Разработка автоматизированной системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ

Источник питания 23PU63, вставляется в разъем, расположенный сверху платы 23IO96. Питание платы 23PU63 осуществляется от преобразователя PS1 (преобразует =220 В в 110 В постоянного тока).

23BI60 – плата цифрового ввода имеет 16 каналов, осуществляющих контроль за активными сигналами напряжения, поступающими от процесса.

Плата имеет модификацию R5 это означает, что уровень входного дискретного сигнала 220 В постоянного тока. 23BI60 – интеллектуальная плата со своим микроконтроллером и памятью. Входные каналы сканируются с временным разрешением 1 мс.

Плата 23BI60 может обрабатывать следующие типы сигналов:

• 16 простых телесигналов с абсолютным временем (SI);
• 8 двойных телесигналов с абсолютным временем (DI);
• 2 цифровых измерения, каждое по 8 бит (DM8);
• 1 цифровое измерение, 16 бит (DM16);
• 8 счетчиков импульсов, по каналу на счетчик (PC).

Простые телесигналы представляются всего одним битом, характеризующим два определенных состояния входного сигнала. Всякий раз при изменении сигнала генерируется сообщение о событии, пересылаемое по последовательной шине плате центрального процессора.

В применяемой системе автоматизированного контроля и управления для более надежной сигнализации применяется двойная сигнализация. Двойные телесигналы представляются двумя битами, характеризующими четыре определенных состояния входного сигнала:

• 10 нормальный режим (Выкл);
• 01 нормальный режим (Вкл);
• 00 промежуточное состояние;
• 11 ошибочное состояние.

23RL60 – релейная плата имеет 8 реле большой мощности, которые для простоты проверки и устранения неисправностей устанавливаются на гнездах.

Коммутационная способность:

• время срабатывания командных реле максимум) – 10 мс;
• время отпускания командных реле (максимум) – 5 мс;
• максимальная нагрузка на контакты 220 В постоянного тока – 1.0 A.

23DP61 – многоцелевой измерительный преобразователь, предназначенный для измерений величин трехфазного переменного тока на вводах в КТП. Ее назначение – заменить большое количество обыкновенных преобразователей измерений, используя RTU211, посредством чего общая стоимость системы значительно уменьшается.

23DP61 измеряет четыре сигнала напряжения и четыре сигнала тока. На базе этих измерений вычисляются несколько электрических величин.

Плата управляется микроконтроллером Intel 80C196KC и использует флэш-память для сохранения кода и параметров программы. NVRAM используется для обеспечения сохранности данных во время сбоя энергии.

Включение платы показано на выносном листе 1. На основании значений измеряемой выборки вычисляются  следующие величины:

 

3 x линейное напряжение (RMS):	UАВ, UВС, UСА
3 x фазные напряжения (RMS):	UА, UВ, UС
3 x фазный ток (RMS):	IА, IВ, IС
Ток нейтрали(RMS):	I0
Напряжение нулевой последовательности (RMS):	UN
Активная мощность (Вт):	P – общая активная мощность
Реактивная мощность (VAr):	Q – общая реактивная мощность
Полная мощность (VA):	S – полная мощность
Коэффициент мощности:	сosj = P/S
Частота (Гц):	f – электрическая частота
3 x контроль за всплесками:	Продолжительность/штамп  времени для напряжений 3 фаз
Накопленная мощность, потребляемая:	кВт/ч
Накопленная мощность, отпущенная:	кВт/ч
Накопленная реактивная мощность, потребляемая	кВар/ч
Накопленная реактивная мощность, отпускаемая	кВар/ч

 

Все значения напряжения и тока вычисляются как значения RMS (квадратный корень выражения). Они вычисляются, используя стандартный алгоритм.

RMS периодического сигнала x(t) с периодом Т определяется

 

(1.1)

 

23DP61 сконструирован для прямого измерения четырех напряжений и четырех токов переменного тока. Измерения выполняются посредством 8 каналов, 10 битного аналогово-цифрового преобразователя. Все каналы имеют частоту выборки 3.2 кГц для 50Гц. Скорость обновления 2 с.

Сигналы измеряемого тока пропускаются через внутренние шунтирующие резисторы, сглаживающие фильтры и цепи защиты от перенапряжения. Входной диапазон – 0 – 5 А RMS (с трансформаторов тока) с возможностью 50% перегрузки.

Значения активной мощности Р и реактивной мощности Q вычисляются как сумма значений трех фаз. Вычисление реактивной мощности строится на базе обратных напряжений. Полная мощность вычисляется S как сумма результатов RMS фазных напряжений и токов.

Коэффициент мощности вычисляется  как отношение между активной и полной мощностью,

Всплесками называют падение напряжения или помехи продолжительностью более 10 мс. В данном случае всплеск определяется как напряжение RMS во время одного периода, которое меньше константы k, определяющее номинальное RMS напряжение. Определение всплеска производится в каждом цикле напряжения.

Гармонический анализ производится для трех выбранных сигналов напряжения. Вычисляются все гармонические составляющие по 25-ую

включительно.

Накопленная активная и  реактивная энергия вычисляются  как временной интеграл активной Р и реактивной мощности Q. Каждая величина представлена двумя счетчиками, один – считает поставляемую энергию, второй – потребляемую энергию. Счетчики разработаны для непрерывной работы, так что значения сохраняются в энергонезависимой памяти, на случай если произойдет потеря напряжения. Сбросить счетчики можно только через локальный интерфейс компьютера или терминала.

 

1.6 Расчет защит и проверка электрических аппаратов для ЦРП-10 кВ

 

В дипломном проекте  затрагивается автоматизация проектируемой ЦРП-10 кВ. В здании ЦРП предусматривается размещение распределительного устройства 10 кВ (РУ-10кВ) из ячеек типа MCset. Произведем проверку электрооборудования, которое необходимого установить в ячейках и произведем выбор уставок срабатывания защит. Для этого необходимо произвести расчет токов короткого замыкания. Для проверки кабелей и аппаратов ток к.з. следует находить максимальный, для этого сначала нужно определить максимальный режим работы сети электроснабжения. Для проверки чувствительности защит необходимо определить минимальны токи к.з.

Краткое описание системы электроснабжения КС-10

Главная схема внутреннего  электроснабжения состоит из понизительной подстанции (ПС) 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.

На промплощадке КС «Ухтинская»  находится электростанция собственных  нужд (ЭСН). В состав ЭСН входит комплекс сооружений, подстанций связи с энергосистемой, ЗРУ-10 кВ, КТП собственных нужд, блоки  турбогенераторов, система постоянного  оперативного тока.

ЗРУ-10кВ и ЦРП-10 кВ укомплектованы вакуумными выключателями серии LF1 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.

По территории КС кабельные  сети прокладываются в траншее на глубине 1 м. В местах пересечения  с подземными инженерными коммуникациями и автопроездами кабели прокладываются в асбоцементных трубах. Существующие кабели в местах пересечения с проектируемыми кабелями защищаются стальными кожухами из труб Æ80 мм.

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. Для повышения надежности системы электроснабжения предусматривается параллельная работа ЭСН с сетью.

Характеристики  ЦРП-10 кВ

ЦРП-10 кВ представляет собой  сборку из шкафов следующего назначения:

• ввод от энергосистемы - 2 шкафа;
• ввод от ЦРП-10 кВ КС “Ухтинская” - 2 шкафа;
• секционный выключатель;
• секционный разъединитель;
• шинный трансформатор напряжения - 2 шкафа;
• отходящие линии к КТП 10/0,4 кВ и ВЛ-10 кВ (38 шкафов)

Ячейка MCset представляет собой КРУ в металлическом корпусе, предназначенное для внутренней установки. Устройство MCset объединяет в себе множество технических решений, реализованных на основе испытанных технологий: КРУ с высокими эксплуатационными характеристиками, цифровую защиту, системы контроля и управления, корпуса, устойчивые к воздействию внутренней дуги.

В ЦРП-10 кВ предусматривается  установка ячеек MCset c блоками Sepam 2000. Блоки терминалов Sepam 2000 осуществляют защиту, контроль и управление соединений между подстанциями (вводы или отходящие линии, кабели, линии), а также связей между сборными шинами, осуществляют измерения, защиту, управление и контроль, необходимых для их нормальной эксплуатации.

Преимущества ячеек MCset:

Надежность – разработка, изготовление и испытание серии MCset проводились в соответствии со стандартом качества ISO 9000.

Простота

• устройство снабжено общедоступным пользовательским интерфейсом;
• ошибочные действия оператора предотвращаются системой встроенных блокировок и навесных замков;
• блоки защиты типа Sepam обеспечивают доступ к информации без применения дополнительных устройств; техническое обслуживание сводится к простой текущей проверке работоспособности, смазке и чистке аппаратов с периодичностью 5 - 10 лет.

Безопасность

• все операции с оборудованием, включая доступ в отсек кабельной сборки и отсек сборных шин, осуществляются с передней панели;
• вкатывание и выкатывание возможно только при закрытой дверце;
• на передних панелях ячеек расположены стационарные указатели напряжения;
• заземляющий разъединитель обладает стойкостью к включению на короткое замыкание;
• для всех операций на MCset используется одна рукоятка с анти-рефлексным устройством;
• все ячейки обладают стойкостью к воздействию внутренней дуги.