(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС «Ухтинская»
В дипломном проекте разрабатывается система управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ, разработана ее информационная структура. Разработана встроенная система управления энергоснабжением для КС-10 и КС «Ухтинская» на базе программно-технического комплекса MicroSCADA. Разработана системы управления электроснабжением КС-10. Рассмотрены вопросцы технического и коммерческого учета электроэнергии. Произведен расчет защит и проверка электронных аппаратов для ЦРП-10 кВ. Рассмотрены вопросцы сохранности и экологичности проекта. Произведен анализ промышленных шин для систем автоматизации. Произведен расчет экономического эффекта от внедрения автоматической 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 мейд. Safety issues and ecological compatibility of the project are considered. The analysis of industrial trunks for systems of automation is мейд. Calculation of economic benefit of introduction of the automated control system by electrosupply КС-10 is мейд.
Содержание
- Введение
- 1. Разработка автоматической системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ
- 1.1 Разработка информационной структуры автоматической системы управления энергохозяйством
- 1.1.1 Необходимость сотворения АСУ-Э
- 1.1.2 структура и функции внедряемой АСУ-Э
- 1.1.2.1 Подсистема АСУ-ЭС
- 1.1.2.2 Подсистема теплоснабжения (САУ Т)
- 1.1.2.3 Подсистема водоснабжения (САУ В) и канализационно-очистных сооружений (САУ КОС)
- 1.1.3 Разработка встроенной автоматической системы управления энергоснабжением для КС-10, КС «Ухтинская»
- 1.1.3.1 Разработка верхнего уровня АСУ-Э
- 1.1.3.2 Построение верхнего уровня АСУ-Э на базе программно-технического комплекса MicroSCADA
- 1.2 Разработка автоматической системы управления электроснабжением КС «Ухтинская»
- 1.2.1 Цель сотворения АСУ-ЭС
- 1.2.2 Короткая черта объектов автоматизации
- 1.2.3 Главные функции АСУ-ЭС
- 1.2.4 Разработка верхнего уровня АСУ-ЭС
- 1.3 Разработка автоматической системы управления электроснабжением КС-10
- 1.3.1 Цель сотворения АСУ-ЭС
- 1.3.2 Автоматизация ЦРП-10 кВ
- 1.3.3 Автоматизация КТП-10/0,4 кВ
- 1.3.4 Верхний уровень АСУ-ЭС
- 1.4 Разработка автоматической системы всеохватывающего учета энергоресурсов
- 1.4.1 Технический учет
- 1.4.2 Коммерческий учет
- 1.5 Разработка автоматической системы управления КТПСН
- 1.5.1 Описание автоматики работы КТПСН
- 1.5.2 Реализация автоматического включения резерва (АВР)
- 1.5.3 Система сбора данных и диспетчерского управления КТПСН
- 1.6 Расчет защит и проверка электронных аппаратов для ЦРП-10 кВ
- 2. анализ промышленных шин для систем автоматизации
- 3. Расчет экономического эффекта от внедрения автоматической системы управления электроснабжением КС-10
- 4. Сохранность и экологичность проекта
- 4.1 задачки в области сохранности жизнедеятельности
- 4.2 Потенциально небезопасные и вредные причины действующие на человека и окружающую среду
- 4.3 Охрана труда
- 4.4 Вероятные чрезвычайные ситуации на компрессорной станции
- 4.5 Охрана окружающей среды
- 4.6 Расчет заземления ЦРП-10 кВ
- Заключение
- Библиографический перечень
- приложение
Введение
В истинное время на предприятиях добычи, транспорта, хранения, переработки газа возникает необходимость в автоматизации систем, не относящихся к главный технологии. К таковым системам относится система энергоснабжения. В дипломном проекте разрабатывается системы управления энергоснабжением (АСУ-Э) Сосногорского ЛПУМГ.
АСУ-Э является встроенной системой, состоящей из подсистем автоматического контроля и управления электроснабжением, теплоснабжением, водоснабжением, канализационно-очистными сооружениями. АСУ-Э создается на базе системы MicroSCADA разработанной компанией АББ «Автоматизация». Выбор конкретно данной системы связан с тем, что данный программно-аппаратный комплекс является спец для построения систем сбора данных и диспетчерского управления распределенными энергетическими объектами. Компания имеет опыт по удачному внедрению таковых систем в Рф.
В итоге оснащения энергообъектов системами автоматизации, микропроцессорными средствами противоаварийной автоматики и релейной защиты достигается значимый экономический эффект за счет оптимизации режимов производства, передачи, распределения и употребления энергии, предотвращения аварийных ситуаций и минимизации вреда в случае их появления.
Благодаря внедрению АСУ-Э достигается:
понижение риска повреждения оборудования и травматизма персонала за счет автоматизации контроля состояния оборудования и диспетчерского управления;
понижение эксплуатационных издержек и продление срока службы оборудования за счет автоматизации контроля ресурса оборудования, настоящей паспортизации;
понижение издержек на содержание персонала за счет внедрения технологий автоматического управления и малообслуживаемой техники;
наиболее рациональное внедрение энергоресурсов за счет автоматического контроля, учета и анализа энергопотребления, внедрение хороших стратегий управления.
Особенное пространство в АСУ-Э занимает АСУ электроснабжением (АСУ-ЭС), которая характеризуется особыми требованиями, связанными с быстродействием, помехозащищенностью, единым временем и иными чертами.
Для АСУ систем электроснабжения требуется высочайшее быстродействие на главных уровнях управления, адекватное скорости действий, протекающих в электронных сетях. Это нужно для воплощения релейной защиты и противоаварийной автоматики, осциллографирования стремительных аварийных переходных действий и развития аварий, регистрации последовательности срабатывания защит. Потому в современных АСУ-ЭС устройства ввода инфы обеспечивают дискретизацию измерений режимных характеристик с периодичностью опроса на наиболее 1 мс и такую же разрешающую способность при регистрации дискретных сигналов. Суммарная продолжительность полного цикла опроса, обработки и визуализации всей режимной инфы о состоянии объекта на его пт управления для обеспечения нужной реакции оператора не превосходит 1 с.
Для АСУ ТП других объектов энергоснабжения, управляющих сравнимо неспешными тепломеханическими действиями, такое быстродействие не требуется.
Экономические нюансы автоматизации электроснабжения (по данным компании АББ):
§ Диспетчеризация управления энергообъектами при помощи АСУ электроснабжения дает экономию потребляемой электроэнергии за счет автоматического контроля и правильного планирования максимума перегрузки. Опыт внедрения автоматизации учета электроэнергии указывает, что заявляемая предприятие мощность и оплата (выдача денег по какому-нибудь обязательству) за электроэнергию понижается на 4-6%.
§ Применение высокоточных счетчиков электроэнергии дозволяет сберечь 0,5-1% средств при расчетах с энергосбытовым предприятием.
§ Уменьшение числа кабельных связей в системе ведет к понижению серьезных издержек на оборудование до 10%.
§ Автоматическое диагностирование режимов работы оборудования, отслеживание выработки ресурса и соответственно своевременность ремонтных работ, ведет к повышению срока службы оборудования, понижению аварийности и издержек на ремонтные работы до 10%.
§ Понижение трудозатрат на сервис микропроцессорной техники, неизменная самодиагностика системы, приводят к понижению количества обслуживающего персонала и экономии фонда зарплаты на 5-10%.
§ Понижение утрат от повреждения оборудования за счет предупреждения аварийных ситуаций, получения своевременной и настоящей инфы для автоматических либо ручных переключении при локализации либо восстановлении энергоснабжения.
1. Разработка автоматической системы управления энергохозяйством Сосногорского ЛПУМГ
1.1 Разработка информационной структуры автоматической системы управления энергохозяйством
1.1.1 Необходимость сотворения АСУ-Э
Автоматической системы управления энергохозяйством (АСУ-Э) является частью информационно-управляющей системы объектами энергетики (ИУС-Э). Эта система создана для всеохватывающего автоматического управления установками энергообеспечения производственных объектов ОАО (форма организации публичной компании; акционерное общество) «Газпром».
ИУС-Э является подсистемой информационно-управляющей системы ОАО (форма организации публичной компании; акционерное общество) «Газпром» [1] и компаний добычи, транспорта, хранения, переработки газа, функционально распределённой по всем уровням ОСОДУ (отраслевая система оперативно-диспетчерского управления).
Нижним уровнем ИУС-Э являются автоматические системы управления объектами энергообеспечения (АСУ-Э) технологических объектов компаний добычи, транспорта, хранения и переработки газа.
ИУС-Э обязана обеспечивать реализацию последующих главных функций:
§ определение потребности в энергоресурсах и планирование норм расхода энергоресурсов по видам деятель компании;
§ управление и контроль производства, распределения и употребления энергоресурсов;
§ учет получаемых, производимых и потребляемых горючее
энергетических ресурсов (ТЭР);
§ анализ расхода энергоресурсов и издержек на их Создание;
§ организация и управление техническим обслуживанием и ремонтом энергетического оборудования;
§ контроль за ходом строительства и реконструкций энергетических объектов;
§ паспортизация энергетического оборудования;
§ другими словами заключения о сути заболевания и состоянии пациента»>диагностика (процесс установления диагноза, то есть заключения о сущности болезни и состоянии пациента) энергетического оборудования;
§ информационное обеспечение производства;
§ ведение баз данных.
ИУС-Э распределена по уровням ОСОДУ последующим образом:
§ уровень ОАО (форма организации публичной компании; акционерное общество) «Газпром» (1-ый уровень ОСОДУ);
§ уровень компании (2-ой уровень);
§ уровень подразделения (3-ий уровень);
§ уровень объекта (4-ый уровень) — АСУ-Э.
Целью сотворения ИУС-Э является:
§ увеличение оперативности управления и свойства энергообеспечения;
§ стремительная ликвидация ненормальных, аварийных и послеаварийных режимов в энергообеспечении;
§ понижение непроизводственных расходов и утрат топливно-энергетических ресурсов;
§ технический и коммерческий учет всех видов энергоресурсов;
§ ведение диагностики и паспортизации оборудования.
Достижение поставленных целей и задач обязано осуществятся за счет:
§ внедрения 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 высочайшей эксплуатационной надежностью;
§ автоматического информационного обеспечения оптимизации режимов энергопотребления;
§ внедрение унифицированных средств и систем автоматизации, программно-технических комплексов и интерфейсов взаимодействия уровней управления;
§ оптимизация структуры программно-технических средств (ПТС), исключающей избыточность технических средств, снижающей Издержки кабельной продукции и трудозатратность технического обслуживания оборудования систем управления.
1.1.2 структура и функции внедряемой АСУ-Э
Разрабатываемая система представляет собой интегрированную систему управления энергоресурсами компрессорной станции, состоящую из последующих подсистем:
§ подсистема АСУ электроснабжения (АСУ-ЭС),
§ подсистема САУ теплоснабжения (САУ Т),
§ подсистема САУ водоснабжения (САУ В),
§ подсистема САУ канализационно-очистных сооружений (САУ КОС).
§ система всеохватывающего учета энергоресурсов (АСКУ-ЭР).
Деление на подсистемы обосновано различным нравом решаемых задач, территориальной разобщенностью объектов, разной скоростью обработки инфы и определяется определенной технологией управления объектов нижнего уровня.
АСУ-Э компрессорной станцией создается на промплощадках КС-10 и КС «Ухтинская», и создана для автоматизации последующих объектов:
§ электростанции собственных нужд (ЭСН), расположенной на площадке КС «Ухтинская»;
§ распределительные устройства (ЗРУ, КРУ);
§ комплектные трансформаторные подстанции (КТП);
§ аварийные дизельные электростанции (АДЭС);
§ системы неизменного тока 220 В и 24 В;
§ объекты теплоснабжения;
§ объекты водоснабжения;
§ объекты водоотведения.
1.1.2.1 Подсистема АСУ-ЭС
Характеристика системы электроснабжения
Основная схема внутреннего электроснабжения состоит из понизительной подстанции 110/35/10 кВ и подстанций 10/0,4 кВ связанных электронной сетью. Понизительной подстанции 110/35/10 кВ находится на балансе АЭК «Комиэнерго», а граница обслуживания установлена на разъединителях меж понижающими трансформаторами 110/10 и ЗРУ-10 кВ.
В состав ЭСН заходит комплекс сооружений, подстанций связи с энергосистемой, ЗРУ-10 кВ, КТП собственных нужд, блоки турбогенераторов, система неизменного 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 предусмотрены для питания собственных нужд объектных электроприемников и вспомогательных электроустановок. Для особо ответственных электроустановок КТП-10/0,4 кВ делают с 3-мя 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 неизменного 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, снаряженные устройствами подзаряда от сети переменного тока 0,4 кВ. В неких вариантах для защиты и автоматики применяется переменный и выпрямленный оперативный ток, получаемый от комбинированных устройств питания от трансформаторов тока, напряжения и остальных источников.
Для увеличения надежности электроснабжения все схемы внутреннего электроснабжения делятся на две независящие подсистемы, взаиморезервируемые на различных ступенях напряжения при помощи устройств АВР. Ответственные электродвигатели и электроприемники, имеющие технологическое резервирование, подключаются к различным подсистемам и также снабжаются технологическими АВР. Ответственные электроприемники, не имеющие технологического резервирования, имеют два ввода питания от различных подсистем и также снабжены устройствами АВР.
Главные функции АСУ-ЭС
Главные функции подсистемы АСУ-ЭС, для объектов снаряженных цифровыми терминалами РЗА (для ЦРП-10 кВ, ЗРУ-10 кВ):
§ формирование на мониторе оператора мнемосхемы электроснабжения с отображением более принципиальных характеристик;
§ дистанционное управление выключателями главной электронной схемы напряжением выше 1000 В (ЦРП-10 кВ) и выключателями питания КТП-10/0,4 кВ собственных нужд (вводными, секционными, аварийного питания);
§ дистанционное управление запуском и остановом аварийных дизельгенераторов;
§ контроль действий оператора при выполнении оперативных переключений;
§ проверка достоверности входной инфы;
§ релейная защита шин распредустройств и отходящих присоединений в объеме Правил устройств электроустановок, руководящих указаний по релейной защите и директивных материалов по эксплуатации энергосистем;
§ обработка, регистрация и вывод на экран монитора инфы о событиях в текстовой форме;
§ предупредительная и аварийная сигнализация о дефектах устройств защиты и автоматики нижнего уровня;
§ регистрация последовательности срабатывания защит и противоаварийной автоматики;
§ ведение во всех контроллерах одного времени, привязанного к астрономическому (к Гос Шкале одного времени U.T.C.);
§ регистрация даты и времени аварийных и предупредительных сигналов с присвоением метки времени;
§ контроль режима аккумуляторной батареи, характеристик сети неизменного тока;
§ дистанционное изменение уставок и конфигурации цифровых терминалов релейной защиты и автоматики;
§ обработка инфы, получаемой от цифровых терминалов и блоков УСО, в том числе регистрация пусков защит и автоматики, также значений контролируемых характеристик (токов, напряжений, частоты, мощности и др.) в момент запуска защит и в момент срабатывания защит с присвоением метки времени;
§ технический учет электроэнергии, формирование инфы о потреблении электроэнергии;
§ передача инфы о расходе электроэнергии в энергоучетную компанию;
§ контроль свойства электроэнергии;
§ работа с архивными файлами;
§ другими словами заключения о сути заболевания и состоянии пациента»>диагностика (процесс установления диагноза, то есть заключения о сущности болезни и состоянии пациента) состояния аппаратуры и программного обеспечения АСУ-ЭС;
§ поддержка удаленного доступа к системе;
§ формирование базы данных, дневной и сменной ведомости, графиков конфигурации текущих характеристик, архива;
§ передача на верхний уровень нужной инфы о состоянии системы электроснабжения и расходе электроэнергии.
1.1.2.2 Подсистема теплоснабжения (САУ Т)
Черта системы теплоснабжения
Для теплоснабжения объектов употребляют утилизаторы и водогрейные котельные установки. Топливом для котельных является природный газ.
Термо сети состоят из систем трубопроводов прямой, оборотной и подпиточной воды, объединяющих котельные, утилизаторы тепла и потребителей, также сетевых, утилизационных и подпиточной насосов с электроприводом, задвижек с дистанционным и ручным управлением.
Для наполнения и подпитки термических сетей употребляется вода из хозяйственно-бытового водопровода. Для подготовки сетевой воды предусматривается система химводоподготовки.
Котельные оборудованы системами учета термический энергии, газа, прохладной и жаркой воды. Котлы-утилизаторы оборудованы местной автоматикой поддержания данного режима и защитой от аварийных режимов, которая заходит в состав автоматики ГПА. Котельные оборудуются системами охранной и пожарной сигнализации, также системой контроля загазованности.
Главные функции САУ Т
Подсистема теплоснабжения обязана реализовывать последующие функции:
формирование на мониторе оператора мнемосхемы теплосети с обозначением рабочих и запасных насосов, котлов, потребителей и другого, также положения основных задвижек;
отображение на мнемосхеме более принципиальных характеристик (температуры,
давления и расхода прямой и оборотной сетевой воды, подпиточной воды, температуры и давления в различных точках теплосети);
отображение на мнемосхеме расположения и состояния местных устройств автоматики котлов, насосов и термических сетей;
аварийная и предупредительная сигнализация появления аварийных и ненормальных режимов;
контроль наличия напряжения на сборках 0,4 кВ котельной и положения вводных выключателей;
дистанционное управление дымососами и дутьевыми вентиляторами;
дистанционное управление сетевыми и подпиточными насосами;
дистанционное управление задвижками с электроприводом, клапанами подачи топливного газа и клапанами-отсекателями;
дистанционное управление запуском и остановом котельных агрегатов и их производительностью;
дистанционное управление приточной и вытяжной вентиляцией, сигнализация положения её частей;
обработка, регистрация и вывод на экран оператора инфы о событиях в текстовой (табличной) форме;
предупредительная сигнализация о дефектах устройств локальной автоматики нижнего уровня;
регистрация событий, предупредительных и аварийных сигналов с присвоением метки времени;
учет потребляемого газа и выработанного тепла;
учет расхода прямой и оборотной сетевой воды, также подпиточной воды;
формирование базы данных, ведение дневной и сменной ведомости, графиков конфигурации текущих характеристик, архива;
работа с архивными файлами;
смерти) состояния аппаратуры и программного обеспечения;
распределение и вывод вышеперечисленной инфы на экран рабочих мест, получение жесткой копии на принтерах рабочих мест;
передача на уровень АСУ-Э инфы о расходе газа, выработанном тепле, расходах и температурах прямой и оборотной сетевой воды.
Система автоматического управления теплоснабжением обязана работать в настоящем масштабе времени во всех эксплуатационных режимах работы системы теплоснабжения.
Для решения обозначенных задач на нижнем уровне должны предусматриваться:
локальные устройства местной автоматики и защиты котельных агрегатов с поочередным интерфейсом для сопряжения с верхним уровнем;
устройства сопряжения с объектами (УСО) для приема дискретных и аналоговых сигналов и передачи управляющих установок с поочередным интерфейсом для сопряжения с верхним уровнем.
состояние устройств технологической защиты термических сетей обязано транслироваться в САУ Т. К таковым устройствам относятся регуляторы давления, редукционные и предохранительные клапаны, клапаны подпора и рассечки сетей на гидравлически изолированные зоны и остальные устройства, препятствующие нарушению термического и гидравлического режима сети и систем теплопотребления.
состояние устройств технологической автоматики термических сетей обязано транслироваться в САУ Т. К таковым устройствам относятся местные регуляторы давления, температуры, расхода, устанавливаемые в узловых точках термических сетей.
Все механизмы и устройства, включенные в контур САУ Т, обязаны иметь возможность местного управления, местные устройства сигнализации положения и переключатель «местное управление — дистанционное управление».
Для стопроцентно автоматических установок теплоснабжения маленький трудности допускается делать облегченные САУ Т с передачей главных характеристик и главных предупредительных и аварийных сигналов на уровень ДП по каналам телемеханики либо контрольным кабелям.
должен быть предусмотрен последовательной либо поочередно-групповой самозапуск ответственных электродвигателей (дутьевых вентиляторов, сетевых и подпиточных насосов) опосля краткосрочных перерывов электроснабжения и их отключение опосля перерыва питания недопустимой по технологии продолжительности. Для обеспечения вентиляции котлов и предотвращения образования взрывоопасной концентрации газа дымососы должны участвовать в самозапуске независимо от продолжительности перерыва питания.
Сетевые и подпиточные насосы должны быть оборудованы устройствами АВР с действием по понижению давления и при выключении пускателя электродвигателя.
1.1.2.3 Подсистема водоснабжения (САУ В) и канализационно-очистных сооружений (САУ КОС)
Черта системы водоснабжения и канализационно-очистных сооружений
Источниками водоснабжения являются 4 артезианские скважины. Насосная станция первого подъема подает воду со скважин на станцию обезжелезивания, с которой вода поступает в два резервуара. С резервуаров вода распределяется пользователям по системе трубопроводов. В системе водоснабжение предусматривается учет расхода воды.
Для отведения промышленных, дождевых и хозбытовых стоков предусматривается система канализационно-очистных сооружений, состоящих из системы трубопроводов сбора стоков, канализационных насосных станций, канализационно-очистных и водоочистных сооружений разной конструкции со сбором условно незапятнанных стоков отвечающих нормам предельно-допустимых сбросов. Обозначенные системы оборудуют местными устройствами автоматики, обеспечивающими непрерывность процесса чистки и сброса очищенных сточных вод (АВР насосов, контроль уровней в резервуарах, сигнализация и др.)
Главные функции систем САУ В
Подсистема обязана реализовывать последующие функции:
формирование на мониторе оператора мнемосхемы систем водоснабжения и КОС с указанием рабочих и запасных насосов, положения основных задвижек, изображением емкостей, резервуаров, фильтров и другого оборудования;
отображение на мнемосхеме более принципиальных характеристик (давлений и температуры воды в узловых точках системы, расхода воды, уровней и температуры воды в резервуарах, перепадов давлений в фильтрах мехочасти);
отображение на мнемосхеме расположения и состояния местных устройств автоматики;
аварийна и предупредительная сигнализация появления аварийных и ненормальных режимов (отключение насосов, понижение давления, пререполнение емкостей и др.);
контроль наличия напряжения на сборках 0,4 кВ насосных станций и положения вводных выключателей;
дистанционное управление насосами (пожарные насосы должны врубаться клавишами конкретно с ДП КС либо расположенными на местности объекта кроме САУ В);
дистанционное управление задвижками с электроприводом;
сигнализация положения частей приточной и вытяжной вентиляции;
обработка, регистрация и вывод на экран оператора инфы о событиях в текстовой (табличной) форме;
предупредительная сигнализация о дефектах устройств локальной автоматики нижнего уровня;
регистрация событий, предупредительных и аварийных сигналов с присвоением метки времени;
учет расхода воды и стоков;
формирование базы данных, ведение дневной и сменной ведомости, графиков конфигурации текущих характеристик, архива;
работа с архивными файлами;
другими словами заключения о сути заболевания и состоянии пациента»>диагностика (процесс установления диагноза, то есть заключения о сущности болезни и состоянии пациента) состояния аппаратуры и программного обеспечения;
распределение и вывод вышеперечисленной инфы на экран рабочих мест, получение жесткой копии на принтерах рабочих мест.
Все механизмы и устройства, включенные в контур САУ, обязаны иметь возможность местного управления, местные устройства сигнализации положения и переключатель «местное управление — дистанционное управление».
Для стопроцентно автоматических установок водоснабжения и КОС маленький трудности допускается делать облегченные САУ с передачей главных характеристик и главных предупредительных и аварийных сигналов на уровень ДП по каналам телемеханики либо контрольным кабелям.
должен быть предусмотрен последовательной либо поочередно-групповой самозапуск ответственных электродвигателей насосов водоснабжения и КОС опосля краткосрочных перерывов электроснабжения и их отключение опосля перерыва питания недопустимой по технологии продолжительности. Пожарные насосы должны участвовать в самозапуске независимо от продолжительности перерыва питания.
Насосы водоснабжения и КОС должны быть оборудованы устройствами АВР с действием по понижению давления либо понижению (увеличению) уровня и при выключении пускателя электродвигателя.
1.1.3 Разработка встроенной автоматической системы управления энергоснабжением для КС-10, КС «Ухтинская»
1.1.3.1 Разработка верхнего уровня АСУ-Э
система управления энергоснабжения разработанная в дипломном проекте создается для управления энергохозяйством КС-10 и КС «Ухтинская». Для реализации предложенной системы создаются диспетчерские пункты и АРМы (рабочие станции):
§ диспетчерская N1 АСУ-Э, размещающаяся в ДП КС (КС-10);
§ диспетчерская N2 АСУ-ЭС, размещающаяся в здании ЭРМ (КС-10);
§ АРМ оператора водопроводных сетей, размещающийся на станции обезжелезивания;
§ АРМ оператора котельной, размещающийся в здании котельной;
§ АРМ оператора КОС;
§ диспетчерская N3 АСУ-ЭС, размещающаяся в здании ЭСН (КС «Ухтинская»);
§ диспетчерская N4 АСУ-ТТ, размещающаяся в здании ЭСН (КС «Ухтинская»).
Встроенная системы управления энергоснабжением КС-10, КС «Ухтинская» представлена на выносном листе 1.
Диспетчерская N1 является самым верхним уровнем автоматической системы управления энергоснабжения. В состав диспетчерской АСУ-Э входят последующие АРМы:
§ АРМ головного оператора электроснабжения, в функции которого заходит контроль состояния электроснабжения КС-10 и КС-Ухтинская, согласование работы диспетчерской N1, N2 и N3. Оператор воспринимает решения по координации работы диспетчерских при ненормальных либо аварийных режимах работы электроснабжения и отвечает за обеспечение непрерывного электроснабжения основного технологического процесса. Также через АРМ головного оператора делается опрос счетчиков АСКУЭ. На АРМе обязана отображаться информация о состоянии главной семы электроснабжения 10 и 0,4 кВ с возможностью управления выключателями 10 кВ, главными выключателями КТП 0,4 кВ, АДЭС. В функции головного оператора также заходит контроль и ограничение действий подчиненных ему АРМов.
§ АРМ оператора ТВС, в функции которого заходит контроль и управление системой тепло- водоснабжения и канализации, согласование работы АРМа оператора водопроводных сетей, АРМа оператора котельной, АРМа оператора КОС. На АРМе обязана отображаться информация о технологических сетях и объектов ТВС (в том числе по утилизаторам и котельной).
Диспетчерская N2 отвечает за электроснабжение КС-10 и состоит из последующих АРМов:
§ АРМ оператора управления системой электроснабжения, предназначен для оперативного управления системой электроснабжения.
§ АРМ инженера-релейщика, предназначен для текущего обслуживания цифровых терминалов РЗА, анализа и разбора аварий, вызова осциллограмм, программирования терминалов;
§ АРМ инженера-программиста, совмещенная с сервером (в составе базисного компа) — создана для общего сопровождения системы, обеспечения ее работы в обычном режиме и технического обслуживания системы.
АРМ оператора водопроводных сетей контролирует работу системы автоматического управления водоснабжения (САУ В). К объектам подсистемы САУ В относятся: артезианские скважины (4 шт.), насосная 1-го подъема, станция обезжелезивания, насосная 2-го подъема, насосная 3-го подъема, внутриплощадные и внеплощадные сети водоснабжения.
АРМ оператора котельной контролирует работу системы автоматического управления теплоснабжения (САУ Т). К объектам подсистемы САУ Т относятся: утилизационные установки, котельная, теплофикационная насосная станции (ТНС-1, ТНС-2), внутриплощадные и внеплощадные сети теплоснабжения.
АРМ оператора КОС контролирует работу системы автоматического управления канализационно-очистных сооружений (САУ КОС). К объектам подсистемы САУ КОС относятся канализационные насосные станции (КНС), внутриплощадные и внеплощадные сети канализации.
Описание диспетчерских N3, N4, располагающихся в здании ЭСН КС «Ухтинская» приводится в п.р. 1.2.
1.1.3.2 Построение верхнего уровня АСУ-Э на базе программно-технического комплекса MicroSCADA
В дипломном проекте предлагается сделать автоматизированную систему управления энергоснабжением на базе технологии MicroSCADA разработанной компании АББ «Чебоксары». Спец система MicroSCADA представляет собой функциональную открытую программно-аппаратную среду для построения автоматических систем контроля и управления распределенными объектами энергетического предназначения.
Выбор конкретно данной системы основывается на последующем: данная система удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к автоматизации энергообъектов, система базирована на современных программно-технических средствах, Компанияпроизводитель имеет долголетний опыт по внедрению таковых систем. Система MicroSCADA является модульной и открытой во всем. Таковая структура имеет огромное количество плюсов:
§ Система быть может сотворена из маленьких приложений и потом, по мере необходимости, равномерно расширена.
§ Может быть внедрение компов различных поколений и различной конфигурации.
§ Все компы имеют однообразный пользовательский интерфейс,
который значительно упрощает расширение системы.
§ Новейшие функции добавляются оперативно, с помощью языка высочайшего уровня (режим on-line).
§ Связь с наружным программным обеспечением ординарна, благодаря понятной спецификации интерфейса.
§ Система может встраиваться с терминалами РЗА (к примеру с Sepam 2000), что дозволяет заавтоматизировать ЦРП-10 кВ используя лишь один контроллер RTU-211.
Составляющие системы MicroSCADA делятся на последующие главные группы:
§ базисные системы;
§ устройства связи NET;
§ Интерфейс Человек-Машинка (Man-Machine Interface=MMI).
Базисные системы
Задачка базисной системы быть может коротко изложена последующим образом: Система собирает из устройств связи с действием в базу данных процесса все данные о процессе средством устройств связи NET. Как следует, база данных процесса (БДП) отражает процесс в настоящем времени. Потом собранная информация распространяется далее, к примеру, для Интерфейса человек-Машинка (MMI), архивации, расчетов, печати и предстоящей передачи в остальные системы. Таковым же образом команды управления, инициируемые, к примеру, оператором из MMI, автоматической функцией либо иной системой, посылаются в устройства связи с действием из БДП средством устройств связи NET.
К базисным системам в разрабатываемой АСУ-Э относятся:
§ базисный комп, расположенный в шкафу сервера АСУ-ЭС в диспетчерской N2;
§ базисный комп, расположенный в шкафу сервера АСУ-ЭС в диспетчерской N3;
§ базисный комп, расположенный в диспетчерской N4;
§ базисный комп, расположенный в диспетчерской N1.
§ АРМ оператора водопроводных сетей, размещающийся на станции обезжелезивания;
§ АРМ оператора котельной, размещающийся в здании котельной;
§ АРМ оператора КОС.
В состав базисных компов включены устройства связи NET. На физическом уровне представляющие из себя платы с ISA-шиной, DCP386i производимые компанией Emulex. Платы имеет свой Intel-машина — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач) (либо вычислительной системы) которое делает арифметические и логические операции данные программкой преобразования инфы управляет вычислительным действием и коор. Связь плат с шиной SPA осуществляется по интерфейсу RS-232. К шине SPA подключаются устройства связи с действием (такие как: терминалы РЗА Sepam 2000, контроллеры RTU-211). системы с SPA-шинами строго базируется на отношениях “ведущий-ведомый” меж устройствами на уровне ячеек, таковыми как контроллеры RTU-211, и ведущим DCP-NET с шиной SPA. Физическая структура шины SPA представляет собой опто-волоконный контур. один SPA-контур (петля) подключается к одной полосы в DCP-NET. несколько SPA-петель могут работать параллельно. Количество ведомых устройств с протоколом SPA, рекомендуемое для всякого контура, зависит от требований к чертам. Для обеспечения наиболее высочайшего быстродействия всей системы в контур будем включать по 5 ведомых устройств.
Все АРМы, базисные системы и принтеры событий верхнего уровня АСУ-Э соединены при помощи локальной сети Ethernet. В качестве сетевых концентраторов употребляются 3Com SuperStack 3. соединение компов АРМов и базисных систем осуществляется по топологии звезда. Для связи меж диспетчерскими употребляется сетевой мост RAD Tiny Bridge, в каком в качестве полосы связи употребляется оптоволоконный кабель.
Интеграция АСУ-Э с уровнем АСУ ТП осуществляется через шлюзовой комп, в каком происходит преобразование протоколов, потому что данные в АСУ ТП передаются по протоколу MODNET. В АСУ ТП из АСУ-Э передается общая информация о состоянии энергоснабжения, а из АСУ ТП в АСУ-Э передается информация о учете тепла, расходе воды с утилизаторов.
MicroSCADA MMI (интерфейс Человек-Машинка), состоящий из так именуемых мониторов, может или размещаться на компе с базисной системой, или рассредоточиваться по локальной сети LAN средством TCP/IP. Это употребляется для сотворения АРМов, которые употребляют разные мониторы и имеют различные права доступа к базе данных. Соединения с удаленными MMI производятся с применением утилит RAS в Windows NT. Таковым образом, используя мониторы, клиентский комп может получить нужные для него данные. к примеру, с АРМа головного оператора ЭС можно получить подборку данных с базисных систем расположенных в различных диспетчерских.
В каждой диспетчерской должен размещаться сервер печати, для фиксации оперативных, предупредительных и аварийных событий на бумаге. Избираем сетевой принтер HP LJ 1300N.
Доступ из базисной системы MicroSCADA к наружным базам данных вероятен с помощью интерфейса SQL/ODBC. Большая часть коммерческих баз данных поддерживает теорию `Open Database Connectivity’ (ODBC) методом установки драйверов ODBC для Windows NT. Наружная база данных находится в базисных компах и отчасти (с целью резервирования) в сервере расположенном в диспетчерской N1 АСУ-Э. Для поддержки SQL/ODBC-соединения введены специфичные функции в язык программирования SCIL.
Интерфейс базисной системы API (Application Programming Interface) обеспечивает интерфейс с высочайшими чертами для обмена данными меж наружным приложением, выполненным с помощью C/C++, и базисной системой MicroSCADA.
Аппаратно-программная реализация устройств связи
Как уже было описано выше, устройства связи входят в состав базисных компов. DCP-NET — это программное обеспечение, работающее со специфическим семейством плат с ISA-шиной, именуемым DCP, Emulex. Задачей DCP-NET является преобразование наружных протоколов, применяемых для связи с устройствами связи с действием, таковыми как терминалы Sepam 2000 и RTU-211, в протокол ACP. Протокол ACP употребляется меж узлами системы MicroSCADA, таковыми как базисные системы и устройства связи NET. Не считая того, DCP-NET поддерживает некие “ведомые” протоколы, которые могут употребляться для связи с системой верхнего уровня.
Для синхронизации системных часов к плате DCP-NET подключены приемники GPS. Точность времени в системе зависит как от точности источника времени (передатчика), так и от точности распространения синхронизации снутри системы. Поддерживаются последующие устройства и протоколы:
В разрабатываемой системе применяется лишь плата DCP386i с 1 MB RAM и 8 RS-232-C каналами.
Наибольшая рекомендуемая скорость поочередной полосы связи на плате DCP — 19,2 кбит/сек. Полная характеризуемая емкость всех плат DCP быть может оценена методом суммирования скорости бит всех поочередных линий. Сумма скорости бит не обязана превосходить 80 кбит/сек для платы DCP386i.
Теория запасных фронтендов значит, что для выполнения одной задачки отводятся два автономных фронтенда с DCP-NET. Одно DCP-NET работает в оперативном режиме (on-line), другое — в режиме резервирования. Вторичное DCP-NET контролирует первичное DCP-NET. В случае нарушения обычной работы в первичном DCP-NET, вторичное DCP-NET выполнит отмену и будет управлять переключателями линий для переключения на свои полосы. Решение о переключении воспринимает приложение системы MicroSCADA. Функция резервирования симметрична, как следует до этого первичное DCP-NET перейдет в режим резервирования, за ранее восстановившись и запустившись. Во время работы, некие событийные данные для RTU-211, использующих протокол RP570, передаются меж 2-мя DCP-NET на событийной базе.
Обычный пакет программного обеспечения приложения подступает для управления запасными фронтендами. Пакет поддерживает переключение как всех DCP-NET, так и одной пары DCP-NET.
В 2-ух запасных автономных фронтендах, каждое DCP-NET обязано связываться по поочередной полосы для передачи данных о событиях.
Компонент системы MicroSCADA MMI (Интерфейс Человек-Машинка)
Интерфейс человек-Машинка (Man-Machine Interface) системы MicroSCADA состоит из так именуемых MicroSCADA-мониторов. Мониторы выдаются как окна в системе окон. MicroSCADA-монитор постоянно подсоединяется к базисной системе, в какой размещаются изображения и диалоги, выдаваемые на монитор. Мониторы могут работать локально, на дисплее, связанном с базисным компом, либо они могут быть распределены по локальной сети LAN. Не считая того, MicroSCADA-мониторы могут работать дистанционно, к примеру, на терминалах, присоединенных через модем к базисной системе.
Есть две группы MicroSCADA-мониторов, а конкретно Visual SCIL мониторы, именуемые дальше VS-мониторами, и X-мониторы. X-мониторы базируются на эталоне X-Window. Графическое функционирование, поддерживаемое X-мониторами, представляет собой графические примитивы, такие как полосы, окружности и прямоугольники, и OSF/Motif widget.
VS-мониторы поддерживают такие же графические примитивы, что и X-мониторы. Не считая того, VS-мониторы поддерживают согласованность графических объектов с Windows 95. Эти графические объекты, именуемые Visual SCIL-объектами, представляют собой клавиши, стрелки для перелистывания страничек, спиннеры и панели меню. VS-мониторы могут работать локально, используя местный графический интерфейс Windows, либо они могут быть переданы на операторские рабочие места средством X-Window. Функционирование локальных и удаленных VS-мониторов идиентично.
свойства базисной системы MicroSCADA
Свойства базисной системы в главном ограничиваются последующими факторами:
§ мощность центрального микропроцессора (ЦПУ);
§ размер физической памяти ОЗУ;
§ время доступа к диску.
Для обеспечения удовлетворительных черт системы нужно учесть последующее:
Постоянно, когда приложение просит интенсивных вычислений либо содержит много графики, выбирается ЦПУ с высочайшими чертами. Большая скорость событий из процесса также просит ЦПУ с высочайшими чертами. Также могут употребляться многопроцессорные компы для улучшения черт.
В разрабатываемой системе нужен достаточный размер памяти ОЗУ для большенный конфигурации (к примеру, для огромного количества мониторов либо большенный базы данных в приложении). Невзирая на то, что Windows NT поддерживает теорию виртуальной памяти (блоки памяти могут размещаться в ОЗУ либо на диске), недочет памяти может вызвать интенсивную перезапись блоков памяти меж ОЗУ и диском и, таковым образом, понизить свойства системы.
Также в компе нужен диск с высочайшими чертами, если приложение содержит в себе интенсивную отчетность либо имеет огромную скорость поступления из процесса событий, которые должны быть сохранены на диске.
Базисная система может запускать в параллельную работу несколько приложений. Невзирая на то, что в одной базисной системе можно изменять до 99 локальных либо наружных приложений, имеются практические ограничения из-за ограничений мощности компов и виртуальной памяти. По данной же причине, количество сразу открытых в системе MicroSCADA окон ограничивается вероятными ресурсами, невзирая на то, что в одной базисной системе можно изменять до 50 мониторов MicroSCADA.
На базе требований к базисным системам MicroSCADA избираем АРМы и базисные компы со последующими чертами:
§ Операционная система: Microsoft Windows NT.
§ Доп программное обеспечение: Hummingbird eXceed требуется в качестве Х-сервера для компа с базисной системой каждый раз, когда система содержит в себе распределенный MMI. Hummingbird eXceed, инсталлированный на компе с базисной системой, делает наиболее комфортным процесс открытия окон системы MicroSCADA на рабочих станциях в сети LAN.
§ Аппаратное обеспечение: Индивидуальный комп с микропроцессором Intel Pentium-3 1200 МГц, размер ОЗУ — 128 MB, устройство звуковой аварийной сигнализации Flytech, плата Emulex DCP (лишь для базисных систем), твердый диск Maxtor 541X емкостью 10GB. Монитор 17” Самсунг 753S (1280×1024-65Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)), мышь, клавиатура, CD-ROM для установки программного обеспечения, дисковод 3.5”/1.44 MB, сетевая плата 3COM 980 TX PCI.
Аппаратная конфигурация компов под АРМы и базисных компов завышена, потому что для обычной работы системе MicroSCADA требуются комп на уровне 120 MГц Pentium микропроцессора с объемом ОЗУ — 64 MB. Этот выбор связан с резвым развитием компьютерных и программных средств и низкой стоимостью девайсов. В процессе использования системы MicroSCADA вероятны подмены программного обеспечения на наиболее новейшие версии требования к работе которых будут выше.
Перегрузка на автоматическую систему при связи базисных компов с устройствами нижнего уровня
загрузка системы связями с действием является значимым фактором, влияющим на свойства системы. Время ответа обычно не зависит от количества определенных объектов. Наиболее принципиальным фактором является скорость поступления событий.
Скорость безпрерывно поступающих событий обязана быть сохранена на таком уровне, чтоб система могла принять и выдать на экран событие. Особенное внимание обязано быть уделено настройке зоны нечувствительности значений аналоговых измерений, потому что очень малые зоны нечувствительности приводит к высочайшей непрерывной загрузке системы.
При перегрузке свойства системы временно понижаются до уровня, ниже обычного. Система имеет некое количество буферных очередей для управления перегрузками. Если перегрузка сохраняется так длительно, что очереди системы начинают переполняться, то ядро системы MicroSCADA будет автоматом пробовать понизить скорость входящих данных из процесса, чтоб не утратить действия.
Ядро системы MicroSCADA может управлять огромным количеством обновлений значений в секунду. Но, полное выполнение зависит от действий, привязанных к обновлению, таковых как печать, регистрация предыстории и т.д. Обновление объекта без сопутствующих доп действий вызывает минимальную загрузку системы. Обновление объекта с прямыми парными действиями, таковыми как активизация аварийного сигнала, регистрация предыстории, генерация событий для обновления MMI, очередность для выполнения канала событий и т.д., вызывает наиболее сильную загрузку системы.
Деяния, выполняемые в порядке очередности, такие как выполнение канала событий и генерация печати, производятся как фоновые (исходя из убеждений связи с действием) задачки и не влияют на свойства связи с действием до того времени, пока очередь не заполнена. Но, выполнение канала событий может добиваться определенного количества времени, зависящего от того, какие SCIL-программы и т.д. производятся. Функции управления критичностью по времени не должны быть интегрированы в каналы событий.
синхронизация автоматической системы по времени
Синхронизация системы по времени значит, что внутренние часы компонент системы (базисных систем, устройств связи NET и автономных фронтендов) синхронизируются взаимно либо наружным источником времени. Обычно, погрешность внутреннего системного времени зависит от свойства распространения синхронизации снутри системы. Абсолютная погрешность системного времени зависит как от внутрисистемной погрешности времени, так и от погрешности источника времени. Наружным источником времени быть может, обычно, один из последующих:
§ GPS (Global Positioning System), обычно употребляются для навигации, базирующейся на спутнике
§ радио передатчики для синхронизации часов, такие как DCF 77 пр-ва Frankfurt, Germany
§ система верхнего уровня, к примеру, система управления сетями
В разрабатываемой системе применяем в качестве наружного источника времени систему GPS, потому что является в истинное время надежной и обширно используемой в индустрии для получения сигналов четкого времени.
Приемник GPS 166 соединяются с системой MicroSCADA по поочередному порту с DCP-NET.
структура программного обеспечения
Программное обеспечение (ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств)) в системе MicroSCADA быть может разбито на последующие уровни: операционная система, ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) платформы и ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) приложения. Для базисной системы MicroSCADA уровни могут быть наиболее буквально описаны как операционная система, ядро системы MicroSCADA и приложения системы MicroSCADA. Операционная система совместно с ядром системы MicroSCADA сформировывают платформу для приложений.
Операционной системой в базисной системе MicroSCADA версии 8.4.1 является Windows NT.
Ядро системы MicroSCADA является программным обеспечением платформы, которое идентично для всех установок одной и той же версии системы MicroSCADA. Оно не владеет качествами, специфическими для заказчика либо специфическими для области внедрения. Оно предоставляет всесторонний сервис для подготовки приложений, нацеленных под требования заказчика.
Ядром является программное обеспечение настоящего времени для нескольких действий. Несколько приложений системы MicroSCADA могут сразу работать в верхней части ядра. Ядро снабжает каждое приложение структурами баз данных, механизмами управления базой данных и функциями управления файлами. Система изображений и диалогов с надлежащими инструментами является базой пользовательского интерфейса приложения. язык программирования SCIL является главным обслуживанием, который обеспечивается ядром. SCIL-программы могут работать в изображениях, диалогах и командных процедурах и могут активизироваться, к примеру, оператором, событиями из процесса либо повторяющимися сигналами времени. Ядро дает интерфейс для программирования приложения с целью получения функций в виде отдельных программ.
1.2 Разработка автоматической системы управления электроснабжением КС «Ухтинская»
1.2.1 Цель сотворения АСУ-ЭС
Целью разработки является создание встроенной АСУ ТП, объединяющей в единое целое АСУ электронной и теплотехнической частей электростанции, подсистему электроснабжения объектов КС, чтоб обеспечить устойчивую работу электростанции, объектов электроснабжения КС «Ухтинская» и прилегающего энергорайона в обычных, аварийных и опосля аварийных режимах.
Для заслуги обозначенной цели АСУ ТП обязана решить задачки:
§ обеспечения обмена информацией в настоящем масштабе времени меж уровнями и подсистемами АСУ ТП и системой управления КС «Ухтинская»,
§ увеличения надежности и экономичности работы оборудования за счет оптимизации технологических действий, сокращения времени обнаружения дефектов за счет диагностики и инфы о отказах, уменьшения времени простоев оборудования опосля аварийных остановов и в ремонте,
§ улучшения критерий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет увеличения информированности о ходе технологических действий и работе оборудования, свойства формирования и анализа оперативной и архивной документации,
§ обеспечения высочайшего уровня автоматизации контроля и управления технологическими действиями и защиты оборудования за счет высочайшей надежности АСУ ТП на базе микропроцессорной техники.
1.2.2 Короткая черта объектов автоматизации
Объектами управления и контроля АСУ ТП ЭСН являются последующие главные группы оборудования:
§ 6 многофункциональных групп оборудования локальных энергоблоков на базе газотурбогенератора ГТГ-1800 и трехфазных синхронных генераторов с выходным напряжением 10,5 кВ,
]]>