ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Характеристика подстанции 110/35/10 кВ 7
1.2 Варианты автоматизированных систем управления подстанцией 14
1.2.1 Управление подстанцией с системой Scada 17
1.2.2 Управление подстанцией с системой Smart Grid 24
1.2.3 Управление подстанцией с системой Smart-Sprecon 27
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 31
2.1 Исследование основных технологических функций АСУ ТП при контроле
главной схемы подстанции 31
2.1.1 Автоматизированное управление коммутационными
аппаратами 31
2.1.2 Аварийная и предупредительная сигнализация в АСУ ПС 33
2.1.3 Контроль состояния электрооборудования ПС 34
2.1.4 Технический учет электроэнергии 36
2.2 Исследование общесистемных функций АСУ ТП при контроле главной
схемы подстанции 37
2.2.1 Синхронизация компонентов АСУ ТП 37
2.2.2 Сбор данных путем периодического опроса сервера клиентом.38
2.2.3 Передача данных диспетчеру сервером в виде отчетов 39
2.2.4 Концепция системы передачи данных между устройствами РЗА и
измерительными преобразователями 42
2.3 Смежные средства и системы контроля и управления подстанцией 45
2.3.1 Взаимосвязи с устройствами РЗА и технологической
автоматики 45
2.3.2 Взаимосвязь с подсистемой АСКУЭ 47
3.1 Экспериментальное исследование АСУ подстанцией с помощью системы
Sprecon 49
3.2 Расчет технико-экономических показателей при внедрении АСУ на
подстанции №37 56
3.2.1 Капитальные вложения 56
3.2.2 Годовые амортизационные отчисления 57
3.2.3 Затраты на ремонт, обслуживание и содержание
оборудования 58
3.2.4 Затраты на оплату труда 58
3.2.5 Затраты на социальные нужды 59
3.2.6 Прочие расходы 59
3.2.7 Расчет эффективности проекта по внедрению АСУ 60
3.3 Разработка требований к условиям эксплуатации АСУ подстанции 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 66
Актуальность темы исследования. Согласно проведенным исследованиям, в России имеется значительный потенциал энергосбережения, позволяющий снизить объемы потребления энергоресурсов на 45% к текущему уровню. Одной из ключевых направлений в сфере энергосбережения и энергоэффективности является рационализация и повышение эффективности использования энергоресурсов в промышленности. Высвобождение энергоресурсов за счет повышения эффективности их использования обойдется российской экономике в три раза дешевле, чем наращивание их производства.
Новые разработки в сфере технологий активно-адаптивных сетей позволят значительно повысить энергетическую эффективность электросетевого комплекса. Создание интеллектуальных сетей обеспечит:
- повышение надежности, безопасности и эффективности электрической сети;
- развитие и интеграция распределенной генерации, включая возобновляемые источники энергии;
- использование интеллектуальных технологий для мониторинга состояния сети и управления сетью;
- интеграция «умных» приборов учета и устройств потребителя;
- развертывание и интеграция технологий хранения электроэнергии и снятия пиков нагрузки.
Одним из основных решений перечисленных проблем является максимальное повышение качества и оперативности управления за счет внедрения автоматизированных систем управления технологическими процессами.
АСУТП на подстанциях является низовым уровнем системы управления ЕНЭС, который непосредственно связан с технологическим оборудованием. В рамках АСУТП собирается первичная информация по всем параметрам технологических процессов, решаются задачи метрологического обеспечения, выполняются процедуры прямого регулирования и дистанционного управления оборудованием, выполняются работы по сбережению ресурсов. Из этого следует, что эффективность технологических процессов, по существу обеспечивается на уровне АСУТП.
Кроме того, этот уровень является источником информации для верхних уровней управленческой структуры (АСУ ПТД, АСДУ ЕЭС, АСКУЭ ОРЭ и др.) и во многом определяет эффективность управления всей энергетической системой. Поэтому задача создания АСУТП на подстанциях 110/35/10 кВ является весьма актуальной в рамках комплекса работ по совершенствованию и модернизации системы управления ЕНЭС России.
Цель работы заключается в обеспечении комплексной автоматизации технологических процессов, что приводит к повышению эффективности и надежности работы оборудования подстанции.
Задачи магистерской диссертации:
1. Провести анализ технологического объекта управления и предлагаемой системы на подстанции №37 Бавлинского района.
2. Провести исследование основных общесистемных и технологических функций АСУ ТП.
3. Провести исследование передачи GООSЕ-сообщений устройств релейной защиты.
4. Провести расчет технико-экономических показателей при внедрении АСУ ТП.
Новизна магистерской диссертации заключается в следующем:
1. Скорость передачи данных по каналу GООSЕ превосходит скорость передачи данных методами Smart Grid и Aris.
1. Обосновано, что внедрение системы управления Smart-Sprecon позволяет повысить точность измерения.
2. Разработаны требования к условиям эксплуатации АСУ Smart- Sprecon.
Практическая значимость магистерской диссертации состоит в сокращении расходов на проектирование, пусконаладку, эксплуатацию и обслуживание подстанции.
Степень достоверности научных положений подтверждается корректным применением известных теорий и методов, применением сертифицированных методик, пакетов программ, изделий и материалов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: Международная научно-практическая конференция «Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире» (г. Уфа, 2018 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликована 1 печатная работа (в материалах конференций).
Структура и объем работы. Магистерская диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 68 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок и список литературы из 22 источников отечественных и зарубежных авторов.
В магистерской диссертации содержится решение создания АСУТП на подстанции 110/35/10 кВ Бавлинского района в рамках комплекса работ по совершенствованию и модернизации системы управления ЕНЭС России.
Исследования, проведенные в работе, показали что, переход к автоматизированной подстанции также позволит получить ряд технических преимуществ, таких как:
• Значительное сокращение кабельных связей.
• Повышение точности измерений.
• Простота проектирования, эксплуатации и обслуживания.
• Унифицированная платформа обмена данными.
• Высокая помехозащищенность.
• Высокая пожаро-, взрывобезопасность и экологичность.
• Снижение количества модулей ввода/вывода на устройствах РЗА, обеспечивающие снижение стоимости устройств
В диссертации проведено экспериментальное исследование передачи GOOSE-сообщений устройств релейной защиты по протоколу МЭК 61850 с помощью программного обеспечения DIGSI 4 входящий в систему Smart-Sprecon.
На созданном лабораторном стенде на базе терминалов Sprecon был проведен эксперимент по передаче сигнала с использованием протокола МЭК 61850-8-1 GOOSE и по аналоговой цепи. В данном эксперименте сигнал по протоколу GOOSE пришел на 0,0255 с быстрее, чем по проводнику от бинарных выходов.
Проведенная работа на конкретном примере демонстрирует принципиальную возможность реализации передачи сигналов по протоколу GOOSE. Из эксперимента наглядно видно, что скорость передачи данных по каналу GOOSE превосходит скорость передачи данных методом Smart Grid и Aris.
Произведен расчет технико-экономических показателей при внедрении АСУ ТП на ПС.
С учетом проектных и монтажных работ капитальные затраты на внедрение АСУ ТП на существующей подстанции составили 2 000 000 руб.
Инвестиционный проект может считаться привлекательным при его окупаемости в 6-7 лет. После выполнения технико-экономического расчета основных показателей данный проект по внедрению АСУ ТП можно считать эффективным, так как срок его окупаемости составляет 1,1 года.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
