Разработка микропроцессорного устройства защиты воздушной линии электропередач на основе устройства "Сириус-Л"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Электрические сети состоят из линий электропередачи напряжением 35, 110, 220, 330 кВ, трансформаторных подстанций с напряжениями 220/35, 220/10, 110/35, 110/20, 110/10 и т.д, линий электропередачи напряжением 35, 20, 10 и 6 кВ потребительских трансформаторных подстанций 35/0,4, 20/0,4, 10/0,4 и 6/0,4 кВ и линий напряжением 0,38/0,22 кВ. Надежность работы электрической сети в большой степени зависит от ее схемы, так как именно она определяет возможности резервирования, а также эффективность устанавливаемых в сети коммутационных аппаратов, средств автоматики, сбора, фиксации и передачи информации о месте повреждения. Основное требование к схеме -- обеспечение максимальной степени резервирования при минимальной общей длине линий и при минимальном количестве резервных связей и оборудования. Из расчетов следует, что более половины общих затрат на электроснабжение сельскохозяйственных потребителей составляют затраты на распределительные линии 6-10(20) и 0,38 кВ. Поэтому по экономическим соображениям эти линии, как правило, сооружают воздушными, у которых 70-80 % стоимости составляет стоимость строительной части. Задачей настоящего проекта является детальная разработка аспектов технического перевооружения с привлечение новейших специализированных технологий, обеспечивающих высокий уровень механизации и автоматизации процессов, качество электроэнергии.

Объектом размещения настоящего проекта является подстанция 578 «Пенягино» 220/10 кВ расположенная на северо-западе Москвы в Митинском микрорайоне по адресу проезд 1-й Митинский, д. 12.

1. Технико-экономическая характеристика предприятия

ОАО "МОЭСК" является специализированной сетевой организацией, основной вид деятельности которой - возмездное оказание услуг по передаче электрической энергии в городе Москве и Московской области посредством осуществления комплекса организационно и технологически связанных действий, обеспечивающих передачу электрической энергии через технические устройства собственных электрических сетей.

ОАО "МОЭСК" принимает электроэнергию в свою сеть от генерирующих компаний - субъектов оптового и розничного рынков, из сети Единой национальной (общероссийской) электрической сети (ЕНЭС) и от сетей, расположенных в смежных субъектах РФ. И через собственные сети передает электроэнергию конечным потребителям, присоединенным к сетям ОАО "МОЭСК", в смежные сети муниципальные унитарные предприятия (МУП), оптовым потребителям-перепродавцам (ОПП), в территориальные сетевые организации (ТСО). Московский регион является одним из самых динамично развивающихся в России. Ведется интенсивное жилищное строительство, растет промышленное производство, развивается инфраструктура. Для обеспечения эффективного и надежного электроснабжения потребителей. Обществом осуществляется программа капитального строительства новых и технического перевооружения, реконструкции и ремонта действующих энергообъектов.

В ОАО "МОЭСК" идет реализация Инвестиционной программы. За 2007-2011 годы ОАО "МОЭСК" планирует построить и реконструировать десятки энергообъектов на территории Московского региона. ОАО "МОЭСК" использует следующие источники финансирования - собственные средства, выпуск облигаций, лизинг, плату за технологическое присоединение.

ОАО "МОЭСК" относится к естественно-монопольному виду деятельности, который сохранит государственную поддержку и контроль.

ОАО "МОЭСК" обслуживает 98 % потребителей г. Москвы и 95 % потребителей на территории Московской области. Основные виды деятельности - оказание услуг по транспортировке электроэнергии потребителям и технологическое присоединение к электрическим сетям.

Деятельность ОАО "МОЭСК" направлена на повышение надежности электроснабжения потребителей, увеличение пропускной способности сетей, модернизацию линий электропередачи, устранение дефицита мощности в Московском регионе в условиях прогнозируемого роста электропотребления, сокращение издержек.

Территория обслуживания 47 тысяч кв. км, с населением около 17 миллионов человек.

В энергохозяйстве Компании 607 высоковольтных питающих центров 35/110/220 кВ общей мощностью 43 713 МВА, 15 590 км линий электропередачи 35-220 кВ; 1 408 км высоковольтных кабельных линий, 121 145 тыс. км распределительных электрических сетей, более 30 800 распределительных пунктов и трансформаторных подстанций.

Основными акционерами ОАО «МОЭСК» являются ОАО «Холдинг МРСК» (51 %), Группа компаний «Газпром» (31 %) и Группа компаний Правительства г. Москвы (8%), количество акций в свободном обращении - более 8 %. Количество персонала - 15 755 чел.

Чистая прибыль ОАО "Московская объединенная электросетевая компания" (МОЭСК) в I квартале 2009г. по российским стандартам бухучета (РСБУ) выросла по сравнению с тем же периодом 2008г. на 65,1 % - до 3 млрд. руб. 324,502 млн. руб.

Как говорится в сообщении компании, чистая прибыль в январе-марте 2009 г. увеличилась по сравнению с IV кварталом 2008 г. на 44,35 %, что объясняется экономией по статьям себестоимости в результате программы антикризисных мероприятий и проведением технологических присоединений в объеме больше, чем планировалось.

Центральные электрические сети (ЦЭС) - филиал ОАО «МОЭСК»

Образован 1 октября 2007г. по инициативе Генерального директора ОАО «МОЭСК» Ю.И. Трофимова и совместному решению руководства ОАО «ФСК ЕЭС» и мэра г. Москвы Ю.М. Лужкова. При создании, в состав ЦЭС были переданы 25 подстанций от Октябрьских сетей, 25 - от Западных электросетей, 16 - от Восточных электросетей и 43 подстанции от Южных электрических сетей. Был принят соответствующий имущественный комплекс, территориально расположенный в административных границах г. Москвы

Общая численность персонала Центральных электрических сетей, согласно табельному расписанию - 1356 человек.

Обслуживаемая территория: административная территория г. Москвы

Внутри Центральных электрических сетей сформированы 10 Окружных высоковольтных электрических сетей (ОВЭС), которые являются основной структурной единицей ЦЭС. ОВЭС сформированы по территориальному признаку и соответствуют границам административных округов г. Москвы.

Задачи и технические характеристики

Основная задача Центральных электрических сетей - повышение эффективности функционирования сетевого комплекса, оперативное управление сетями столицы, а также дальнейшее успешное выполнение Инвестиционных программ по строительству и реконструкции электроэнергетических объектов, расположенных на административной территории г. Москвы.

В состав ЦЭС вошли 44 переходных пункта и 1147км. воздушных линий 35 - 220 кВ и 124 подстанций, из которых:

ПС - 220 кВ - 42 шт.

ПС - 110 кВ - 80 шт.

ПС - 35 кВ - 2 шт.

Всего объем обслуживания 71 000 у.е.

Принцип работы окружных электросетей (ОВЭС) связан с обеспечением надежности энергоснабжения и развития каждого округа, более точной и предметной связи с руководством, коммунально-бытовыми структурами, строительным комплексом, жилищным хозяйством столицы и префектур.

ОВЭС обеспечивают ремонтно-эксплуатационное обслуживание от 5 до 22 подстанций в соответствии с количеством подстанций в административном округе. Во главе каждого округа находятся начальник и руководители двух-трех групп подстанций.

Расположение - базовая подстанция, базы групп подстанций и ОВБ

Численность персонала ОВЭС составляет от 45 до 140 человек, в зависимости от количества и энергоемкости объектов, которые находятся на территории подстанции.

В дипломном проекте будет рассмотрена подстанция 578 «Пенягино», которая входит в состав Герцевской группы подстанций Северо-Западного ОВЭС. ОВЭС СЗАО обслуживают 8 подстанций. Свыше 4500 у.е. В нее входит Герцевская группа подстанций (3ПС) и Тушинская группа подстанций (5ПС).



Рис. 1.1. Структура управления ЦЭС



Рис 1.2. Структура управления ОВЭС

2. Анализ технологического процесса

За основу своего проекта я взял защиту воздушной линии электропередачи, осуществляемую с помощью устройства микропроцессорной защиты «Сириус-Л» (в дальнейшем -- устройство), предназначено для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений напряжением 6--35 кВ.

Устройство предназначено для установки в релейных отсеках КРУ и КРУН (Рис 2.1.), на панелях и в шкафах в релейных залах и пультах управления сельских электростанций и подстанций 6--35 кВ. Устройство предназначено для защиты воздушных и кабельных линий, а также трансформаторов мощностью до 630 кВ-А, например, ТСН.



Рис 2.1. Вид КРУН-10 кВ изнутри

Устройство может применяться для защиты элементов распределительных сетей, как самостоятельное устройство, так и совместно с другими устройствами РЗА (например, дуговой защитой, защитой от однофазных замыканий на землю, защитой шин и т.д.).

Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:

-- выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;

-- задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит и автоматики, выбор защитных характеристик и т.д.);

-- ввод и хранение установок защит и автоматики;

-- контроль и индикацию положения выключателя, а также контроль исправности его цепей управления;

-- определение места повреждения линии (для воздушных линий);

-- передачу параметров аварии, ввод и изменение установок по линии связи;

-- непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;

-- блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;

-- получение дискретных сигналов управления и блокировок, выдачу команд управления, аварийной и предупредительной сигнализации;

-- гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности;

-- высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов относительно корпуса и между собой для повышения устойчивости устройства к перенапряжениям, возникающим во вторичных цепях КРУ.

Функции защиты, выполняемые устройством:

Трехступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) от междуфазных повреждений с контролем двух или трех фазных токов.

Автоматический ввод ускорения любых ступеней МТЗ при любом включении выключателя.

Защита от обрыва фазы питающего фидера (ЗОФ).

Защита от однофазных замыканий на землю по сумме высших гармоник.

Выдача сигнала для организации логической защиты шин.

Функции автоматики, выполняемые устройством:

Операции отключения и включения выключателя по внешним командам.

Возможность подключения внешних защит, например, дуговой, или от однофазных замыканий на землю.

Формирование сигнала УРОВ при отказах своего выключателя.

Одно- или двукратное АПВ.

Исполнение внешних сигналов АЧР и ЧАПВ.

Дополнительные сервисные функции:

Определение места повреждения при срабатывании МТЗ.

Фиксация токов в момент аварии.

Дополнительная ступень МТЗ-4 для реализации «адресного» отключения потребителей-неплательщиков или сигнализации длительных перегрузок.

Измерение времени срабатывания защиты и отключения выключателя.

Встроенные часы-календарь.

Измерение текущих фазных токов.

Устройство производит измерение электрических параметров входных аналоговых сигналов фазных токов 1а, 1в, 1с, а также вычисление тока обратной последовательности /2.

При отсутствии измерительного трансформатора тока в фазе В ток фазы В рассчитывается по формуле:

1в = -1а-1с.

При измерениях осуществляется компенсация апериодической составляющей, а также фильтрация высших гармоник входных сигналов. Для сравнения с уставками защит используется только действующее значение первой гармоники входных сигналов.

Элементная база входных и выходных цепей обеспечивает совместимость устройства с любыми устройствами защиты и автоматики разных производителей -- электромеханическими, электронными, микропроцессорными, а также сопряжение со стандартными каналами телемеханики.

Устройство может поставляться самостоятельно для использования на действующих объектах при их модернизации или реконструкции. Кроме того, устройство может входить в комплектные поставки при капитальном строительстве электроэнергетических объектов.

Устройство выполняет функции защиты со срабатыванием выходных реле в течение 0,5с при полном пропадании оперативного питания от номинального значения (для исполнения оперативного питания 110В постоянного тока -- в течение 0,2 с).

Время готовности устройства к работе после подачи оперативного тока не превышает 1,5 с.

Наработка на отказ устройства составляет 25000 часов.

Рис 2.2. Внешний вид устройства «Сириус-Л»

3. Обоснование целесообразности автоматизации процесса

Устройство «Сириус-Л» имеет возможность быть реализованным на базе панель-контроллера РР-35 с целью снижения материальных затрат, так как предложенное мною устройство будит обладать всеми достоинствами «Сириус-Л» но за меньшие деньги.

Автоматизация данного технологического процесса при помощи панель-контроллера РР-35 позволит контролировать ненормальные режимы, возникающие в линии электропередачи (токи перегрузок, короткого замыкания, резкие скачки тока) и воздействовать в зависимости от величин тока с разной выдержкой времени на выключатель воздушной линии с целью ликвидации ненормальных режимов, позволяет также выполнять однократное АПВ линии. Комбинация терминала Panelware и контроллера серии 2003 в одном устройстве является оптимальным и компактным решением для энергетики, что позволяет реализовать сложные функции управления.

Использование в устройстве современной микропроцессорной элементной базы обеспечивает высокую точность измерений и постоянство характеристик, что позволяет существенно повысить чувствительность и быстродействие защит, а также уменьшить ступени селективности.

Алгоритмы функций защиты и автоматики, а также интерфейсы для внешних соединений устройства будут разработаны по техническим требованиям к отечественным системам РЗА, что обеспечивает совместимость с действующими устройствами и облегчает проектировщикам и эксплуатационному персоналу переход на новую технику.

Цель проекта сделать максимально простую в эксплуатации и максимально функциональную САУ, но в то же время это система должна быть недорогой, притом, что на рынке присутствуют различные разработки и технологические решения в этой области.

Для достижения цели необходимо решить много задач. Вот основные из них:

- составление функциональной схемы САУ,

- проектирование САУ,

- разработка принципиальных схем САУ,

- оценка надёжности САУ.

Эти задачи будут последовательно разобраны в настоящем дипломном проекте и практически повторят названия пунктов, в которых они будут разбираться.

4. Обзор современных технических средств по автоматизации технологического процесса

Современные технические средства автоматизации представлены компанией «B&R». С 1993 года технологии автоматизации, разработанные компанией B&R, обеспечивают надежную работу станков и четкий контроль технологических процессов в различных отраслях промышленности России. Нестандартные решения, предлагаемые B&R заказчикам, позволяют создавать гибкие, модульные и расширяемые системы управления.

Несмотря на ряд выгод (цена, готовность персонала и.т.п.) электромеханики перед микропроцессорными защитами, вектор развития РЗА направлен в сторону цифровых защит, и иного быть не может. Уже сейчас на очереди следующее поколение РЗА - адаптивные защиты.

Преимуществ у микропроцессорных защит много: это и меньшие габаритные размеры, постоянная самодиагностика, более низкие эксплуатационные затраты, совмещение в одном устройстве функций различных защит, управления, измерения, регистрации событий, возможность интеграции в АСУ ТП, оперативное внесение изменений в программы защит, в том числе и для исправления проектных ошибок и прочее. Если учесть все эти составляющие, то можно смело утверждать, что цена функций в таких изделиях сопоставима с электромеханическими защитами (а чаще - ниже) и это выбивает главный аргумент сторонников электромеханики.

5. Обоснование принципа автоматизации технологического процесса. Составление функциональной схемы системы автоматического управления (САУ)

В автоматизации технологического процесса будет использовано САУ дискретного действия, так как для переходов из одного состояния в другое будет использоваться релейная схема.

Для управления технологическим процессом будет использоваться панель-контроллер РР-35, в который будет записана разработанная мной программа. Управление релейной схемой будет осуществляться от микроконтроллера.

Главные сведения нужные при разработке программы для микроконтроллера.

- Управление выключателем воздушной линии производится в зависимости от сигнала (величины тока, суммы токов), приходящего в блок трансформаторов от отходящей воздушной линии электропередачи.

- Процесс автоматизации производится при помощи привода выключателя и трансформаторов тока отходящей линии.

Задачи, требующие осуществления в процессе автоматизации:

- Автоматическое отключение выключателя воздушной линии при перегрузке с выдержкой времени (40 мин)

- Автоматическое отключение выключателя воздушной линии при междуфазном коротком замыкании с выдержкой времени (1,5с)

- Автоматическое отключение выключателя воздушной линии при резком увеличении тока, многократно превышающем номинальное значение (выполняется без выдержки времени).

6. Проектирование САУ

Разработка принципиальной электрической схемы.

За основу ТП взята технологическая линия фирмы ЗАО «РАДИУС Автоматика» но средства контроль и управления основаны на микропроцессорном панель-контроллере РР-35. Устройство будит предназначено для установки в релейных отсеках КРУН-10кВ подстанции 578 «Пенягино».

Каждое устройство будит включать в себя компьютеризированный панель-контроллер типа РР-35 с набором дискретных входных (INPUT 01..INPUT 11) и выходных (OUTPUT 01..OUTPUT 11) сигналов, будит возможность подключения персонального компьютера (ноутбука), на котором установлена лицензионная система программирования Automation Studio. Связь между компьютером (ноутбуком) и панель-контроллером РР-35 организована через последовательный порт COM1. Дискретные входные сигналы(24В, 10 мА) и дискретные выходные сигналы (24В, 0.5А) одключены к клемникам, расположенным на задней стороне панели.

Рис.6.1. Общий вид панель-контроллера РР-35 с задней стороны

Возможны два режима подключения дискретных датчиков -(sink operation), в этом случае на входы через контакт датчика подается +24В и (source operation), в этом случае, вход через контакт датчика или кнопки заземляется (рис. П.1.3.). Клемник Х2 предназначен для подключения нагрузки к дискретным выходам контроллера, а клемник Х3 для подачи напряжения + 24В на CPU и другие узлы контроллера. В зависимости от необходимости выбирается тот или другой вариант подключения входных сигналов. В качестве выходных каскадов используются транзисторные ключи в режиме эмиттерного повторителя, поэтому нагрузка, например, катушка реле, с током потребления не более 0,5 А подключается между выходом и общим(GND) проводом.

Рис. 6.2. Общий вид клемника (terminal Х1) дискретных входов панель-контроллера РР-35 и их характеристика

Рис. 6.3. Общий вид и характеристика дискретных выходов (terminal Х2) и подключения питания (terminal Х3)

Основой САУ является программа, заложенная в микроконтроллере. Для написания программы необходима схема с подключением входов/выходов контроллера, с обозначенными на ней функциональными элементами. На схеме, для удобства, элементы названы так же, как будут названы переменные в программе контроллера.

Рис 6.4. Принципиальная электрическая схема микропроцессорной защиты воздушной линии; SB1 - кнопка пуска защиты и включения выключателя воздушной линии; SB2 - кнопка сброса АПВ после срабатывания и возврата его в начальное состояние; pusk - контакт реле К1.2, осуществляющий пуск;stop - контакт реле К1.2, осуществляющий стоп; Peregr - сигнал соответствующий режиму перегрузка; MTZ-сигнал соответствующий режиму МТЗ; Otsechka - сигнал соответствующий режиму Отсечка; KM1 - магнитный пускатель привода выключателя воздушной линии; K2 - реле осуществляющее разрыв цепи с катушкой реле К1 для возврата программы в начальное положение после отключения выключателя; К3 - реле, осуществляющее пуск АПВ; К4,К7-реле АПВ; КТ5,КТ6 - реле времени АПВ

Разработка схемы АПВ воздушной линии.

Кратковременное снятие напряжения с линий с последующим автоматическим включением является эффективным средством ликвидации дуг на линиях и обеспечения их бесперебойной работы. Большинство линий электропередачи оборудованы устройствами автоматического повторного включения (АПВ). При возникновении на линии короткого замыкания в результате перекрытия изоляции устройство АПВ подает команду на отключение, выключатели отключают линию, а затем автоматически включают ее. В большинстве случаев (~90 %) АПВ является успешным, т.е. после автоматического включения линии продолжают работать нормально. Только в тех случаях, когда короткое замыкание на линии устойчиво (обрыв проводов, наброс на провода и др.). АПВ является неуспешным и происходит отключение линии.

Опираясь на данные соображения, в моем дипломном проекте была разработана схема однократного АПВ линии.

Описание работы схемы микропроцессорной защиты совместно с схемой однократного АПВ:

Принципиальная электрическая схема однократного АПВ представлена на рисунке 6.4. совместно со схемой микропроцессорной защиты ВЛ.

При срабатывании микропроцессорного устройства происходит отключение магнитного пускателя КМ1 в результате чего отключается выключатель ВЛ и включается реле К2, которое своими контактами К2.1 размыкает цепь с катушкой реле К1 в результате чего размыкаются контакты реле К1.1 и контакт реле К1.2 переключается в положение «Stop», микропроцессорная защита отключается. Одновременно с включением реле К2 включается реле К3, которое своими контактами К3.1 замыкает цепь с катушкой реле К4,катушкой реле времени КТ5 и катушкой реле времени КТ6. Реле К4 замыкает свои контакты К4.1, через 0,5с пропадает напряжение с катушки реле К2 и катушки реле К3.Контакты реле К2 - К2.1 замыкаются и размыкаются контакты реле К3 - К3.1,но катушки реле К4,реле времени КТ5 и КТ6 по прежнему получают питание через замкнутые контакты реле К4 - К4.1.Через 4с после замыкания контактов К3.1 происходит срабатывание реле времени КТ5,которое своими контактами К5.1 замыкает цепь с катушкой реле К1, которое замыкает свои контакты К1.1 и контакты К1.2 переключаются в положение «Pusk», микропроцессорная защита ВЛ вновь включается. Так же через 4,2с после замыкания контактов К3.1 происходит срабатывание реле времени КТ6, которое своими контактами К6.1 замыкает цепь с катушкой реле К7 в результате чего происходит замыкание контактов реле К7 - К7.1 и размыкание контактов К7.2, включенных в цепь катушек реле К4, КТ5 и КТ6.Так как в результате размыкания контактов К7.2 пропало питание в цепи катушек реле К4, КТ5 и КТ6 и произошло размыкание контактов реле К4 - К4.1, контактов реле времени КТ5 - К5.1, контактов реле времени КТ6 - К6.1, но цепь с катушкой реле К7 по прежнему остается замкнутой контактами К7.1 и разомкнется только после нажатия на кнопку SB2 (сброс АПВ). В результате повторного срабатывания микропроцессорной защиты и замыкания контактов реле К3 - К3.1 не произойдет замыкания цепи с катушками реле К4, КТ5 и КТ6 в результате, оставшихся по прежнему разомкнутыми контактов реле К7 - К7.2 и следовательно работы АПВ не будет. Для дальнейшего возобновления работы микропроцессорной защиты требуется сперва нажать кнопку SB2 (сброс АПВ) затем включить кнопку SB1 (пуск микропроцессорной защиты).

Реализация регулирования по средствам микропроцессора.

Общая характеристика системы программирования

B&R Automation Studio - это система разработки программного обеспечения для решения разнообразных задач автоматизации технологических процессов в любых отраслях народного хозяйства, включая производство сельскохозяйственной продукции.

Перечислим основные характеристики B&R Automation Studio.:

- Интегрированная среда B&R Automation Studio. разработана в соответствии

с руководящими принципами Microsoft для проектирования программ, работающих под Windows. Это облегчает ознакомление с программой и снижает затраты на разработку проекта.

- Среда разработки B&R Automation Studio. поддерживает много различных целевых систем. Это позволяет масштабировать платформу автоматизации для удовлетворения конкретных требований вашего приложения.

- В дополнение к языкам стандарта IEC 1131, в B&R Automation Studio. предлагается язык программирования высокого уровня ANSI С и полный набор высокоэффективных технологических функций, которые существенно упрощают разработку проектов для ваших производственных установок и систем.

- Пуско-наладка. Все диагностические и сервисные инструменты ясно показывают работу системы, используя графическое представление данных. Синхронная регистрация данных заменяет осциллограф и позволяет выполнять точные настройки параметров производственных установок.

- Разработчики B&R включили в справочную базу Automation Studio. всю информацию, которая может быть полезной в ходе создания и разработки ваших проектов. Стандартные функции справочной системы обеспечивают простой доступ к подробной информации, касающейся работы любого инструмента. Специфические данные по аппаратным средствам размещены в удобных для использования вкладках.

Таблица 6.1. Краткий обзор функциональных возможностей B&R Automation Studio

Составная часть проекта	Основные функции
Конфигурация аппаратных средств	автоматическое распознавание состава технических средств программируемой микропроцессорной системы; подробная информация о каталоге аппаратных средств; ручное определение желательной конфигураций программируемой системы; прямое назначение символьных имен физическим входам/выходам.
Языки программирования B&R Automation	Basic ранее «PL2000» (сокр.: AB) Язык Си.... ..... ANSI C Лестничная диаграмма .......... IEC 1131 (сокр.: LAD) Последовательностная функциональная схема IEC 1131 (сокр.: SFC) Список команд ................. IEC 1131 (сокр.: IL) Структурированный текст ........... IEC 1131 (сокр.: ST)
Библиотеки и функциональные блоки	Многие стандартные функции (функциональные блоки) B&R Automation Studio включены в поставку и объединены в различные библиотеки. В каждой библиотеке содержатся функциональные блоки, использование которых позволит сэкономить много времени и усилий при решении стандартных задач
Визуализация	Используя Visual Components (визуальные компоненты) в B&R Automation Studio., можно создать и проверить вместе с задачей управления изображения технологического процесса и другие элементы визуализации. Включены следующие инструменты: -Редактор рисунков - Система обработки тревог
Диагностика, сервисные средства и т.п.	Интерактивная принудительная установка переменных. Интерактивный монитор переменных. Трассировщик, работающий в режиме реального времени. Усовершенствованный отладчик, работающий в терминах языка программирования с возможностью использования точек останова, пошаговой обработкой, строчным отладчиком и функциями дисассемблера.

Алгоритм работы микропроцессорной защиты.

Присвоим выходу 3 название vkl_KM1

Присвоим выходу 4 название vkl_K2

Текст программы:

(* cyclic program *)

if pusk then ;контакт реле К1.2 переведен в положение «Pusk»

vkl_KM1=1

vkl_K2=0

if Otsechka then ;на входе Otsechka устанавливается логическая 1

vkl_KM1=0

vkl_K2=1

TOF_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TOF_10ms_0.PT= 50 ; задание интервала задержки

TOF_10ms_0 FUB TOF_10ms();

FiksPrev = TOF_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка включенного положения реле К2

if vkl_K2=1 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;отключение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_K2=0

endif

TON_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TON_10ms_0.PT= 50 ; задание интервала задержки

TON_10ms_0 FUB TON_10ms();

FiksPrev = TON_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка отключенного положения реле К2

if vkl_K2=0 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;включение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_K2=1

endif

if stop then ;контакт реле К1.2 переведен в положение «Stop»

vkl_KM1=0

vkl_K2=0

endif

if MTZ then ;на входе MTZ устанавливается логическая 1

TON_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TON_10ms_0.PT= 150 ; задание интервала задержки

TON_10ms_0 FUB TON_10ms();

FiksPrev = TON_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка наличия логической 1 на входе MTZ

if MTZ =1 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;отключение катушки КМ1и включение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_KM1=0

vkl_K2=1

endif

TOF_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TOF_10ms_0.PT= 50 ; задание интервала задержки

TOF_10ms_0 FUB TOF_10ms();

FiksPrev = TOF_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка включенного положения реле К2

if vkl_K2=1 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;отключение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_K2=0

endif

TON_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TON_10ms_0.PT= 50 ; задание интервала задержки

TON_10ms_0 FUB TON_10ms();

FiksPrev = TON_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка отключенного положения реле К2

if vkl_K2=0 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;включение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_K2=1

endif

if stop then ;контакт реле К1.2 переведен в положение «Stop»

vkl_KM1=0

vkl_K2=0

endif

if Peregr then ;на входе Peregr устанавливается логическая 1

TON_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TON_10ms_0.PT= 240000 ; задание интервала задержки

TON_10ms_0 FUB TON_10ms();

FiksPrev = TON_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка наличия логической 1 на входе Peregr

if Peregr =1 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;отключение катушки КМ1и включение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_KM1=0

vkl_K2=1

endif

TOF_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TOF_10ms_0.PT= 50 ; задание интервала задержки

TOF_10ms_0 FUB TOF_10ms();

FiksPrev = TOF_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка включенного положения реле К2

if vkl_K2=1 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;отключение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_K2=0

endif

TON_10ms_0.IN= Prev_Temp ; включение таймера

TON_10ms_0.PT= 50 ; задание интервала задержки

TON_10ms_0 FUB TON_10ms();

FiksPrev = TON_10ms_0.Q ;срабатывание таймера

;проверка отключенного положения реле К2

if vkl_K2=0 then

Prev_Temp=1 ;

else

Prev_Temp=0;

endif

;включение реле К2

if FiksPrev then;

vkl_K2=1

endif

if Peregr =0 then

vkl_KM1=0

vkl_K2=0

endif

Таблица 6.2. Таблица входов/выходов

Name	Data Type	PV Name
Digital input 01	BOOL	Peregr
Digital input 02	BOOL	MTZ
Digital input 03	BOOL	Otsechka
Digital input 04	BOOL	Stop
Digital input 05	BOOL	Pusk
Digital output 01	BOOL	vkl_KM1
Digital output 02	BOOL	vkl_K2

7. Оценка надежности

Под эффективностью систем автоматизации понимают надежность их функционирования и экономическую эффективность при внедрении в производство. Если на стадии проектирования не учесть надежность, то в реальных условиях разработанная система управления может оказаться неработоспособной. Надежность определяют, как свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

К количественным показателям надежности относятся: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, наработка на отказ, средний срок службы и др.

В табл. 7.1 представлены фактическая интенсивность отказов одного элемента и группы элементов.

Фактическая интенсивность отказов одного элемента САУ находится произведением:

Где - интенсивность отказов элементов.

Условия эксплуатации САУ для нормальных условий принимается равным 1.

Фактическая интенсивность отказов группы элементов:

Где - число элементов в группе, эксплуатирующейся при одинаковых условиях.

Фактическая интенсивность отказов всей системы получается суммированием:

Считаем, что все элементы САУ соединены последовательно.

Вероятность безотказной работы САУ определяется в соответствии с выражением:

=

где t=8760ч

Таблица. 7.1 Фактическая интенсивность отказов одного элемента и группы элементов

Наименование элемента	Количество элементов	Интенсивность отказов одного элемента	Коэффициент, учитывающий условия эксплуатации	Фактическая интенсивность отказов
				одного элемента	Группы элементов
Микроконтроллер	1	6,35	1	6,35	6,35
Электромагнитное реле	7	0,5/контакт	1	0,50	4,50
Выключатель	3	0,14	1	0,14	0,42
Транзистор	6	0,50	1	0,50	3
Диод полупроводниковый	20	0,15	1	0,15	3
Плавкий предохранитель	1	0,50	1	0,50	0,50
Резистор постоянный пленочный	15	0,03	1	0,03	0,45
Трансформатор	4	0,20	1	0,2	0,8
Резистор переменный проволочный	3	0,13	1	0,13	0,39
Интегральная микросхема	3	6,35	1	6,35	19,05
Лампа накаливания	2	8,0	1	8,0	16

Средняя наработка на отказ:

.

=18362 ч.

8. Расчет освещенности

Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте обслуживающего персонала подстанции должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

- недостаточность освещенности;

- чрезмерная освещенность;

- неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы программиста в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп.

Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют существенные преимущества:

- по спектральному составу света они близки к дневному, естественному освещению;

- обладают более высоким КПД (в 1.5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

- обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

- более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для КРУН-10кВ площадью 45 м2 , ширина которой 3 м, высота - 2.5 м. Воспользуемся методом светового потока.

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

Где F - рассчитываемый световой поток, Лм; Е - нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу обслуживающего персонала, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду работ средней точности, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 200 Лк при газоразрядных лампах; S - площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 45 м2); Z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1.1-1.2 , пусть Z = 1.1); К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение определяется по таблице коэффициентов запаса для различных помещений и в нашем случае К = 1.5); n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (Рс), потолка (Рп) и пола (Рпол), значение коэффициентов Рс, Рп и Рпол определим по таблице зависимостей коэффициентов отражения от характера поверхности).

Таблица 8.1. Таблица зависимостей коэффициентов отражения от характера поверхности

Для производственных помещений с незначительными пылевыделениями: Рп = 50 %, Рс = 30 %, Рпол = 10 %. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников таблице 8.2.

Таблица 8.2. Значение коэффициентов использования светильников, излучающих в нижнюю полусферу, с типовыми кривыми силы света

Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

,

где: S - площадь помещения, S = 45 м2; h - расчетная высота подвеса, h = 2.5 м; A - ширина помещения, А = 3 м; В - длина помещения, В = 15 м.

Подставив значения получим:

Зная индекс помещения I, Рс и Рп, по таблице находим n = 0.41.

Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:

Лм.

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых F = 4320 Лк.

Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:

,

где: N - определяемое число ламп; F - световой поток, F = 36219,51 Лм; Fл - световой поток лампы, Fл = 4320 Лм.

шт.

При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами. Размещаются светильники одним рядом в длину всего 4 светильника.

Светильники типа ОД - прямого света, открытого типа, на две лампы по 30 или 40 Вт, обозначаются ОД-2-30 и ОД-2-40. Имеют открытый снизу металлический эмалированный отражатель; для уменьшения слепящего действия ламп светильники ОД изготовляются также с металлической защитной решеткой, закрывающей лампы снизу, обозначаются ОДР-2-30 и ОДР-2-40.

При одиночной установке каждый светильник подвешивается на двух штангах или цепочках длиной около 30 см, но могут устанавливаться и вплотную к потолку. Часто люминесцентные светильники устанавливаются непрерывными рядами; тогда они прикрепляются к специальному магистральному коробу или к газовой трубе, внутри которых прокладываются провода, питающие светильники.

Светильники ОД применяются для производственных помещений с темными стенами и потолками, с нормальными условиями среды, а также для помещений с небольшой пыльностью и влажностью. Используются также для локализованного освещения конвейеров, сборочных столов и других рабочих мест.

Заключение

В дипломном проекте решена проблема разработки более дешевого и доступного микропроцессорного устройства защиты воздушной линии электропередач на основе более дорогого устройства «Сириус-Л».

Использование в устройстве современной микропроцессорной элементной базы обеспечивает высокую точность измерений и постоянство характеристик, что позволяет существенно повысить чувствительность и быстродействие защит, а также уменьшить ступени селективности.

Преимуществ у микропроцессорных защит много: это и меньшие габаритные размеры, постоянная самодиагностика, более низкие эксплуатационные затраты, совмещение в одном устройстве функций различных защит, управления, измерения, регистрации событий, возможность интеграции в АСУ ТП, оперативное внесение изменений в программы защит, в том числе и для исправления проектных ошибок и прочее.

Для управления технологическим процессом устройства защиты воздушной линии электропередачи будет использоваться микропроцессорный панель-контроллер РР-35 в который будет записана разработанная программа. Управление релейной схемой будет осуществляться от микроконтроллера.

Разработана программа и алгоритмы работы микропроцессорного устройств за основу ТП взята технологическая линия фирмы ЗАО «РАДИУС Автоматика» но средства контроль и управления основаны на панель - контроллере РР-35.

Устройство будит предназначено для установки в релейных отсеках КРУН-10кВ подстанции 578 «Пенягино».

В результате проделанных расчетов по оценке надежности определил вероятность безотказной работы всей системы, которая равна: Р=0,95.

микропроцессорный автоматический дискретный клемник

Список литературы

1. Андреев С.А., Судник Ю.В. Автоматизация технологических процессов. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта для студентов факультета заочного образования - М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2007. - 44с.

2. Мартыненко И.И. Лысенко В.Ф. Проектирование систем автоматики. -2-е изд., перераб. и. доп. - М.: Агропромиздат, 1990.- 243с.

3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 2.5. Седьмое издание. М. Издательство НТЦ «Промышленная безопасность». 2005 г.

4. Постановление Правительства РФ от 11 августа 2003 г. № 486 "Об утверждении Правил определения размеров земельных участков для размещения воздушных линий электропередачи и опор линий связи, обслуживающих электрические сети".

5. М.И. Гольберг, И.С. Давыдов, Н.А. Лисеева. Экологические проблемы проектирования и строительства воздушных линий электропередачи СВН и УВН. Новосибирск, 2003.

6. Водянников В.Т. Экономическая оценка проектных решений в энергетике АПК - М.: Колос, 2008 г.

Размещено на Allbest.ru

...