Общая характеристика гидроэлектростанций Республики Беларусь. Разработка автоматизированной системы управления каскадом малых и микро гидроэлектростанций. Программирование логического контроллера датчиков температуры и оборотов турбин электростанции.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

3

Размещено на

1

Дипломная работа

Автоматическая система управления каскадом микро-ГЭС на базе SCADA System

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. МИКРО-ГЭС - ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1.1 Общие сведенья по ГЭС на территории Республики Беларусь

1.2 Каскад микро-ГЭС

1.2.1 Микро- и мини-ГЭС

1.2.2 Преимущества использования ГЭС в составе каскада

1.3 Основные задачи автоматизации

2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Особенности малых ГЭС как объекта управления

2.2 Структурная схема АСУ малых и микро-ГЭС

2.3 Реальный объект

2.4 Выбор основных компонентов СУ

2.4.1 Преобразователь частоты FR-A741

2.4.2 Выбор программируемого логического контроллера (ПЛК)

2.4.3 Выбор датчиков

2.4.3.1 Поплавковые датчики уровня

2.4.3.2 Магнитострикционные датчики уровня

2.4.3.3 Датчики температуры и термоэлементы

2.4.3.4 Датчик оборотов турбин

3 РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА С ПОМОЩЬЮ SCADA SYSTEM

3.1 Обзор SCADA System

3.2 Создание проекта в среде Citect

4 ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПЛК SIEMENS С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ STEP 7

5 ЭКОЛОГИЯ

5.1 Защита от лазерного излучения при проектировании компьютерных систем

6 ОХРАНА ТРУДА

6.1 Производственная санитария

6.1.1 Требования к микроклимату, содержанию в воздухе помещений эксплуатации мониторов и ПЭВМ

6.1.2 Обоснование и выбор системы вентиляции и кондиционирования65

6.1.3 Требования к шуму и вибрации

6.1.4 Требования к освещению помещений и рабочих мест с мониторами и ПЭВМ

6.1.5 Эргономика

6.2 Техника безопасности

6.3 Пожарная безопасность

7 ЭКОНОМИКА

7.1 Определение единовременных затрат на создание программного продукта

7.2 Определение трудоемкости разработки ПП

7.3 Определение себестоимости создания ПП

7.4 Определение минимальной цены ПП

7.5 Определение ожидаемого прироста прибыли в результате внедрения ПП

7.6 Определение годовых эксплуатационных расходов при ручном решении задачи

7.7 Определение годовых текущих затрат, связанных с эксплуатацией задачи

7.8 Определение дополнительной прибыли пользователя за период использования ПП

7.9 Определение максимальной и планируемой цены ПП

7.10 Расчет показателей эффективности использования программного продукта

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ94

ПРИЛОЖЕНИЕ А

логический контроллер датчик температура гидроэлектростанция

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время и в перспективе в энергобалансе всех стран мира растет доля возобновляемых источников электроэнергии (ВИЭ). Так, в странах Евросоюза рассматривается возможность доведения их доли в 2020 г. до 20%. Значительная роль здесь отводится ГЭС (гидроэлектростанции), в частности малым ГЭС. Поскольку увеличивается значение малых ГЭС в энергобалансе страны, актуальным становится развитие методического, информационного и технического обеспечения эксплуатации малых ГЭС [1].

Гидроэлектростанции малой мощности обладают целым рядом преимуществ, которые делают это оборудование все более популярным. Прежде всего, стоит отметить экологическую безопасность мини ГЭС - критерий, который становится все более важным в свете проблем защиты окружающей среды. Малые гидроэлектростанции не возникает вредного влияния ни на свойства, ни на качество воды. Акватории, где устанавливается гидроэлектростанция малой мощности, можно использовать как для рыбохозяйственной деятельности, так и в качестве источника водоснабжения населенных пунктов. Кроме того, для работы малых ГЭС нет необходимости в наличии больших водоемов. Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.

Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы. Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте. При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.

Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.

Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов. Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций. Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.

Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ.

Для обеспечения эффективной эксплуатации малых ГЭС необходимым является внедрение средств автоматизации процесса выработки электроэнергии. При этом разрабатываемые автоматизированные системы управления должны обеспечивать выполнение следующих задач:

- полная автоматизация информационного обмена между ГЭС и расчетно-диспетчерским центром (в перспективе - оператором энергорынка) для решения задач коммерческого учета электроэнергии;

- контроль состояния основного оборудования, его защита в анормальных режимах работы и обеспечение надежности работы ГЭС в целом;

- обеспечение централизованного управления основными процессами, маневренности ГЭС и максимальной эффективности использования первичной энергии на протяжении заданного периода работы;

- минимизация необходимого количества обслуживающего персонала для АСУ и станций в целом.

Внедрение системы автоматизированного контроля и управления на ГЭС позволяет получить максимальный эффект не только с точки зрения производительности и информативности, но и с точки зрения правильного и рационального использования водных ресурсов, оптимального использования механизмов гидросооружения, своевременного проведения технического обслуживания оборудования. В работе рассматривается разработка АСУ с использованием SCADA-систем на реальном объекте входящем в состав каскада микро-ГЭС.

1. МИКРО-ГЭС-- ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1.1 Общие сведения по ГЭС на территории Республики Беларусь

На территории Беларуси насчитывается более 20,8 тысячи рек и ручьев общей протяженностью 90,8 тысячи километров. Их суммарный сток составляет 58 кубических километров. К крупным рекам относятся Днепр, Неман, Припять, Западная Двина, Сож, Березина. Путь этих рек по нашей земле составляет сотни километров. Цифры впечатляющие, вот только трансформировать их в киловаттчасы не так просто.

Дело в том, что как раз по центру равнинной территории Беларуси проходит водораздел между бассейнами Балтийского и Черного морей (примерно 46 процентов балтийского речного стока, 55 процентов черноморского). Причем есть уникальное место, где на площади менее 5 километров берут начало две реки, одна из которых взяла курс на Балтику, а вторая устремилась в теплые края. Однако для развития гидроэнергетики это как раз таки проигрышная «фишка»: зарождающиеся на территории Беларуси реки обретают мощь уже за ее пределами, что предопределяет строительство в нашей стране главным образом малых гидроэлектростанций.

Состояние гидроэнергетики страны характеризуется соотнесением запасов ее гидроэнергетических ресурсов (гидроэнергопотенциала рек) и масштаба их освоения. Так называемый теоретический потенциал наших рек оценивается примерно в 7,5 миллиарда кВт·ч в средний по водности год. Технический потенциал (то, что может быть использовано путем выработки электроэнергии на ГЭС или иными техническими средствами) составляет 2,53 миллиарда кВт·ч/год. Но при этом в расчет берется прежде всего экономическая целесообразность строительства и эксплуатации ГЭС. Иными словами, чем выше цены на топливо, тем выгоднее становится гидроэнергетика.

Несколько лет назад методические указания по оценке экономического гидропотенциала рек Беларуси были разработаны Центральным научно-исследовательским институтом комплексного использования водных ресурсов (ЦНИИКИВР). В нашей...