оптоволоконный кабель.

Предусмотрена интеграция АСУ-Э с АСУ-ТП через шлюзовой компьютер, установленный в диспетчерской N1 АСУ-Э. Интеграция с ИУС-Э осуществляется по телефонной связи через модем установленного на АРМе главного оператора.

В дипломном проекте  была разработана система АСУ-ЭС для КС-10 удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к системам такого рода, а именно требование быстродействия, помехозащищенности и масштабируемости.

Быстродействие системы обеспечивается благодаря применению интеллектуальных устройств, таких как контроллеров RTU-211 и цифровых блоков защит Sepam 2000, они имеют высокую скорость сбора и обработки информации (скорость опроса дискретных сигналов 1 мс, аналоговой, для реле Sepam 2000 – 1,67 мс, для RTU-211 – 0,3 мc). Причем благодаря установке блоков сбора данных непосредственно в самом объекте (ЦРП, КТП) нет необходимости передавать по каналу связи между нижним и верхним уровнем всю информацию, а передавать лишь изменения измеряемых параметров. Для обеспечения быстродействия скорость передачи данных выбирается 9600 бит/с. Объем автоматизации электроснабжения КС-10 следующий: 1007 – дискретных сигналов, 530 – аналоговых, но в основном именно от скорости передачи информации зависит загрузка системы, а не от числа точек учета (объема контролируемых параметров). Причем основной объем передаваемых данных это оцифрованные аналоговые сигналы измеряемых токов, напряжений, мощности и т.д. Поэтому загрузка системы будет зависеть от настройки зоны нечувствительности измеряемых параметров.

Связь нижнего уровня АСУ с базовым компьютером  осуществляется по оптическим каналам  связи, которые позволяют устранить  влияние электромагнитных полей  на входы устройств нижнего и  верхнего уровней.

Для технического учета  электрической энергии используются вычисляемые значения активной и  реактивной мощности на каждой отходящей  линии ЦРП-10 кВ в реле Sepam 2000.

В связи с тем, что  для надежности системы электроснабжения планируется строительство ЦРП-10 кВ, на площадке КС-10 изменяется схема электроснабжения. Все КТП-10/0,4 кВ расположенные на промпощадке будут запитываться от ЦРП-10 кВ. ЦРП будет получать питание от двух вводов главной понизительной подстанции 110/35/10 кВ от ЗРУ-10 кВ. Поэтому для коммерческого учета электроэнергии достаточно установить в ЗРУ-10 кВ ГПП два счетчика на отходящих ячейках в ЦРП.

Эффект от внедрения  АСУ-ЭС на КС-10 достигается за счет предотвращения ущерба от перерывов электроснабжения при авариях, так как благодаря применению средств автоматизации уменьшается время на отыскание причин аварий и времени на их ликвидацию. Рассчитанный эффект составляет 1,47 милл. руб. в год. Кроме этого применение автоматизации электроснабжения дает ряд других неявных эффектов. Благодаря автоматическому техническому учету, появляется возможность рационального использования электрической энергии, а также выявление «невидимых» потерь и непроизводственных расходов. Диспетчеризация управления энергообъектами с помощью АСУ электроснабжения дает экономию потребляемой электроэнергии за счет автоматического контроля и правильного планирования максимума нагрузки. 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. Снижение потерь от повреждения оборудования за счет предупреждения аварийных ситуаций.

 

Библиографический список

 

1. Основные положения по автоматизации объектов энергообеспечения ОАО «Газпром» – М.: Газавтоматика, 2001. – 77 с.

2. Автоматизация компрессорных станций магистральных газороводов. – Киев: Техника, 1990. – 128 с.

3. Чернобровов Н. В.  Релейная защита. Учебное пособие  для техникумов. – М.: Энергия, 1974. – 689 с.

4. Берман Р. Я. Автоматизация  систем управления магистральными  газопроводами. – Л.: Недра, 1978. – 159 с.

5. Камнев В. Н. Чтение  схем и чертежей электроустановок. – М.: Высш. шк., 1986. – 144 с.

6. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 325 с.

7. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.

8. Справочник по проектированию  электрических сетей и электрооборудования  / Под ред. Барыбина Ю.Г. и  др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.

9. Ристхейн Э.М. Электроснабжение  промышленных установок. Учебник  для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 424 с.

10. Строительные нормы и правила РФ ФЕРм 81-03-11-2003. Сборник N 11 "Приборы, средства автоматизации и вычислительной техники".

11. Ценник  на пусконаладочные работы №  2 Автоматизированные системы управления 1984-01-01.

12. Шабад М.А. Автоматизация распределительных электрических сетей с цифровыми реле. – М.: НТФ Энергопрогресс, 2000. – 58 с.

13. Меньшов Б.Г., Беляев  А.В., Ящерицын В.Н. Электроснабжение  газотурбинных компрессорных станций  магистральных газопроводов. – М.: Недра, 1985. – 163 с.

14. Автоматизация диспетчерского  управления в электроэнергетике/  Под общей ред. Ю.Н. Руденко  и В.А Семенова. – М.: Издательство  МЭИ, 2000. – 648 с.

15. Федеральный закон от 17.07.1999 № 181-ФЗ «Об основах охраны труда в Российской Федерации».

16. Федоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 472 с.

17. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание седьмое. Утв. приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204. – Вестник Госэнергонадзора, № 3, 2002.

 

Приложение

 

Характеристики  электронных плат контроллера RTU-211

 

1. Плата центрального процессора 23CP61

Микроконтроллер и память (Процессор шины)

Микроконтроллер с 8 кб внутренней памяти

для хранения программ: 87C32

Тактовая частота: 11.0592МГц

Размер ОЗУ (внутреннего): 256 байт

Микропроцессор  и память (центральный процессор)

Микропроцессор:80С186

Тактовая частота:8.0 МГц

Размер ОЗУ: 256 кбайт

Размер флэш-памяти:512 кбайт

Последовательные  интерфейсы

 

Количество последовательных интерфейсов:	4
Уровни интерфейса для  всех последовательных каналов:	RS485
Скорость передачи для  порта NFK, CPA:	50-19200 бод
Скорость передачи для  порта MMI:	9600 бод (строго)
Скорость передачи для порта PRN:	50-9600 бод
Формат данных при  передаче по последовательным: каналам (NFK,MMI,CPA)	8 бит, проверка на  четность,1 стоп-бит

 

2. Плата цифрового ввода 23BI60R5

Количество каналов:16

Тип входов напряжения: Активные сигналы

Соединительных зажимов на канал:2

Развязка каналов через  оптрон: Да

Диапазоны сигналов: 110 -230 В постоянного тока

Максимально допустимое входное перенапряжение: МЭК 870-3 Класс 3 (от номинального диапазона)+200 % (1 секунда)+125 % (1 минута)

Входные токи для обоих диапазонов: МЭК 870-3 Класс 1 (номинальное значение) 3-5 мА

3. Промежуточная релейная плата 23RL60

Количество выходных командных реле: 8

Поперечное сечение  соединительных зажимов: 2.5 мм²

Индикаторные светодиоды на каждый выход: Да

Развязка между выходными реле: Да

Развязка между выходными  реле и электроникой: Да

Время срабатывания командных  реле (максимум): 10 мс

Время отпускания командных  реле (максимум): 5 мс

Максимальная нагрузка на контакты 220 В пост. тока: 1 А

4. Трехфазный преобразователь измерений переменного тока 23DP61R1

Точность преобразователя

Значения запоминающего устройства: 1.0 % полного масштаба

Активная, реактивная и  полная мощность, коэффициент мощности: 2.0 % полного масштаба

Частота: 0.5 %

Счетчики энергии: 2.0 %

Диапазоны измерений преобразователя

Напряжение трех фаз, версия R0001:3 x 230 В (50 Гц)

Напряжение нулевой  последовательности:0 – 230 В (50 Гц)

Ток трех фаз:3 x 5 A

Ток нулевой последовательности:1 x 5 A

Обновление  измеряемых параметров

Напряжение, ток, мощность, реактивная мощность и частота вычисляется при 50/60 Гц и обновляются каждые 2 секунды.