Разработка SCADA - системы для цифровой электрической станции на базе возобновляемых источников энергии
Анализ автономных и сетевых электростанций на базе возобновляемых источников энергии. Разработка мониторинговых экранов для основных участков цифровой электростанции на базе ВИЭ. Интеграция цифровой подстанции в программный комплекс класса SCADA HMI.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.01.2021 |
| Размер файла | 288,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина
Кафедра «Электроснабжение»
Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина»
Кафедра «Эксплуатация электрооборудования»
Разработка SCADA - системы для цифровой электрической станции на базе возобновляемых источников энергии
Тлеумбетов М.-Г. Муратулы, магистрант,
Сарсикеев Е.Ж. к.т.н., доцент
г. Казахстан, г. Нур-Султан
Аннотация
В работе представлены результаты анализа и проектирования системы контроля и управления режимами работы цифровой электростанции на базе ВИЭ.
Ключевые слова: системы управления, цифровая станция, возобновляемая энергетика.
Abstract
The paper presents the results of analysis and design of a monitoring system and control modes of a digital power plant based on renewable energy sources.
Key words: control systems, digital station, renewable energy.
Анализ автономных и сетевых электростанций на базе возобновляемых источников энергии
В настоящее время исследования в большей степени посвящены проблемам управления разнотипными энергоустановками в условиях большой неопределенности. Поэтому внедрение цифровых систем управления с их очевидными преимуществами по сравнению с аналоговой техничкой являются актуальными и требуют дополнительных исследований в данном направлении.
Объединение различного рода энергоисточников призвано повысить показатели энергоэффективности системы в целом, хотя, зачастую, при свободном сопряжении разнородных генерирующих установок наблюдается снижение интегральных показателей, что в итоге уменьшает экономическую эффективность гибридных систем. Устранить подобное явление возможно лишь оптимальным управлением потоками электроэнергии в системе, что является одной из решаемых задач в работе.
Ниже в таблице 1 представлен анализ преимуществ и недостатков, автономных и сетевых электростанций на базе ВИЭ.
Таблица 1
Преимущества и недостатки автономных и сетевых электростанций на базе ВИЭ
Из таблицы 1 видно, что более рациональным решением является, использование автономной солнечной электростанции с ветрогенераторной установкой. Такая схема электроснабжения позволит избежать некоторые недостатки использования электростанций на базе ВИЭ. На рисунке 1 изображена структурная схема автономной солнечной электростанции с ветрогенераторной установкой.
Рисунок 1. Структурная схема автономной солнечной электростанции с ветрогенераторной установкой
Мониторинг цифровой электростанции. Система удаленного мониторинга позволяет осуществлять бесперебойный контроль над работой цифровой электростанции на базе ВИЭ и управлять системой энергоснабжения на расстоянии. Система удаленного мониторинга особенно удобна при установке электростанции в труднодоступной или удаленной местности, куда сложно добраться для проверки общего технического состояния, контроля его параметров [2]. Система удаленного мониторинга работает по протоколу ModBus, объединяющий систему управления в единое целое. Система мониторинга так же позволяет вести и хранить журнал событий и состояний на персональном компьютере диспетчера Интегрирование системы мониторинга цифровой подстанции на базе возобновляемых источников энергии, необходимо выполнить в соответствии со схемой расположения измерительных приборов. На рисунке 2 изображен основной мониторинговый экран цифровой электростанции.
Рисунок 2. Основной мониторинговый экран цифровой электростанции
Разработка алгоритмов работы цифровой электростанции на базе ВИЭ. В нормальном режиме все участки цифровой электростанции на базе ВИЭ включены. Электроснабжение потребителя производится одновременно от ветрогенератора и фотоэлектрических модулей через группу аккумуляторных батарей. Для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителя от цифровой электростанции, необходимо разработать алгоритмы автоматического переключения нагрузки, в условиях перегрузки и недогрузки цифровой электростанции. Алгоритмы работы цифровой электростанции в условиях недогрузки на различных участках цепи цифровой электростанции.
Сценарий 1. При падении тока ниже 8А и/или напряжения ниже 380В на ветрогенераторе нагрузка потребителя переключается на аккумуляторные батареи.
Сценарий 2. При падении тока ниже 160А и/или напряжения ниже 24В на фотоэлектрическом модуле нагрузка потребителя переключается на аккумуляторные батареи.
Сценарий 3. При полном заряде аккумуляторных батарей, электроснабжение потребителя осуществляется напрямую от двух источников электроэнергии.
Сценарий 4. При падении тока ниже 210А и/или напряжения ниже 24В в аккумуляторных батареях, в условиях недогрузки обоих альтернативных 124 источников электроэнергии, нагрузка потребителя переключается на сетевое электроснабжение.
Сценарий 5. При падении тока ниже 210А и/или напряжения ниже 24В в аккумуляторных батареях, в условиях нормальной работы обоих альтернативных источников электроэнергии, электроснабжение потребителя осуществляется напрямую от двух источников альтернативной электроэнергии.
мониторинговый цифровой электростанция возобновляемый энергия
Результаты
В качестве защитной аппаратуры были выбраны автоматические выключатели серии 3VA от производителя «Siemens» с различными номинальными токами в соответствии с уровнем тока на различных участках цепи автономной электростанции на базе возобновляемых источников энергии. А так же был произведен выбор измерительных приборов серии 7КТ1 от производителя «Siemens» с интерфейсом дистанционной передачи данных RS-485. В ходе выполнения проекта была выполнена интеграция цифровой подстанции в программный комплекс класса SCADA HMI. Разработаны мониторинговые экраны для основных участков цифровой электростанции на базе ВИЭ. Был спроектирован основной экран цифровой электростанции с привязкой ко всем мониторинговым экранам. В результате выполнения проекта были разработаны алгоритмы работы цифровой электростанции. Разработанные алгоритмы работы цифровой подстанции обеспечить потребителя бесперебойным электроснабжением.
В качестве улучшения проекта предлагается разработать систему удаленного доступа к спроектированным мониторам реального времени цифровой электростанции на базе ВИЭ в программном комплексе класса SCADA HMI. Разработанный магистерский проект позволит в дальнейшем проводить исследования работы электростанции на базе возобновляемых источников энергии, с ветрогенераторной установкой и фотоэлектрическими модулями. Внедрение систем цифровой подстанции в существующую автономную электростанцию на базе ВИЭ, позволит устранить проблему снижения интегральных показателей возникающих при свободном сопряжении разнородных генерирующих установок.
Список литературы
1. Бабко А.Н., Инютин С.П. Электрическое освещение и энергоэффективность: учебное пособие для ВУЗов / - Астана: ТОО «NomadTrading», 2015. - С. 380.
2. Системы удаленного мониторинга. [Электронный ресурс]
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Изучение опыта использования возобновляемых источников энергии в разных странах. Анализ перспектив их массового использования в РФ. Основные преимущества возобновляемых альтернативных энергоносителей. Технические характеристики основных типов генераторов.
реферат [536,4 K], добавлен 07.05.2009Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии, технологии их освоения. Возобновляемые источники энергии в России до 2010 г. Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской обл.
реферат [3,1 M], добавлен 27.02.2010Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Казахстане и проблемы, связанные с их использованием. Удельные мощности разных типов электростанций. Выбор фотопреобразователей. Преимущества автономных систем. Инвестиционные затраты.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 31.01.2014Использование возобновляемых источников энергии. Энергия солнца, ветра, биомассы и падающей воды. Генерирование электричество из геотермальных источников. Сущность геотермальной энергии. Геотермальные электрические станции с комбинированным циклом.
реферат [1,7 M], добавлен 15.05.2010Динамика развития возобновляемых источников энергии в мире и России. Ветроэнергетика как отрасль энергетики. Устройство ветрогенератора - установки для преобразования кинетической энергии ветрового потока. Перспективы развития ветроэнергетики в России.
реферат [3,4 M], добавлен 04.06.2015Актуальность поиска нетрадиционных способов и источников получения энергии, в особенности возобновляемых. Эксплуатация малых гидроэлектростанций, развитие промышленной ветроэнергетики. Характеристика солнечных, приливных и океанических электростанций.
курсовая работа [487,3 K], добавлен 15.12.2011Создание институциональной базы в арабских странах. Инвестиционные возможности для развития возобновляемой энергетики. Стратегическое планирование развития возобновляемых источников энергии стран Ближнего Востока. Стратегии развития ядерной энергии.
курсовая работа [4,7 M], добавлен 08.01.2017Изучение истории рождения энергетики. Использование электрической энергии в промышленности, на транспорте, в быту, в сельском хозяйстве. Основные единицы ее измерения выработки и потребления. Применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
презентация [2,4 M], добавлен 22.12.2014Характеристика возобновляемых источников энергии: основные аспекты использования; преимущества и недостатки в сравнении с традиционными; перспективы использования в России. Способы получения электричества и тепла из энергии солнца, ветра, земли, биомассы.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.07.2012Использование возобновляемых источников энергии, их потенциал, виды. Применение геотермальных ресурсов; создание солнечных батарей; биотопливо. Энергия Мирового океана: волны, приливы и отливы. Экономическая эффективность использования энергии ветра.
реферат [3,0 M], добавлен 18.10.2013Существующие источники энергии. Мировые запасы энергоресурсов. Проблемы поиска и внедрения нескончаемых или возобновляемых источников энергии. Альтернативная энергетика. Энергия ветра, недостатки и преимущества. Принцип действия и виды ветрогенераторов.
курсовая работа [135,3 K], добавлен 07.03.2016Существующие источники энергии. Типы электростанций. Проблемы развития и существования энергетики. Обзор альтернативных источников энергии. Устройство и принцип работы приливных электростанций. Расчет энергии. Определение коэффициента полезного действия.
курсовая работа [82,0 K], добавлен 23.04.2016Анализ энергосбережения (экономии энергии) как правовых, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование топливно-энергетических ресурсов и на внедрение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
реферат [345,9 K], добавлен 24.10.2011Классификация возобновляемых источников энергии. Современное состояние и перспективы дальнейшего развития гидро-, гелео- и ветроэнергетики, использование энергии биомассы. Солнечная энергетика в мире и в России. Развитие биоэнергетики в мире и в РФ.
курсовая работа [317,6 K], добавлен 19.03.2013Использование альтернативных океанических возобновляемых источников энергии: биомассы и водорода, волн и течения, разности в солености морской и речной воды. Энергетический потенциал тепловых станций в тропиках и на осмотических станциях в устьях рек.
реферат [589,8 K], добавлен 15.06.2011Производство электрической и тепловой энергии. Гидравлические электрические станции. Использование альтернативных источников энергии. Распределение электрических нагрузок между электростанциями. Передача и потребление электрической и тепловой энергии.
учебное пособие [2,2 M], добавлен 19.04.2012Строительство и реконструкция малых ГЭС. Использование энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью гидроэнергетических установок малой мощности. Малая гидроэнергетика как один из конкурентоспособных возобновляемых источников энергии.
реферат [69,0 K], добавлен 11.10.2014Характеристика возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Изучение схемы плотины гидроэлектростанции. Особенности работы русловых и плотинных гидроэлектростанций. Гидроаккумулирующие электростанции. Крупнейшие аварии на гидроэлектростанциях.
реферат [84,3 K], добавлен 23.10.2014Перечень имеющейся установленной мощности, силового и осветительного оборудования по объектам пансионата. Проект по внедрению автономного энергоснабжения с использованием фото-ветро установки, пассивной солнечной системы и гелиосистемы. Расчет мощностей.
дипломная работа [353,4 K], добавлен 25.11.2010Источники экологически чистой и безопасной энергии. Исследование и разработка систем преобразования энергии солнца, ветра, подземных источников в электроэнергию. Сложные системы управления. Расчет мощности ветрогенератора и аккумуляторных батарей.
курсовая работа [524,6 K], добавлен 19.02.2016
