Системи за дистанционно управление в електрическите уредби

На тема:

Георги Иванов Бакалски ас. Десислав Тодоров

Фак. № 92011788

София, 2007г.

І.Класически системи за дистанционно управление............................... 3

дистанционното управление.............................................................. 31

ІV. Изводи и препоръки………………………………………………………. 67
Списък на използваните съкращения……………………………………… 68
Списък на използваната литература…………………………………….... 70

І.Класически системи за дистанционно управление:
Функционално-технологични подсистеми
Системите за управление на електрическите централи и подстанции представляват комплекс от технически средства за водене на техните технологични процеси при всички режими с определени технико-икономически показатели. Те определят структурата на взаймодействие на оператора с обекта чрез разполагаемите технически средства. Следователно ефективността на системата за управление зависи главно от два фактора - индивидуални качества на човека и технически показатели на обекта.

Системите за оперативно управление създават следните възможности:

- свързване на енергийните съоръжения възли и уредби в единният и непрекъсваем технологичен процес;

- удобства за централизирано управление с незначителен брой на персонала;

- безопасност на управление на енергийните съоръжения и уредби с високи параметри и неблагоприятна околна среда;

- бързодействие и достатъчна мощност за управление на големи и сложни енергийни съоръжения и уредби.

Системите за управление имат две основни функции - информационна и командна, които се реализират чрез следните функционално-технологични подсистеми:

1.Информационна подсистема, която извършва събиране, обработване, съхраняване, предаване и представяне на необходимата техническа и икономическа информация за работата на електрическите централи и подстанции. За целта се контролират технологичните процеси и енергийните съоръжения чрез многобройни и всеобхватни измервания. Контролът бива два основни вида – неелектрически и електрически. Неелектрическият контрол се разделя на: топлотехнически контрол на АЕЦ и ТЕЦ , ядрено – физичен контрол на АЕЦ и радиационен контрол на АЕЦ. Електрическият контрол следи величините: напрежение, ток, мощност, енергия, и честота.

2.Командна подсистема, която позволява дискретно привеждане в действие на електрическите задвижвания към техническите съоръжения, които са териториално разпръснати в електрическите централи и подстанции.

Koмандваните съоръжения се разделят на две групи:

- комутационни електрически апарати, чрез които се управляват - основните електроенергийни съоръжения, машинните агрегати за собствени нужди и спираща апаратура;

- регулиращи устройства – регулатори за напрежение и за скорост, регулираща арматура и др..

Командването в електрическите централи и подстанции бива ръчно и автоматично. Ръчното командване се изваршва от операторите, а автоматичното – от специални автоматични устройства.

3.Регулираща подсистема, която е предназначена за непрекъснато поддържане на оптимални условия за протичане на технологичните процеси. Тази подсистема изпълнява две основни функции. Поддържане на определени параметри и величини на необходимите нива или с оптимални стойности и изменение на регулируемите величини в съответсвие с други величи или по определени закони.

Функциите на регулиращата подсистема се осъществяват чрез автоматични електронни, пневматични и хидравлични регулатори, които се разделят на четири групи:

- отговорни – осигуряват надежноста на основните съоръжения;

- режимни – чрез тях се постига нормално протичане на технологичните процеси;

- пускови - служат за пускане на агрегатите с определени параметри;

- местни – с тях се регулират спомагателните уредби и съоръжения.

4.Защитно-блокираща подсистема, която предпазва техническите съоръжения и персонала в електрическите централи и подстанции при нормални и аврийни режими. Тя съдържа две съставни части защити и блокировки.

Защитите са последната стрепен на системата за управление. Те заработват при нарушаване на технологичните процеси и при неизправност на технологичните съоръжения, когато регулиращата подсистема не успява да поддържа работните режими на уредбите. Тяхното автоматично действие се свежда до отделяне на неизправните съоръжения чрез следните мероприятия:

- изключване на единични съорижения;

- разтоварване и пълно спиране на съоражения, блокове и уредби;

- включване на резервни съоръжения;

- въвеждане на системите за безопасност на АЕЦ.

За надежното действие на защитите се предвижда тяхното резервиране.

Обемът на защитите се определя от конструктивните особености на техническите съоръжения.

За безопасност, надежност и икономичност в електрическите централи и подстанции се предвиждат многобройни и разнообразни блокировки между взаимно сварзаните технически съоръжения в технологичния процес. Те служат за предотвратяване на неправилни операции при управлението, с което се предпазват съоръженията и персонала и се облекчава воденето на технологичния процес. За целта при командването на някои съоръжения се спазва строга последователност, като се отчитат редица технически условия и изисквания.

Логиката на бокировките зависи от технологичните схеми и режими и от конструкциите на техническите съоръжения.

5.Сигнална подсистема, която представя информация за нормално и неизправно състояние на техническите съоръжения и на технологичните процеси. Тя е изходна база за командната подсистема и има две основни функции:

- да подава общи звукови сигнали чрез електрически сирени и звънци, които привличат вниманието на операторите при поява на неизправности;

- да показва причините за настъпилите неизправности и нормалното състояние на съоръженията чрез индивидуални оптични сигнали, които биват светлинни и апаратни.

Индивидуалните сигнали се различават по цветове, които имат кодово предназначение:

- червеният цвят действува за увеличаване на напрежението и фиксира включено положение на съоръженията, неизправности, опасности и др.;

- зеленият цвят предизвиква успокоение и указва изключено състояние на съоръженията, нормална обстановка и др.;

- жълтият цвят служи за съобщения, уведомяване и др..

а) в зависимост от функционалното предназначение:

- за измерване;

- за командване;

- за блокировки;

- за сигнализация;

- за релейна защита;

- за автоматизация.

б) според източниците на захранване:

- токови вериги;

- напрежителни вериги;

- оперативни вериги;

в) по общо предназначение:

- принципни;

- монтажни;

- пълни.

- за постоянно и изправено оперативно напрежение;

- за променливо оперативно напрежение;

д) в зависимост от изобразяването на принципните и пълните схеми:

- съвместни;

- разгънати.

Разделянето на вторичните схеми по функционално предназначение отговаря на функционално-технологичните подсистеми за управление.

Токовите вериги се захранват от вторичните намотки на токовите измервателни трансформатори. Към тях се свързват последователно токовите намотки на следните технически средства:

- измервателни апарати - амперметри, ватметри, варметри, електромери за активна и реактивна енергия, телеизмерителни устройства, осцилографи и др.;

- релейни защити – максималнотокови, токови отсечки, диференциални, дистанционни, земни и др.;

- автоматични устройства – АРВ на генераторите, автоматично регулиране на мощностните потоци, устройство за резервиране на отказа на прекъсвачите, противоаварийна автоматика и др.;

- захранващи изправителни блокове за оперативно напрежение.

В зависимост от броя, мощността, необходимата точност и месторазположението на техническите средства, техните токови намотки се разпределят към един или няколко токови трансформатора, като се сварзват последователно към съответните вторични намотки, за да се получат затворени контури.

Напрежителните вериги се захранват от вторичните намотки на напрежителните измервателни трансформатори. Към тях се включват напрежителните намотки на следните технически съоръжения:

- измервателни апарати – волтметри, честотометри, ватметри, варметри, електромери за активна и реактивна енергия, телеизмервателни устройства, осцилографи и др.;

- релейни защити – посочна, дистанционна, максимално токова с пускане по минимално напрежение и др.;

- автоматични устройства – АПВ, АВР, АРВ, АЧР, АРН и др.;

- специални устройства – синхронизиращи, блокиращи, захранващи изправителни блокове за оперативно напрежение и др.

Оперативните вериги се захранват с постоянно, изправено и променливо оперативно напрежение от специални източници. Към тях се отнасят:

- командните вериги на комутационните апарати, прекъсвачи и разединители за високо напрежение и автоматични прекъсвачи и магнитни пускатели за ниско напрежение;

- оперативните вериги на релейната защита и автоматиката, на които пусковите органи са свързани към токовите и напрежителните измервателни трансформатори;

- веригите за сигнализация;

- веригите за блокировки.

Източниците на оперативно напрежение трябва да имат висока надежност за захранване при всички режими на електрическите централи и подстанции. За целта се използват следните видове източници:

- за постоянно напрежение – акумулаторни батерии;

- за изправено напрежение – силови изправителни устройства и захранващи блокове, които се включват към токовите и напрежителните измервателни трансформатори и към трансформаторите за собствени нужди;

- за променливо напрежение – токови и напрежителни измервателни трансформатори, трансформатори за собствени нужди и предварително заредени кондензатори.
Основни принципи за структуриране на вторичните схеми
Системите за управление играят важна роля за надежната, безопасната и икономичната работа на електрическите централи и подстанции, поради което техните вторични схеми трчбва да се разработват и изпълняват с особено внимание и отговорност. С нарастване на единичната мощност на енергийните съоръжения и на електрическите централи и подстанции все повече се усложняват вторичните схеми. Затова се налага те да имат висока експлоатационна надежност, която се постига при спазване на следните принципи за изграждане на тяхната структура:

1.Използване на надежни независими източници за електрозахранването на системите за управление;

2.Избиране на надежни централизирани електрически схеми с дълбоко секционоране на захранващата мрежа при осигуряване на работно и резервно електроснабдяване на всяка секция;

3.Максимална автономност на функционалните подсистеми, при което неизправностите в една подсистема не нарушават работата на останалата част от системата за управление;

4.Пълно разделяне на вторичните схеми за управление на отделните монтажни единици, при което повредите в управлението на една монтажна единица не смущават нормалната работата на другите основни енергийни съоръжения;

5.Непрекъснат контрол за изправността на вторичните схеми, който обхваща главно командните вериги за включване и изключване на комутационните апарати и изолацията на оперативните вериги;

6.Максималната яснота на построяване на схемите за бързо ориентиране и лесно откриване на неизправностите и грешната работа в нормални и аварийни режими;

7.Възможност за проверка на състоянието на вторичните схеми по функционалнно предназначение в рамките на отделните монтажни единици или на цялата електрическа централа или подстанция ;

8.Предвиждане на необходимите защитни съоръжения за максимална локализация на неизправностите и за сигнализация при заработването им чрез сигнални контакти;

9.Недопускане на фалшиви вериги, които водят до неправилна работа на системата за управление.

Структурата на вторичните схеми се определя от следните фактори:

- тип, мощност, сложност, режими и системи за управление на елктрическите централи и подстанции;

- брой и вид на източниците на захранване;

- брой на вторичните секции и начини за тяхното работно и резервно захранване;

- брой, мощност и териториално разположение на техническите средства.
Управляващи сигнали
Управляващите сигнали са функционално-технологична основа за действие на системата за управление. Всеки подаван сигнал преминава през следните три етапа: формиране от източник, предаване чрез електрическа верига и междинни устройства и приемане от приемник.

Източниците за формиране на управляващи сигнали биват два вида. Ръчни към тях спадат командни ключове, бутони и др. и автоматични, обхващащи измервателни трансформатори, релетата за защита и автоматика, сигналните устройства на комутационните апарати и др.

Междинните устройства служат за предаване на управляващи сигнали според отделните функционално-технологочески условия за действие на подсистемите за управление. Тук спадат различните релета, магнитните пускатели и др., които изпълняват следните функции: усилване на управляващите сигнали за мощни приемници, размножаване на контактите на източниците когато един приемник действува на няколко приемника и създаване на временни характеристики чрез преобразуване на управляващите сигнали.

Приемниците се явяват електрическите задвижвания на комутационните и регулиращите съоръжения, измервателните и сигналните апарати и др. Те заработват от управляващите сигнали и извършват определени действия: операции с комутационните апарати, показване на информацията от измервателните апарати, подаване на сигнали от сигналните апарати и т.н.

Управляващите сигнали се класифицират по следния начин:

а) според броя на източниците и приемниците на даден сигнал:

- еднообектни – на всеки сигнал отговаря по един източник и приемник;

- многообектни – един сигнал се формира от един източник за няколко приемника и обратното – даден сигнал се подава от няколко източника за един приемник;

б) според метода на снемане:

- с ръчно снемане;

- с автоматично снемане;

в) в зависимост от наличието на междинни приемници:

- преки;

- косвени;

г) според времето на предаване:

- без времезакъснение;

- със времезакъснение;

д) съгласно времетраенето на действие върху приемника:

- кратковременни;

- продължителни;

- ограничено продължителни;

- пулсиращи;

е) според начина на подаване на многообектните сигнали:

- едновременни;

- последователни.


Подаване на управляващи сигнали
За заработване на приемника е необходимо към него да се приложи достатъчно по стойност и продължителност управляващо напрежение. Надежността на действие на системата за управление се повишава при включване на източника между положителния полюс и приемника, на който другият край е свързан с отрицателния полюс. Когато не се спазва това условие, приемникът може да не заработва правилно или да блокира при земно съединение.

В електрическите централи и подстанции се прилагат следните начини за подаване на управляващи сигнали:

1.Включване на контакта на източника G1:1, който е свързан последователно с приемника В1. Това е най-често срещтания метод за управление на комутационни електрически апарати с общ контрол на командните вериги.

3.Изключване на контакта на източника G1:1, шунтиращ приемника B1. Тук добавъчният резистор R1 предотвратява късото съединение при включен контакт на източника. Тази схема се използва при сигнална подсистема за управление.

ІІ. Системи за автоматизирано управление на електрически уредби:

SICAM PAS (Power Automation System) може да покрие всички изисквания, на разпределителната система за контрол на подстанцията - и сега и в бъдеще също. SICAM PAS представлява отворена система, т.е. освен да осигурява процесите за трансфер на стандартизираните данни, тя притежава потребителски интерфейси за интеграцията на специфични системни задачи.

SICAM PAS спокойно може да бъде интегрирана във вече съществуващи системи и също да бъде използвана за системна интеграция. Със съвременната си диагностика, тази система постига оптимална поддръжка и експлоатация на съоръженията.

SICAM PAS е ясно структуриранa и надежднa, благодарение на нейната открита, напълно документирана и тествана система.

Архитектурната структура на системата изглежда така:



Приложение и функции на SICAM PAS системите:

• 
  SICAM PAS е подходящa за управление на подстанцията не само от компютъра в станция, но също в комбинация с други SICAM PAS системи или управляващи отдели на станцията. Комуникацията в тази мрежа е основана на мощна локална интернет мрежа.
  
• 
  С нейните отличителни черти и модулна разширимост, SICAM PAS има широк диапазон на приложения и поддържа шорокообхватни системни конфигурации. Разпространените на големи територии SICAM PAS системи работят едновременно на няколко компютъра.
  
• 
  SICAM PAS могат да използват съществуващи хардуерни компоненти и стандарти за комуникация, както и техните връзки.
  
• 
  SICAM PAS контролират и регистрират данните за процесите на всички устройства на подстанцията, в областта поддържаща протоколите за трансфер на данните.
  
• 
  SICAM PAS е вход за комуникация. Ето защо е необходим само един сигнал до по-горно ниво на центъра за комуникация.
  
• 
  SICAM PAS опростява инсталацията и настройката на нови устройства, благодарение на своя интуитивен потребителски интерфейс
  
• 
  SICAM PAS ситемите се харектеризират с тестващи и диагностични функции
  

SICAM PAS работи c хардуер, който е съвместим с Misrosoft Windows 2000, Windows XP Professional and Windows XP embeddеd operation systems. Преимуществата на тази платформа са ниски цени на хардуера и софтуера, лесно боравене със системата, мащабируемост, гъвкавост и постоянно достъпна поддръжка.

Работата, комуникацията и годността могат да се подобрят чрез разпределяне на приложенията на няколко компютъра с помоща на мощна система за разпределяне на данните в реално време.

Системата е създадена, така че да събира ,записва,класифицира и подрежда цялата база данни.

Функцията на SICAM PAS за нормализация на данните допуска такива превръщания като филтриращи измервания, прагови изчисления и изработване на линейни характеристики.

SICAM PAS CC се използва за визуализация на процеса. Специално проектирана за автоматизацията в енергетиката, тя помога за оптимизиране на процеса на управление. Това осигурява бързо въвеждане в съдържанието и несъмнено подреден дисплей на експлоатационните състояния на системата.

SICAM PAS CC се базира на SICAM WIN CC, която е добре позната в индустриалната автоматизация.

Протоколите за комуникация, които SICAM PAS поддържа са:

• 
  за контролнния комуникационен център: IEC 60870-5-101,
  

- за комуникация с IED и подстанцията: IEC 61850, IEC 60870-5-101, IEC 60870-5-103, PROFIBUS FMS

Изискванията за икономическа ефективност, намален престой и осведоменост за разрастването поставя нови стандарти за тези системи: ефективност, надеждност и пригодност.

Централното следене и управление на система разположена над обширни географски области, обединени с бърза реакция при неизправност са условията, чрез които се намаляват разходите.

Системата за автоматизация трябва да придобива и оценява широк диапазон подробно описана информация в реално време, дори при нормална работа.

В случай на ненормална работа, ще е нужна допълнителна информация за да се вземе бързо решение за отстраняване на повредата.

SICAM SAS е системата за контрол и защита на подстанции, която предоставя системно решение за ефективна реализация на тези функции. SICAM SAS е замислена като отворена система, за да предоставя елементарни интерфейси основани на международни стандарти за интеграцията на различни IED типове или нови комуникационни протоколи, както и интерфейси за реализация на специфични автоматизационни функции.

Архитектурната структура на SICAM SAS е показана на фиг.1:

SICAM CS представлява контролерът на подстанцията и може да бъде разгледан като "сърцето" на SICAM SAS системата за контрол и защита на подстанция. Той комуникира с центрове за системен контрол на по-високо ниво и по време на работа действа заедно с разнообразните интелигентни електронни устройства на подстанцията.

SICAM SC обединява специфичните функции на периферно устройство с многостранността на програмируемaта система за автоматизация на физически разпръснат процес на автоматизация. Ефективното системно решение е основано на системата за автоматизация SIMATIC 400, с нейните многобройни средства за свръзка.

В допълнение към централно събраната информация на SICAM SC, връзка на IEDs позволява достъп до обширна и подробна информация за подстанцията.

Фиг.1

В системата за контрол и защита на подстанция SICAM SAS, цялата информация oт устройствата може да бъде оценена, комбинирана логично и препредадена през връзки за стандартна комуникация към центровете за системен контрол подлежащ на по- висше нареждане.

SICAM WinCC e системата за визуализация на процеса с индивидуално конфигурируеми графични демонстрации на подстанцията. Тя оформя интерфейсът с управляващият системата персонал. Мониторите позволяват на операторът да наблюдава процесът и да се намесва, когато е необходима корекция.

Операторът има достъп не само до текущи данни, като показания за контролиране на статуса на състояниянието или измерени стойности, но може също така да оцени архивирани данни в графична или таблична форма. Така се получава изчерпателна картина за състоянието на подстанцията.

Във функциите на системата SICAM SAS се влкючва следното:

• 
  управление и следене на процесa от средствата на напълно графичния системен интерфейс на SICAM WinCC;
  
• 
  Непряк контрол и наблюдаване на подстанцията от центърът за диспечерско наблюдение с помощта на осигурен протокол за комуникация (IEC 60870-5-101);
  
• 
  Свободно конфигурируеми функции за автоматизация;
  
• 
  Хронологично архивиране и обработване на данните;
  
• 
  Оборудване за многостранна комуникация през различни средства за предаване;
  
• 
  Предварителна обработка и компресиране на наличните данни от процеса;