Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Научно-технические проблемы регулирования режима напряжения в сетях
1.1. Научные и методические задачи регулирования напряжения в распределительных сетях предприятий по добыче, транспортировке и переработке полезных ископаемых
1.2. Влияние отклонений напряжения от рационального уровня на параметры электропотребления на уровне электроподстанции
1.3. Технические средства регулирования режима напряжения 27
1.4. Расчетная схема замещения СЭС и параметры ее элементов 38
2. Математическое моделирование и оптимизация режима напряжения в ЦП горнорудного и нефтегазового предприятия
2.1. Цели и задачи моделирования режима напряжения в распределительной сети горнорудного и нефтегазового предприятия
2.2. Математическая модель режима напряжения в радиально магистральной линии 52
2.3. Математическая модель режима напряжения в СЭС 60
2.4. Оптимизация режима напряжения при групповом регулировании уровня напряжения в ЦП
2.5. Оценка параметров, определяющих режим напряжения 64
Выводы к главе 2 71
3. Концепция и алгоритм управления режимом напряжения посредством изменения коэффициента трансформации силового трансформатора
3.1. Выбор определяющего режим напряжения присоединения с )# применением с применением методов нечеткой логики.
3.2. Разработка алгоритмического обеспечения устройства БАР РПН
Выводы к главе 3 103
4. Аппаратная реализация мржропроцессорного устройства БАР РПН
4.1. Базовая конструкция и принцип работы устройства БАР РПН 104
Выводы к главе 4
Заключение 114
Список литературы
- Влияние отклонений напряжения от рационального уровня на параметры электропотребления на уровне электроподстанции
- Расчетная схема замещения СЭС и параметры ее элементов
- Оптимизация режима напряжения при групповом регулировании уровня напряжения в ЦП
- Разработка алгоритмического обеспечения устройства БАР РПН
Введение к работе
Актуальность работы. При добыче, транспортировке и переработке полезных ископаемых затраты на электроэнергию могут достигать 30% и более, что обуславливает необходимость внедрения энергосберегающих технологий на горных и нефтегазодобывающих предприятиях. Снижение потребления электроэнергии может быть достигнуто за счет регулирования режима напряжения на уровне центра питания (ЦП), позволяющего уменьшить потери электрической энергии в линиях электропередачи и электроустановках.
На современных горных и нефтегазодобывающих предприятий групповое регулирование напряжения на сборных шинах главной понизительной подстанции осуществляется путем изменения коэффициента трансформации силового трансформатора под нагрузкой. Из-за наличия протяженных радиально-магистральных сетей, широко применяется встречный закон регулирования по току. Однако в настоящее время отсутствует научное обоснование выбора определяющего присоединения, по параметрам которого устанавливается рациональный уровень напряжения. Под рациональным уровнем напряжения понимают уровень, при котором суммарные потери в системе электроснабжения и отдельных электроустановках приближаются к минимально возможным. Кроме того, ограниченный объем средств измерения и передачи информации об электропотреблении отдельных электроустановок не позволяет оперативно поддерживать уровень напряжения на шинах понизительной подстанции при вариации структуры и параметров нагрузки, подключенной к определяющему присоединению.
Поэтому решение задачи поддержания уровня напряжения в системе электроснабжения горных и нефтегазодобывающих предприятий на рациональном уровне с помощью средств группового регулирования режима напряжения в реальном режиме времени в условиях ограниченного объема средств измерения и передачи информации об электропотреблении представляется актуальным.
Цель работы. Установление зависимостей изменения потерь активной и реактивной мощности от уровня напряжения, параметров территориально рассредоточенных электроустановок и системы
- . ,.,!:.! ОИАЛЬЯЧїі !
3 ! ЬИБЛИОТЕКА ;
і С.Пгтербург (,G '
электроснабжения предприятий по добыче, транспортировке и переработке полезных ископаемых, позволяющих снизить энергетические затраты при ограниченном объеме средств измерения и передачи информации.
Идея работы заключается в приближении уровня напряжения на сборных шинах подстанции горных предприятий к рациональному уровню путем группового автоматического регулирования коэффициента трансформации силового трансформатора на основе данных о параметрах и электропотреблении определяющего присоединения, при котором потери электроэнергии в распределительной сети и отдельных электроустановках приближаются к минимально возможным.
Задачи исследования:
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выявить зависимость изменения потерь активной и реактивной мощности от изменения уровня напряжения, параметров и конфигурации радиально-магистральных линий, вариации нагрузки и регулирующих эффектов по напряжению;
разработать математическую модель, позволяющую определить основные параметры режима напряжения в ЦП с учетом параметров отдельных электроприемников и элементов системы электроснабжения;
разработать теоретические и методические положения выбора определяющего присоединения и уставки по напряжению на шинах понизительной подстанции;
разработать алгоритм и структуру комплекса технических средств управления коэффициентом трансформации силового трансформатора посредством устройства регулирования под нагрузкой (РПН) при групповом управлении напряжением в ЦП с учетом вариации параметров электроприемников и распределительных линий, который позволяет осуществить минимизацию потерь активной мощности в электроустановках и реактивной мощности на передачу электрической энергии в элементах системы электроснабжения (СЭС) в реальном режиме времени.
Защищаемы научные положения:
1. Групповое регулирование режима напряжения в центре пита
ния, при котором минимизируются потери электроэнергии, может
быть осуществлено на основании данных об электропотреблении и
параметрах определяющего присоединения, выбор которого произ
водится в результате сравнительного анализа конфигурации систе
мы электроснабжения, длины и характеристик отдельных присоеди
нений, данных о величине регулирующих эффектов электрических
нагрузок и ущерба при отклонении напряжения в центре питания от
рационального уровня.
2. Рациональный уровень напряжения при групповом регулировании
коэффициента трансформации определяется путем лингвистической
обработки экспертных оценок параметров системы электроснабже
ния и отдельных присоединений электротехнического комплекса
посредством FAZZY технологий.
Методы исследований. Использованы методы теории электрических цепей, теории автоматического управления, теории оптимизации, численные методы решения уравнений, математическое и физическое моделирование, методы теоретического и экспериментального определения параметров и характеристик электротехнических комплексов, теория нечетких множеств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
определены статические характеристики и регулирующие эффекты по напряжению узлов нагрузки при вариации долевого участия асинхронной, синхронной и осветительной нагрузки;
установлены зависимости изменения потерь активной и реактивной мощности СЭС от изменения уровня напряжения, параметров и конфигурации радиально-магистральных линий, вариации нагрузки и регулирующих эффектов по напряжению;
обоснована возможность группового регулирования режима напряжения в центре электрических нагрузок (ЦП) на основании данных об электропотреблении и параметрах определяющего присоединения, при выборе которого учитываются конфигурация и параметры системы электроснабжения, характеристики отдельных присоединений, данные о величине регулирующих
эффектов отдельных электрических нагрузок и ущерб при отклонениях напряжения от рационального уровня.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием известных положений теории электрических цепей, теории электромагнитных процессов в системах электроснабжения и электрических машинах, методов математического моделирования и теории оптимизации, а также достаточной сходимостью теоретических и экспериментальных исследований (расхождение не более 10%).
Практическая ценность работы заключается в следующем:
разработана методика выбора определяющего присоединения, по параметрам которого производится выбор рационального уровня напряжения на шинах главной понизительной подстанции (ГПП) при групповом регулировании режима напряжения;
разработан алгоритм группового регулирования режима напряжения, позволяющий решить задачу минимизации потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения и отдельных электроустановках горных и нефтегазодобывающих предприятий на основе данных по электропотреблению и параметрах определяющего режим присоединения;
разработан комплекс технических средств, позволяющий осуществлять автоматический выбор определяющего присоединения и управление коэффициентом трансформации силового трансформатора в ЦП, который обеспечивает рациональный режим напряжения в электротехническом комплексе горных и нефтегазодобывающих предприятий.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты диссертации используются при проведении научно-технических работ на предприятиях ОАО «Татнефть». Суммарный годовой экономический эффект от внедрения установок группового регулирования составил 573 360 руб.
Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» в 1999-2002 гг. в СПГГИ (ТУ); пятой международной конференции «Новые идеи в науках о земле», 2001 г., Москва; пятой, шестой и
седьмой Санкт-Петербургских ассамблеях молодых ученых и специалистов, Политехнических симпозиумах «Молодые ученые промышленности Северо-западного региона», 2001 и 2002 гг., Санкт-Петербург; научно-технической конференции «Человек Севера в XXI веке», Воркута, 2001 г.; Всероссийском совещании энергетиков нефтяной и газовой отраслей «Разработка, внедрение и опыт применения нового электрооборудования для нефтегазовых предприятий», 2002 г, Санкт-Петербург; научных семинарах кафедры «Электротехники и электромеханики» СПГГИ (ТУ).
Личный вклад автора. Поставлены задачи исследований, разработана методология их решения, разработана математическая модель, позволяющая выявить основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на функцию оптимизации, обоснована возможность определения рационального уровня напряжения при групповом регулировании в центре питания с использованием данных о параметрах и электропотреблении определяющего присоединения, разработаны алгоритм и структура комплекса технических средств, позволяющего производить автоматический выбор определяющего присоединения при минимизации потерь электроэнергии при групповом регулировании режима напряжения.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 117 страницах. Содержит 51 рисунок, 9 таблиц, список литературы из 105 наименований.
Влияние отклонений напряжения от рационального уровня на параметры электропотребления на уровне электроподстанции
Работа каждого электроприемника (ЭП) характеризуется определенными техническими показателями, которые влияют на экономичность и надежность работы как самого ЭП, так и связанных с ним механизмов.
Асинхронные двигатели.
Наиболее распространенными токоприемниками являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Асинхронные электродвигатели, зачастую являющиеся самыми энергоемкими и наиболее ответственными токоприемниками, выполняют все основные операции технологического процесса. На характеристики асинхронных двигателей оказывает влияние целый ряд факторов, имеющих место в реальной сети, а именно: отклонение уровня напряжения от номинального значения; колебания частоты; искажения синусоидальной формы напряжения и тока; всплески напряжений при включении и в других переходных режимах; колебания одно- и многофазные; аварийные возмущения; оперативные переключения обслуживающим персоналом.
На рис. 1.1 представлена зависимость между электромагнитным моментом Мэл и скольжением s при f= const, U = ином- Здесь же приведена зависимость вращающего момента рабочего механизма Ммех от его скорости вращения. Точка 1 соответствует работе двигателя с номинальной нагрузкой, при этом скольжение двигателя соответствует номинальному скольжению SHOM
Влияние изменений напряжения на электромеханические характеристики асинхронного двигателя. При длительном понижении напряжения, подводимого к зажимам электродвигателя механическая характеристика двигателя изменится и может быть представлена зависимостью момента от скольжения M3J,i=f(s). Характеристика Ммех остается прежней. При режиме работы электродвигателя в точке 2, скольжение двигателя увеличится, т.е. S2 SHOM» а Ммех2 Мном, т.е. производительность механизма, приводимого во вращение этим электродвигателем падает. При дальнейшем длительном снижении напряжения происходит дальнейшее ухудшение технических характеристик приводимого им во вращение механизма. Запуск двигателя при пониженном напряжении (U2), когда его скольжение s — 1, невозможен, так как
Мэл2 ММех.
Расчеты показывают [17], что при снижении напряжения на зажимах двигателя на 15 % от UHOM его электромагнитный момент Мэл снижается до 72 % от Мном и снижается коэффициент запаса устойчивости, характеризуемый отношением максимального вращающего момента к номинальному, который регламентируется стандартами на конкретные виды асинхронных электродвигателей. При провалах напряжения ниже допустимого уровня двигатель опрокинется.
В случае снижения напряжения на зажимах электродвигателя при той же потребляемой мощности увеличивается ток, потребляемый из сети. При этом происходит более интенсивный нагрев обмоток двигателя и соответственно снижается срок его службы. Например, если длительное время двигатель работает при напряжении, равном 0,9 UH0M срок его службы сокращается примерно вдвое. Устойчивая работа приводного асинхронного двигателя технологического оборудования при широком диапазоне изменения момента сопротивления определяется величиной напряжения при пуске, частотой и продолжительностью пуска, а также способом питания электродвигателя [15, 29,38]. -.
На рис. 1.2 и 1.3 представлены зависимости изменения приведенного тока статора электродвигателя типа КОФ (привод конвейера) и ЭДК (привод комбайна) в зависимости от напряжения при различных нагрузках. Пунктирными линиями показаны зоны неустойчивой работы и минимальных токов Iimin. В случае изменения напряжения U сети активная мощность на валу двигателя остается практически постоянной, изменяются лишь потери активной мощности в двигателе на некоторую величину 8Р, которая может быть положительной и отрицательной в зависимости от величины изменения напряжения, типа двигателя и его коэффициента загрузки m = Р/Рн. В общем виде для трехфазных асинхронных двигателей изменение активной мощности Рдв может быть определено следующим образом: Рдв = тРн + АРн + 5Р = тРн + АР„(1+кр), (1.8) где : АРН — потери активной мощности в двигателе при номинальном напряжении на его зажимах; кр — коэффициент пропорциональности, равный отношению дополнительных потерь активной мощности в двигателе 5Р к величине АРН. hi » 60 40 тс 2 / ІЗ г !
Зависимость изменения приведенного тока статора электродвигателя типа ЭДК в зависимости от напряжения при различных коэффициентах нагрузки. На рис. 1.4 и 1.5 представлены зависимости изменения потерь активной мощности электродвигателей конвейера и комбайна в зависимости от напряжения при различных нагрузках. Потери мощности для каждого mci имеют минимальную величину APj min на графиках соединены пунктирной линией. Характер изменения потерь активной мощности для данных двигателей аналогичен изменениям потребляемых токов.
Расчетная схема замещения СЭС и параметры ее элементов
Целью математического моделирования режима напряжения является выявление основных параметров, определяющих режим напряжения в электротехническом комплексе горных и нефтегазовых предприятий для определения оптимального или близкого к оптимальному (рационального) уровня напряжения при групповом регулировании режима напряжения.
Основной задачей группового регулирования режима напряжения в ЦП является минимизация потерь электрической энергии в элементах СЭС и электроустановках при заданных параметрах технологического процесса и ограничений, в том числе по условиям устойчивости и удовлетворения требованиям питающих энергосистем. Целевая функция (Ц) при групповом регулировании имеет вид: где M - математическое ожидание потерь активной и реактивной мощности; Т - расчетный интервал времени; АРцп и AQun - потери активной и реактивной мощности на уровне ЦП; APj узЛ. и AQj узЛ. - потери активной и реактивной мощности в і-том узле нагрузки, APj сэс и AQj Сэс - потери активной и реактивной мощности в і-том участке СЭС; QK - коэффициент приведения потерь реактивной мощности к потерям активной мощности.
Узлы нагрузки содержат АД, СД, трансформаторы, устройства освещения, устройства электрообогрева, КУ и другие электроустановки, , Зависимости потребляемых в узлах нагрузки активных и реактивных мощностей от напряжения определяется их статическими характеристиками: Pym.=J Ріполлц коэффициенты, отображающие зависимость потребляемой электроприемником активной мощности от напряжения; boif, bnf, bj2f коэффициенты, отображающие зависимость потребляемой электроприемником реактивной мощности от напряжения электроприемника f-вида; Sf - долевое участие электроприемника f-вида; Pj n(Wf, Q\ ncmf -полезная активная и реактивная мощности, потребляемые электроприемником f-вида, при напряжении U = 1; APif, AQjf - потери активной и реактивной мощности электроприемников f-вида.
Для определения статических характеристик узла нагрузки представим с использованием метода наименьших квадратов зависимости статических характеристик отдельных электроустановок в аналитической форме. Выполним аппроксимацию зависимостей потерь активной и реактивной мощности от уровня напряжения на зажимах АД, СД, трансформаторов и осветительной нагрузки полиномом второй степени. Допустимость такой аппроксимации обосновывается тем, что относительная погрешность статических характеристик, описываемых полученными аналитическими зависимостями, не превышает 10%.
На рис. 2.1-2.5 приведены исходные зависимости потерь активной и реактивной мощности от напряжения и их аппроксимация для электроустановок с асинхронным, синхронным приводом, трансформаторов и ламп накаливания. По оси абсцисс указанных рисунков приведено напряжение в о.е., а по оси ординат - потери активной и реактивной мощности в о.е. (за базис принята номинальная мощность электроустановок). Сопоставительный анализ кривых на рис. 2.1-2.5 подтверждает вывод о том, Рис. 2.1. Аппроксимация зависимости потерь активной мощности от напряжения для АД что погрешность аппроксимации не превышает 10%. Рис. 2.2. Аппроксимация зависимости потерь реактивной мощности от напряжения для АД 6 кВ при т= ДР1 1 . 0,8 0,6- пл 0,2 п и -02 8 0, І5 0 9 0, )5 1,)5 1 1 1. Рис. 2.3. Аппроксимация зависимости потерь реактивной мощности от напряжения для СД т= ДР19-, 1 -0,8- 0,6 - 0,4 - 0,2 п . и
Аппроксимация зависимости потерь активной мощности от напряжения для полностью загруженного трансформатора Рис. 2.5. Аппроксимация зависимости потребления активной мощности от отклонения напряжения для ламп накаливания Коэффициенты, характеризующие статические характеристики потерь активной и реактивной мощностей узлов нагрузки, определены при варьировании соотношения долевого участия асинхронных и синхронных двигателей (АД и СД) от 10% до 80%, и 10% осветительной нагрузки приведены в табл. 2.1 и 2.2. Статические характеристики узлов нагрузки активной и реактивной мощностей при вариации соотношения различных видов электропотребителей в соответствии с данными в табл. 2.1 и 2.2. приведены на рис. 2.6 и 2.7.
Оптимизация режима напряжения при групповом регулировании уровня напряжения в ЦП
Для выбора определяющего режим напряжения присоединения не удается применить строгую однозначную процедуру синтеза алгоритмов на основе математической модели, которая бы описывала состояния всей системы электроснабжения и нагрузки в виду вероятностного характера параметров, описывающих состояние нагрузки и питающих линий. Поэтому выбор должен осуществляться с применением методов теории нечеткой логики и опыта специалистов, когда должна производиться обработка лингвистически сформулированных экспертных знаний, т.е. с использованием фаззи-технологий.
Нечеткая экспертная система использует для вывода решения вместо Булевой логики совокупность нечетких функций принадлежности и правил. Большинство инструментальных средств, работающих с нечеткими экспертными системами, позволяют применять в правиле несколько заключений. Совокупность правил в нечеткой экспертной системе формирует базу знаний (БЗ). Экспертными методами определяются терм-множества параметров, формирующих функции принадлежности всех лингвистических переменных и алгоритмы фаззи-модулей, осуществляющих выбор устройств. В общем случае вывод решения происходит за четыре шага, а именно:
С помощью функций принадлежности, определенных на входных переменных, вычисляются их фактические значения, и определяется степень уверенности для каждой предпосылки правила.
Используя процедуру вывода, вычисляется значение истинности для предпосылки каждого правила. В результате этого каждой переменной вывода для каждого правила назначается одно значения из нечеткого подмножества зна 74 чений, Обычно для вывода используется минимизация. При минимизирующем логическом выводе выходная функция принадлежности ограничена сверху в соответствии с вычисленной степенью истинности предпосылок (нечеткое логическое И).
Используя композицию, все нечеткие подмножества, назначенные для каждой выходной переменной, объединяются вместе и формируется единственное нечеткое подмножество значение для каждой выводимой переменной. При использовании композиции МАХ объединенное выходное нечеткое подмножество значений создается путем нахождения максимума из всех нечетких подмножеств, назначенных переменным в соответствии с правилом вывода (нечеткое логическое ИЛИ). В композиции SUM объединенное выходное нечеткое подмножество создается суммированием всех нечетких значений из подмножеств, назначенных для переменной вывода также с помощью правил вывода.
Фаззифицирование - это преобразование значений входных переменных в категории нечеткой логики и любая степень принадлежности определяется рассматриваемым нечетким множеством. Фаззифицирование выявляет, к какому терму и в какой степени данное значение, измеренное или полученное другим способом, имеет определенное множеством свойство.
Нечеткие множества параметров и их функции принадлежности могут быть представлены в виде лингвистических множеств - терм-множеств. Значениями лингвистической переменной являются слова (термы) обычного языка. Эти слова определяют качество или величину элементов множества. Функция принадлежности строго определяет все терм-множество. При прямом методе построение функции принадлежности выполняется экспертом, который определяет лингвистические переменные, т.е. делит весь диапазон возможных изменений переменной на отдельные участки. Затем он ставит в соответствие степень принадлежности, которая наилучшим образом соответствует смысловой интерпретации, данным термам рассматриваемого множества. Функция принадлежности может быть линеаризована и, что особенно важно, линеаризация при операциях с нечеткими множествами практически не приводит к потере информации. Для лингвистического описания регулируемых величин применяются линейные треугольные функции принадлежности, которые симметричны относительно нулевой точки. Это позволяет построить FUZZY модуль выбора присоединения с минимальным количеством вычислительных операций. При этом принятое количество лингвистических термов достаточно для того, чтобы поддерживать систему в устойчивом состоянии.
Ранее установлено, что режим отходящих присоединений характеризуется совокупностью четырех параметров: мощностью нагрузки (S), протяженностью линии (L), регулирующих эффектов по напряжению (P(U)) и распределением нагрузки вдоль линии (R(L)).3TOT режим описывается пятью термами: режим очень тяжелый (ОТ), режим тяжелый (Т), режим средний (СР), режим легкий (Л), режим очень легкий (ОЛ). Дополнительно введен пятый параметр - категория энергообъекта по ущербу от отклонения напряжения от рационального уровня (K(U)).
Интервалы возможного изменения мощности нагрузки и длины линии могут быть разбиты на пять термов (0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 в о.е.). За базис приняты суммарная максимальная мощность и протяженность присоединения соответственно. Мощность нагрузки отходящих линий можно получить на основе данных от первичных датчиков тока и напряжения, входящих в состав существующей АСУЭ или размещенных в точке контроля. Информация о длине всех контролируемых линий заносится в базу данных. Функция принадлежности длинны линии (i(L) и мощности нагрузки u.(S) представлены на рис. 3.2 и 3.3.
Категория энергообъекта по ущербу от отклонения напряжения от рационального уровня (К) присваивается каждому потребителю при анализе энергопотребителей и создании БД. Для каждого электроприемника или узла нагрузки устанавливаются уровень напряжения, при котором обеспечивается рациональный режим работы, т.е. минимум потерь активной мощности при его устойчивой работе в зависимости от коэффициента загрузки данного электроприемника и оценивается ущерб от отклонения напряжения от рационального. Для установления зависимости между появлением ущерба и уровня напряжения у энергообъекта определяется данные экономического ущерба по линиям и соответствующие им уровни напряжения. Эмпирические распределения изменения напряжения, в большинстве своем неоднородны. Они могут быть одно- и двумо-дальными. Неоднородность распределений является следствием изменения параметров нагрузки (например, работа электродвигателей с различной загрузкой), вариации длинны питающей линии и др. При двумодальном распределении одно распределение соответствует работе электропотребителей вхолостую, другое -при работающих электропотребителях с определенной нагрузке. Эмпирическое распределение единичных ущербов имеют корреляционную зависимость, которую можно выразить через уравнение второго порядка [оранжевая]. Вычисление его можно произвести при помощи метода с малым числом испытаний. Уравнение второго порядка имеет вид:
Разработка алгоритмического обеспечения устройства БАР РПН
Информация о токах и напряжениях от измерительных трансформаторов и датчиков тока и напряжения по каналам связи поступает на клеммы блока аналоговых входов контроллера с блоком FAZZY логики, входящий в состав БАР РПН. При использовании микропроцессорных счетчиков сбор, обработку и передачу первичной информации о режиме напряжения возможно осуществлять с использованием удаленных терминалов, входящих в состав существующей АСКУЭ, или передавать информацию в цифровом виде непосредственно на блок дискретных входов программируемого контроллера.
Удаленный терминал является стандартной системой телеуправления, предназначенной для использования в системах управления сетями, легко адаптируется к различным средам передачи. Он имеет микропроцессорное управление, модульную структуру и разработан для применения на объектах с количеством сигналов в диапазоне от 20 до 1800. Удаленный терминал позволяет гибко программировать режимы сбора, первичной обработки и передачи данных, устройство также может обеспечивать выполнение ряда программируемых функций локальной автоматизации, производить проверку работоспособности счетчиков, как производящих самотестирование, так и не производящих самотестирование.
Схема и технические характеристики удаленного терминала RTU 211 (ABB) представлена в приложении 3.
Программируемый контроллер (ПК) входит в состав БАР РПН и осуществляет выбор линии, определяющей режим напряжения в соответствии программно реализованным алгоритмом приведенным на рис.3.9. В качестве аппаратной реализации предлагается используется ПК фирмы OMRON серий С200 или CS1, имеющие специальный модуль FUZZY логики FZ001, который позволяет реализовать операции фаззифицирования, фаззилогических преобразований и дефаззификации на основе полученной от измерительного комплекса информации о напряжениях и токах нагрузки и предварительно заданной информации о параметрах питающих ее линий и произвести выбор линии, которая определяет режим напряжения в системе электроснабжения. Функциональная схема ПК представлена на рис. 4.1.
При работе ПК, т. е. при выполнении программы выбора определяющей линии в ПК осуществляется серия операций, которые можно разделить на следующие категории: отвыключателей, ЦУ W соленоиды,двигатели,итл датчиков и ТА W W W і і 1 Устройства программирования Рис. 4.1. Функциональная схема программируемого контроллера. 1. Общие процессы управления, например, работа контрольного таймера и проверка памяти программы; 2. Ввод и вывод информации (ввод измеренных сигналов, аналого-цифровое преобразование, цифро-аналоговое преобразование тока и напряжения выбранной линии); 3. Исполнение программы пользователя (вычисление критериев выбора (например мощности нагрузки, если сигналы о токе и напряжении поступает от датчиков тока и напряжения), фаззи операции по выбору определяющей линии); 4. Обслуживание периферийных устройств.
ПК конструктивно представляет собой набор панелей (базовая панель центрального процессора, панели расширения), к которым подключаются модули, выполняющие различные функции и образуют базовую конфигурацию системы. Классификация модулей ПК серии CS1
Панель центрального процессора состоит из модуля центрального процессора, блока питания, базовой панели центрального процессора, которая допускает установку от 2 до 10 модулей в зависимости от модели задней панели, базовых модулей ввода/вывода, специальных модулей и модулей шины центрального процессора.
Для организации связи ПК с внешними устройствами используется панель связи (рис.4.3.), которая устанавливается в отделение панели связи модуля центрального процессора. В случае необходимости можно использовать или отдельный модуль связи, подключая его к разъему панели ПК.
Панели связи имеют различную комплектацию и позволяют организовывать систему связи любого уровня и различной передающей среды (кабельные и оптоволоконные линии, радиомодемы). Прием данных со счетчиков осуществляется через порт RS 232/RS 485, которым комплектуется панель связи (рис. 4.3).
Для ввода аналоговых сигналов с измерительных трансформаторов и датчиков тока и напряжения в ПК используется модуль аналогового ввода/вывода (рис.4.4), осуществляющий аналого-цифровое преобразование поступающих сигналов и цифро-аналоговое преобразование сигналов тока и напряжения выбранной линии, которое поступает на обмотки трансформаторов тока и напряжения РНМ-1.
К каждому модуль аналогового ввода содержит от 4 до 8 входов, модуль аналоговых выходов - 2 или 4 выхода в зависимости от модели.
Модуль FUZZY логики на основании оцифрованных сигналов тока и напряжения полученных со входов модуля аналогового ввода, а также априорно заданной информации о длине питающей линии, категории энергообъекта по ущербу от отклонения напряжения от рационального уровня, степени зависимости активной мощности от напряжения, степени распределения нагрузки в соответствии алгоритмом (рис. 3.8) осуществляет выполнение фаззи-логических операций и определяется номер линии, определяющей режим напряжения в системе электроснабжения, сигналы тока и напряжения которой подается на блок аналогового вывода (рис. 4.4.) В случае, когда определяющая линия выбрана заранее, FUZZY-контроллер переводится в режим ожидания и исключается из алгоритма работы БАР РГШ.
Устройство РНМ-1 предназначено для автоматического регулирования режима напряжения в центре питания посредством переключения отпаек силового трансформатора. РНМ применяется на подстанциях с плавно или резко изменяющейся нагрузкой. Структурная схема устройства представлена и 4.5.
Сигналы с выводов блока аналогового вывода подаются на трансформаторы тока и напряжения РНМ-1, где фильтруются и с помощью АЦП преобразуются в цифровую форму. Микропроцессор TN80C196KC20 обрабатывает поступающие данные о выбранной линии и выполняет действия в соответствии с алгоритмом, записанным в ПЗУ. Значения уставок, номер регулируемой секции, номер ступени переключения и значение счетчика ресурса хранятся в энергонезависимой перепрограммируемой памяти и сохраняются при отключении питания. Текущие значения измеряемых величин и информация о состоянии привода отображается на двухстрочном жидкокристаллическом индикаторе и светодиодах модуля КИ. С помощью клавиатуры модуля КИ выбираются режимы работы РНМ и вводятся значения уставок. Внешние управляющие сигналы подаются на дискретные входы клеммника XI модуля ВВ. Все дискретные входы имеют гальваническую развязку. На клеммник Х2 модуля ВВ выведены контакты реле, позволяющие коммутировать цепи управления ПМ и внешней сигнализации. Модуль БП
