Разработка системы автоматического управления трансформаторной подстанцией

МИНИСТЕРСТВО  ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

     ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Направление - 220201 «Автоматизация и управление» 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

на тему: Разработка системы автоматического  управления

трансформаторной подстанцией 
 
 

Выполнил: ст. гр. УиТСз-05-1, Зайцев Н.Н.                                  (подпись)                   

Проверил к.т.н: д-нт ККС Фомин В.В.                                           (подпись)               

 
 
 

                                           Тюмень  2011 

     Содержание 

Постановка задачи

Введение

1.Описание технологического  процесса. Объект и его алгоритмы.

2.Выбор технических средств автоматизации

         2.1 Выбор измерительных приборов и исполнительных механизмов.

            2.2 Выбор модулей Вх/Вых 1746, контроллера, шасси, блока питания.

Заключение

Приложение№1

Приложение№2

Приложение№3

Приложение№4

Список использованных источников 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Постановка  задачи

     Разработать автоматизированную систему управления трансформаторной подстанции. Система должна позволять вести мониторинг в реальном времени таких параметров как: токи, напряжения, мощности вводных и отходящих фидеров, положение двери, температуры, положение автоматических выключателей. Так же позволяла дистанционно включать и отключать автоматические выключатели. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Автоматизированная  система — система, состоящая  из персонала и комплекса средств  автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций. Автоматизированная система — это организованная совокупность средств, методов и мероприятий, используемых для регулярной обработки информации для решения задачи.

     Главной целью создания АС является не упрощение, но категоризация и стандартизация автоматизируемого процесса, что позволяет обеспечивать стабильность работы системы, прозрачность её контроля и анализа слабых мест и основания для её развития либо свёртывания (списания, замены).

     В случае правильной автоматизации деятельности организаций, она упрощает принятие решений и уменьшает требуемое время для решения проблем для руководителей любого уровня. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                    
 
 
 
 

1.Описание технологического процесса. Объект и его алгоритмы. 

     Структурная схема автоматизированной системы  контроля в системе трансформаторных подстанций

 

     Трансформаторная  подстанция - это электроустановка, предназначенная для преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока и распределения  электроэнергии. Обычно она состоит  из силовых трансформаторов, распределительного устройства, устройства автоматического управления и защиты, а так же вспомогательные сооружений. Однолинейную схему энергоснабжения ТП см. в приложении №1

     Диспетчерский пункт (ДП), центр системы диспетчерского управления, где сосредоточивается информация о состоянии производства. Размеры и оснащённость ДП зависят от вида и характера контролируемых процессов и объектов управления. На ДП энергосистемы основное значение имеют автоматическая сигнализация и измерения, требующие непрерывного наблюдения.

     Диспетчеризация направлена на обеспечение равномерности  загрузки всех звеньев предприятия, непрерывности, ритмичности и экономичности  выполнения всех процессов основного  производственного цикла, бесперебойной  работы вспомогательных и обслуживающих участков. В задачу ДП входит регулирование процесса производства с целью восстановления действующих или установления новых пропорций и ритма работы предприятия. ДП охватывает контроль и управление технологическими процессами, контроль и оперативное распределение энергетических ресурсов. ДП в энергетике осуществляет оперативное управление электростанциями, подстанциями, линиями электропередачи и отдельными крупными установками потребителей. Диспетчерская служба призвана обеспечить бесперебойность и надёжность работы энергосистемы, распределение электроэнергии в соответствии с графиком нагрузки, поддержание установленных для энергосистемы параметров (ток, напряжение, частота в электросети, температура внутри ТП). Алгоритм работы АСУ ТП см. в приложении 2.  Функциональную схему см. в приложении №4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Выбор технических средств автоматизации

2.1 Выбор измерительных приборов и исполнительных механизмов.

     Для измерения напряжения вводных и  отходящих фидеров выбираем преобразователь  измерительный типа Е4855В. Преобразователь  предназначен  для  линейного  преобразования  междуфазных  напряжений  в  трех проводных ,  четырех проводных  электрических  сетях  трехфазного  тока  частотой 50  Гц  в  три унифицированных выходных сигнала постоянного тока с диапазоном изменения от 4 до 20 мА.

       Преобразователь может применяться   в  системах  диспетчерского  управления  объектов  электроэнергетики   и  различных  отраслей промышленности.

 
 
 
 
 

      Для измерения токов отходящих фидеров  выбираем преобразователь измерительный  типа Е854/6 ЭС . ПИ имеет три выхода и предназначен для преобразования переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока с диапазоном изменения от 4 до 20 мА.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Для измерения температуры в помещении  трансформаторной подстанции выбираем датчик температуры типа ТСПУ 055. Датчик измеряет температуру в диапазоне от -50 до +50 градусов по Цельсию и имеет выход с унифицированным токовым сигналом постоянного тока от 4 до 20мА.

 
 

      На  вводах №1 и №2 установим датчики  тока короткого замыкания и датчики  мощности. ДМ типа Е849/10ЭС-Ц  предназначенный  для линейного преобразования входного сигнала активной и реактивной мощности в два унифицированных токовых сигнала с диапазоном от 4 до 20 мА.  

ДТ к.з  типа Е854 М/2С с диапазоном выходного сигнала от 4 до 20 мА.

      В качестве исполнительных механизмов установлены  автоматические выключатели типа Э06С  и Э06В с функцией дистанционного управления (выбираем тип в зависимости от номинального тока отходящего фидера).

      Таблицу КИПиА см. в приложении №3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2.2 Выбор модулей Вх/Вых 1746, контроллера, шасси, блока питания.

      Выбираем  процессор SLC 5/05  (1747-L553) с потребляемой мощностью 1А по шине 5В. Для получения данных телеметрии и управления нам понадобиться:

-28 дискретных  входов;

-92 аналоговый  вход;

- 27 дискретных  выходов.

      Дискретные  входы нам понадобятся для  мониторинга состояния положения  автоматических выключателей и контроля состояния входной двери.

      Аналоговые  входы нам понадобятся для  мониторинга текущих величин  токов, напряжений, мощностей по всем отходящим фидерам, а так же для  контроля температуры внутри трансформаторной подстанции.

      Дискретные  выходы нам понадобятся для включения и отключения автоматических выключателей.

      Таблица адресации ввода-вывода см. в приложении №5.

   Для обеспечения  кол-во дискретных входов выбираем  модуль 1746 IM16 в кол-ве 2 штук.

      Для обеспечения кол-ва аналоговых входов выбираем модуль 1746-NI16I в кол-ве 7 штук.

 

      Для обеспечения кол-ва дискретных выходов  выбираем модуль 1746 OA16 в кол-ве 2 штук.

 
 
 
 

      Для обеспечения кол-ва разъемов под  модули ввода-вывода выбираем шасси 1746-А13, с 13 разъемами под входные- выходные модули.

      Для обеспечения бесперебойного питания  процессора и модулей необходимо выбрать блок питания с номинальным  входным напряжением питания 120-220 В переменного напряжения.

Общий потребляемый всеми модулями ток по шине 5В  и 24В составляет:

 

 
 
 
 
 
 
 

По каталогу нам подходит номер 1746-Р2

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

           В процессе выполнения работы  были выбраны технические средства  автоматизации. Преобразователи  измерительные были выбраны с  выходным унифицированным сигналом 4-20 мА. Выбран контроллер и модули  ввода-вывода, а так же шасси. Рассчитаны суммарные токи потребляемые модулями и выбран блок питания  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список использованных источников 

1. Справочник  инженера по АСУТП. Проектирование и  разработка. Ю. Н. Федоров. Инфра-Инженерия, 2008 г.
2. Современные датчики. Фрайден Дж. Техносфера, 2006 г.
3. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации. Новиков В.А., Чернигов Л.М. Академия, 2006 г.

4.       Электронные элементы устройств автоматического управления. Схемы, расчет, справочные данные. Академкнига, 2006 г.

5.        Конспект лекций

6.        Описание контроллеров и модулей  ввода- вывода

7.        www.mir-omsk.ru

8.         www.gosan.ru