Исследовательская работа "АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ"

Министерство образования Республики Башкортостан

ГАПОУ Уфимский топливно-энергетический колледж

Исследовательская работа

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

13.02.03 Электрические станции, сети и системы

Группа 2 С-2

Выполнил: Арифуллин Азат

Абдуллазянович

Руководитель: Рычкова Ризида

Ашимовна,

преподаватель Метрологии,

стандартизации и сертификации

Уфа 2016 г.

Содержание

Введение

АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

1.     Актуальность темы  исследования

2.     Общие сведения

3.     Необходимость автоматизации электростанций

3.1.          Принцип автоматизации электростанции

4.     Степени автоматизации электростанции

4.1.          Нулевая степень автоматизации

4.2.          Первая степень автоматизации

4.3.          Вторая степень автоматизации

4.4.          Третья степень автоматизации

5.     Основные направления автоматизации

Заключение

Список литературы

Введение

Тема исследовательской работы выбрана с целью углубления знаний в области управления процессами получения и распределения электроэнергии на современных электростанциях и поставки ее потребителям для дальнейшего применения знаний в своей профессиональной деятельности.

Цель исследования: изучение автоматизации электростанции, ознакомление с различными степенями автоматизации электростанций, изучение принципов и необходимости автоматизации электростанции.

1.     Актуальность темы исследования:

Обесточивание и перебои в электропитании жилых и производственных помещений – проблема, приводящая к потерям рабочего времени и выходу из строя дорогостоящих электроприборов. Обесточивание инфраструктурных объектов – гораздо более существенная проблема, способная обернуться катастрофой. Загородный дом, магазин, стройплощадка, больница, муниципальное хозяйство и любой другой объект электроснабжения нормально функционируют только тогда, когда обеспечены защитой от сбоев в электросетях. В связи с этим, общее понимание автоматизации электростанций предполагает их оснащение таким оборудованием, которое обеспечивает электроснабжение объекта на заданном уровне, определяемом степенью автоматизации.

2. Общие сведения

Каждое района управление обязательно включает в свой состав центральную диспетчерскую службу и центральную службу защиты и автоматики (ЦСЗА), а также службу телемеханики, которая может быть выделена как самостоятельная или отнесена к одной из вышеуказанных служб. Кроме того, в состав 
районного управления входит много других служб, определяемых особенностями и объемом энергетического хозяйства данного экономического района. Необходимость в районных управлениях (энергокомбинатах) объясняется высокой степенью централизации производства и распределения электроэнергии. 
В связи с развитием энергетических систем и переходом от объединения отдельных электростанций к созданию энергетических объединении, состоящих из нескольких энергосистем, уже имеются сейчас и будут создаваться в дальнейшем объединенные диспетчерские управления. Они осуществляют оперативное руководство, чтобы обеспечить четкую работай наиболее экономичное распределение нагрузок и резервов соответствующих энергообъединений. 
Каждая электростанция или сетевой район является самостоятельной производственной единицей и в свою очередь состоит из отдельных цехов и служб, в число которых входят электролаборатория, а в сетевом районе— местная служба защиты и автоматики, на которые возлагается обслуживание вторичных 
устройств. В связи с быстрым развитием автоматизации электростанций и электросетей перед работниками электролабораторий 
и местных служб защиты и автоматики ставятся серьезные задачи по обеспечению надежной и правильной работы многочисленного и сложного вторичного оборудования, от чего зависит нормальная работа электроустановки в целом. 

3.     Необходимость автоматизации электростанций

В последнее время вопросы гарантированного электроснабжения индивидуальных жилых домов приобретают все большее значение. Решение купить бензиновый или дизельный генератор является самым распространенным и обоснованным. Это оборудование позволяет обеспечить бесперебойное энергоснабжение, не зависящее от перебоев в работе централизованных сетей, что гарантирует нормальное функционирование всех бытовых электроприборов и систем жизнеобеспечения жилища. Дом, в современном его понимании, это не только архитектурная композиция, но и целый комплекс сложных инженерных систем. Обесточивание этих систем даже на непродолжительное время приводит к сбою( а часто и к отказу) в работе всего комплекса.
Не секрет, что основной причиной всех аварий, выводящих оборудование из строя, являются кратковременные перебои в электроснабжении. Решить эту проблему поможет использование специальных систем автоматизации, которые запускают генераторную установку и подают питание к потребителям в самый короткий срок.

При автоматизации электростанции осуществляется монтаж:

·        Генераторной установки необходимой мощности;

·        ИБП или блока аккумуляторов;

·        Модуль автоматики;

·        Реверсивного контактора, переключающего цепи питания;

·        Блока автоматики (системы АВР), подающего сигнал при перебоях в сети и переводящего систему в режим соответствующего питания.

·        Автоматизированным электростанциям не требуется дополнительного участия обслуживающего персонала. Включение режима подачи энергии выполняет само оборудование. При этом система автоматически срабатывает в момент отключения электричества на электростанции либо при его падении до критической отметки в основной цепи. При восстановлении энергоснабжения оборудование реагирует немедленно – останавливает генерирующую установку и отключает питание от генератора.

3.1.          Принцип автоматизации электростанции

Персонал приходит лишь время от времени для осмотра оборудования и ремонта, а все текущее управление и контроль за работой ведется с другой электростанции или даже с центрального диспетчерского пункта, управляющего несколькими электростанциями и целой энергосистемой. Туда поступают показания контрольных приборов, а из центрального диспетчерского пункта, по проводам, подаются электрические приказы. Диспетчер, когда нужно, пускает в ход и останавливает станции в целом или отдельные их агрегаты, регулирует снабжение энергией городов и заводов, делает переключения в передающей и распределяющей сети, согласует работу различных станций. В нашей осуществляется все большая автоматизация электростанций и управление ими на расстоянии. 

4.     Степени автоматизации электростанции.

         ГОСТ 50783-95 определяет следующие степени автоматизации электростанций:

·        Нулевая степень автоматизации: стабилизация выходных электрических параметров, защита электрических цепей.

·        Первая степень автоматизации: стабилизация выходных электрических параметров.  Аварийно-предупредительная сигнализация, аварийная защита.  Автоматическое поддержание нормальной работы после пуска, включения нагрузки, в т. ч. без обслуживания в течение 4 или 8 ч.

·        Вторая степень автоматизации: стабилизация выходных электрических параметров, аварийно-предупредительная сигнализация и аварийная защита, дистанционное и (или) автоматическое управление при пуске, работе и остановке со сроком необслуживаемой работы в течение 16 или 24 ч.

·        Третья степень автоматизации: стабилизация выходных электрических параметров, аварийно-предупредительная сигнализация и аварийная защита, дистанционное и (или) автоматическое управление всеми технологическими процессами, в т.ч. при параллельной работе, со сроком необслуживаемой работы в течение 150 или 240 ч. (для дизельных электроагрегатов и электростанций с тракторными двигателями 90 и 120 ч.).

4.1.          Нулевая степень автоматизации

Данная степень автоматизации является минимальной, и она обязательна для всех промышленно выпускаемых или реализуемых в торговых предприятиях генераторных установок. Все остальные степени автоматизации базируются на нулевой.

4.2.          Первая степень автоматизации

Под первой степенью автоматизации топливной электростанции подразумевается обязательное наличие у агрегата защитных устройств и аварийно-предупредительной сигнализации. В этом случае автоматизация так же обеспечивает автоматическое регулирование частоты и напряжения (соответствующее устройство часто называется блоком AVR). Такие генераторы используются, когда их работу можно постоянно контролировать. Агрегат оборудуется необходимым количеством приборов, благодаря которым предоставляется возможность постоянного контроля над основными рабочими параметрами. Минимальным набором является вольтметр и индикатор уровня масла, срабатывающий при его понижении до критического уровня. Однако в настоящее время широкое распространение получили многофункциональные цифровые панели с полноценной индикацией, включающей показатели давления и температуры масла, охлаждающей жидкости, числа оборотов и электрических параметров. В случае превышения предельно-допустимых значений, аварийная сигнализация подаёт условные сигналы, или производится остановка двигателя.

4.3.          Вторая степень автоматизации

Рабочий цикл электростанций второй степени автоматизации происходит в автономном (необслуживаемом) режиме. Оборудование должно обеспечивать следующие условия эксплуатации:

·        автоматический (возможно дистанционный) запуск двигателя, включая предпусковые операции

·        управление прогревом двигателя и его выходом под рабочую нагрузку
автоматический ввод генератора в рабочий режим

·        контроль над работой двигателя и его своевременную защиту в случае возникновения аварийной ситуации или перегрузок

·        поддержание стабильной температуры масла и охлаждающей жидкости в системе охлаждения

·        автоматическую остановку дизельного двигателя и его подготовку к новому запуску

Вторая степень автоматизации электростанции может быть реализована двумя способами:

1.     Агрегат целенаправленно проектируется и реализуется со второй степенью автоматизации

2.     Вторая степень реализуется через оснащение базового агрегата с первой степенью автоматизации дополнительным блоком автоматизации (часто называется блоком ABP)

4.4.          Третья степень автоматизации

Наиболее совершенной и автоматизированной является третья степень, поскольку такие агрегаты работают в автономном режиме, и не требуют постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала. Электростанции данного типа настраиваются на работу по определённой программе. Третья степень автоматизации электростанции обеспечивает:

·        автоматический запуск и остановку двигателя, а так же его автоматический ввод под нагрузку (дистанционное и программное управление)

·        автоматический пуск и ввод генератора под нагрузку

·        автоматический ввод в синхронную работу

·        систему автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости и масла в двигателе

·        автоматическую дозаправку двигателя маслом и топливом

·        автоматическую подзарядку аккумуляторных батарей

·        поддержание работы двигателя в постоянном режиме работы

·        автоматическое штатное техническое обслуживание агрегата

·        иные функции, в том числе предусмотренные более низкими степенями автоматизации

Как правило, срок непрерывной работы генераторов третьей степени автоматизации превышает 150 часов, и они представляют собой надёжные установки со слаженной работой всех узлов и агрегатов. Мультигенераторные системы третьей степени автоматизации обеспечивают электроэнергией основные электросети.

Помимо определённых Госстандартом степеней автоматизации, направление автоматизации электростанции зависит от режима её эксплуатации. Так, первой степени автоматизации соответствует подавляющее большинство реализуемых через торговые предприятия компактных топливных электрогенераторов – по крайней мере, в их базовой комплектации. Они часто могут опционально оборудоваться дополнительным блоком, приводящим их в соответствие со второй степенью.

Аварийные электростанции вступают в работу в случае сбоя в основной электросети или выхода из строя основного агрегата. Такие агрегаты оборудуются специальными устройствами, позволяющими ускорить пусковые операции. Вследствие своего предназначения автоматизация аварийных агрегатов должна обеспечить их постоянную готовность к быстрому запуску. При этом она может соответствовать как первой, так и второй степени.

Резервные электростанции применяют для снятия пиковых нагрузок на основную сеть. Резервные агрегаты включаются автоматически и принимают на себя часть общей нагрузки электростанции в случае необходимости (период ремонта и технического обслуживания основных агрегатов, большой энергоёмкости потребителей и т.д.). Кроме того, резервный режим эксплуатации используется для компенсации плановых и внеплановых отключений основной сети. Степень автоматизации обычно вторая.

Автономные электростанции – это полноценные энергетические установки, которые работают вне связи с другими энергосистемами. Очень часто автономные агрегаты используют посменно, когда попеременно работают две равные части установок. В данном случае автоматизация должна предусматривать надёжную защиту и автоматический контроль за работой агрегатов, поэтому предпочтительна третья степень.

5.     Основные направления автоматизации

     Основные направления совершенствования технологического и организационно-экономического управления — это развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) энергоблоков, автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), широкое использование вычислительной техники, создание систем межмашинного и межуровневого обмена информацией (с заменой традиционных устройств телемеханики), создание иерархических систем автоматического управления нормальными и аварийными режимами на базе микро-ЭВМ.
          Создаются системы автоматизированного сбора, обработки и обобщения данных о периодически измеряемых параметрах режима. Основными показателями можно считать средние, среднеквадратические и средневзвешенные значения параметров (Р, Q, /, U и др.), отклонение параметров от заданных значений и многие другие (включая параметры максимальных нагрузок для зимнего дня), положение регуляторов трансформаторных и автотрансформаторных связей (РПН и ВДТ) для анализа эффективности средств регулирования напряжения в системе и т. п.

Заключение

         В процессе исследования было проведено изучение автоматизации электростанций, рассмотрены различные степени автоматизации электростанций, изучены принципы и необходимости автоматизации электростанций.

    Уровень автоматизации российских электростанций в конце прошлого века был недопустимо низким. Несмотря на появление первых промышленных контроллеров и наличие идей, как надо автоматизировать, низкое качество и функциональность техники ограничивали реальное внедрение.

         Современная Автоматизированная Система Управления должна обеспечить повышение уровня эксплуатации энергооборудования, его экономичности, надежности, качества ведения режимов, привести к сокращению вредных выбросов, минимизировать ошибки оператора. Сервисное обслуживание системы должно быть минимальным и гарантированным. Это главные направления работы, так как только на их основе могут быть созданы конкурентоспособные системы.

Список литературы

1.     http://www.energyland.info/analitic-show-90822

2.     http://helpiks.org/2-121275

3.     http://www.ngpedia.ru/id226726p1.html

4.     http://energogener.ru/uslugi/26

5.     http://www.rus-generators.ru/power_plants_automation.html