Автоматизированная система управления тяговой подстанции ООО "Скоростной трамвай"

Тяговая подстанция трамвая - предназначена для передачи электроэнергии от ЛЭП в контактную сеть трамвая.

На подстанции осуществляется преобразование трёхфазного переменного тока в выпрямленный постоянный. Первые тяговые подстанции трамвая были оборудованы одноякорными электромашинными преобразователями тока - умформерами, позднее стали применяться ртутные выпрямители тока.

КПД умформера в номинальном режиме работы составлял 88-89 %, КПД ртутного выпрямителя не превышал 94,5 %. Эксплуатация ртутных выпрямителей была сложной и требовала соблюдения персоналом предосторожностей при работе со ртутью. С 1965 года на тяговых подстанциях трамвая используются полупроводниковые преобразователи на диодах или тиристорах, обеспечивающие высокую надёжность и экологическую чистоту процесса преобразования тока; КПД их достигает 97,5 % [2].

Целью исследования является расширенный анализ АСУ тяговой подстанции ООО «Скоростной трамвай».

Задачи исследования:

- предоставить общие сведения о ООО «Скоростной трамвай» и краткую характеристику технологического процесса;

- описать технологические параметры тяговой подстанции; 

- проанализировать существующий уровень автоматизации; 

- выявить недостатки существующей системы управления и определить задачи для   модернизации    системы    управления; 

- разработать математическую модель системы управления и построить графики переходных     процессов; 

- выбрать и обосновать техническое и программное обеспечение; 

- рассмотреть вопросы охраны труда и организационно-технические мероприятия по пожарной безопасности. 

Объектом исследования является тяговая подстанция ООО «Скоростной трамвай».

Предметом исследования является автоматизированная система управления тяговой подстанцией ООО «Скоростной трамвай».

Объектом автоматизации является тяговая подстанция установленная за городом ООО «Скоростной трамвай». Тяговая подстанция - электроустановка, предназначенная для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления) тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией трамваев [1].

Схема РУ-10 кВ тяговой подстанции собрана из двух секций шин. Ввод электроэнергии осуществляется кабелями: секция №1 получает питание от одной кабельной линии, секция №2 - от второй кабельной линии, проведенных от районной подстанции. Для совместной работы шин предусмотрен секционный выключатель, оборудованный устройствами защиты.

Распределительное устройство 10 кВ со сборными алюминиевыми шинами размещают в здании подстанции. РУ-10 кВ монтируют из комплектных камер внутренней установки К-99, которые собираются в ряд по шкафам. Шкафы оборудованы выкатными выключателями. ЗРУ-10кВ расчитано на десять камер позволяющих обеспечить питание двух преобразователей, двух ТСН, двух ТН, трех отходящих фидеров и понижающий трансформатор для питания фидеров ПЭ. В состав ЗРУ также входят хозяйственная камера и камера секционного выключателя и ОПН. В здании подстанции также находится РУ-6 кВ СЦБ. Отходящие фидера РУ-10 кВ сделаны кабельными. Чтобы можно было определить фидер, на котором произошло однофазное КЗ, кабельные линии снабжены трансформаторами тока нулевой последовательности (фидера №1 и №2 поста ЭЦ). Контроль напряжения на секциях шин РУ-10 кВ, а также питание приборов учета энергии и устройства контроля изоляции фаз системы 10 кВ осуществляется с помощью ТН, для которых используются камеры, включающие в себя ТН подключенный к сборным шинам через предохранитель и разъединитель с заземляющими ножами. Параллельно ТН подключен нелинейный ограничитель напряжения.

От каждой секции сборных шин получают питание тяговый трансформатор типа ТРДП 12500/10 ЖУ 1. От тягового трансформатора пониженное напряжение подается по алюминиевым шинам на выпрямительный агрегат типа ТПДЕЖ - 3,15к - 3,3к УХЛ 4 с 12пульсной системой выпрямления внутренней установки. Установка тяговых трансформаторов предусмотрена на открытой части тяговой подстанции между подъездным ж/д путем и зданием подстанции. Кремневый выпрямитель расположен внутри здания подстанции, где расположено РУ-3,3 кВ. подстанция реконструкция заземление молниезащита

Электрическая связь РУ-10 кВ - тяговый трансформатор осуществляется с помощью кабелей, проложенных в кабельных колодцах. Электрические связи: тяговый трансформатор - проходная плита - кремневый выпрямитель.

1 Запуск и выполнение программы;

1.1. Включить сетевой фильтр и источник бесперебойного питания вставить электронный ключ защиты в разъем системного блока.;

1.2. Включить системный блок, т.е., нажать на сетевой выключатель - клавишу; «0». Программа начнет загружаться автоматически или загрузить из меню «ПУСКА СТМ «Скоростной трамвай» Базовое ПО Менеджер задач СО СА-Сервер. После загрузки на экране видеомонитора АРМ оператора появится мнемосхема КП1 (7П-1). Мнемосхема содержит полную информацию текущем состоянии контролируемых объектов. Любую мнемосхему можно вызвать с помощью кнопок перехода, расположенных в нижней части мнемосхемы, то есть, при нажатии левой клавишей мыши на кнопку нужного КИ, на экране выдается мнемосхема с контролируемыми параметрами этого КП.

В центре управления тяговыми подстанциями применяются:

1) Измерительный преобразователь постоянного тока ФЕ1875-АД предназначен для преобразования электрических сигналов постоянного тока, постоянного напряжения, сигналов от стандартных термопреобразователей сопротивления (ТС) и термопар в унифицированные сигналы постоянного тока или напряжения с возможностью выдачи измерительных данных в цифровом виде и передачи их по стандартному интерфейсу .

2) Интеллектуальные панели управления Power Panel PP41 являются результатом объединения панели оператора и контроллера в едином устройстве, обеспечивающем эффективное выполнение задач управления и визуализации.

3) Программирование панелей управления Power Panel осуществляется с использованием единого инструментального программного обеспечения - B&R Automation StudioTM. Функции управления в реальном времени гибко сочетаются с интерфейсом оператора в виде символьного или графического дисплея.

4) Внедрение терминалов микропроцессорных защит и автоматики в систему управления электроснабжением ЭТ способствует достижению следующих целей:

1. Повышение контроля за своевременностью и качеством устранения повреждений технических устройств электроснабжения;
2. Систематизация данных по выявленным отказам технических устройств для анализа состояния безопасности движения поездов;
3. Снижение трудоемкости работ при формировании отчетно - учетной документации, повышение скорости обработки и передачи документации между всеми уровнями управления.

Трамвай может рекуперировать энергию. Но практически вся рекуперированная энергия электрифицированного транспорта «сжигается» на тормозных резисторах и повторно не используется. Резкие изменения напряжения в сети. Недостаток сетевой мощности на отдельных участках движения.

Режим быстрого запасания рекуперированной электроподвижным составом энергии с последующей быстрой отдачей, для применения на городском электрифицированном транспорте. Сглаживание колебаний напряжения в сети. Работа в качестве параллельного генератора

Недостатком трамвая является малое использование рекуперированной энергии.

Трамвай может возвращать энергию. Но почти вся рекуперированная энергия электрифицированного транспорта «сжигается» на тормозных резисторах и повторно не используется. Резкие изменения напряжения в сети. Так же существует недостаток сетевой мощности на отдельных участках движения.

Для модернизации АСУ предлагается:

 Общая постановка цели, это установка нового оборудования с минимизацией объема процедур технического обслуживания, увеличением срока службы, а значит и увеличения экономических показателей системы тягового электроснабжения. Таким образом, в результате модернизации должна появиться современная тяговая подстанция, удовлетворяющая всем требованиям и показателям качества электроснабжения.

Структурно систему можно представить в виде трёх уровней управления и каналов связи и средств сопряжения между уровнями.

К верхнему уровню (АРМы ЦДП, сервера хранения данных) относятся программные и аппаратные средства, предназначенные для:

- предоставления необходимой информации операторам и энергодиспетчерам в ЦДП, поступающей на мониторы ПК в виде анимации видеокадров, сообщений, видео и звуковой сигнализации;

- сохранения полученной информации в виде архива данных с возможностью его последующей обработки и анализа;

- обеспечения бесперебойного функционирования ПТК (достигается посредством использования источников бесперебойного питания и функций горячего резервирования программно-технических средств);

- организации выдачи отчетов, оперативных журналов и другой документации, необходимой для организации эффективного управления технологическим объектом.

К среднему уровню относятся программные и аппаратные средства (ПК оператора на ТП, шкаф управления подстанцией: сенсорный монитор, контроллер ТП MicroPC, контроллер ОПС), предназначенные для:

- организации физического интерфейса с технологическим оборудованием;

- получения информации от сигнализирующих и измерительных устройств;

- предварительной обработки и передачи полученных сигналов на верхний уровень;

- получения заданных значений и команд от оборудования верхнего уровня;

- реализации алгоритмов локального управления на базе полученных заданий, команд и входных сигналов с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.

Эти функции выполняются непосредственно на контролируемом объекте (ТП).

Нижний уровень включает в себя датчики (измерительные преобразователи) контролируемых величин, блоки цифровой релейной защиты и автоматики, функциональные контроллеры.

К средствам сопряжения и связи относятся программные и аппаратные средства, предназначенные для организации своевременной и достоверной передачи информации между уровнями. Это программируемые логические контроллеры, устройства удаленной передачи данных, оптические и медные кабели, каналы связи RS-485, RS-232, Ethernet.

Основой для построения системы является структурная схема шкафа управления подстанцией (рисунок 5). Он является центральным звеном, которое обеспечивает связь между верхним и нижним уровнями системы.

- динамическое отображение на АРМ информации о состоянии коммутационного оборудования;

- динамическое отображение на АРМ текущих значений аналоговых величин и состояний дискретных сигналов, контролируемых блоками ЦРЗА и УСО;

- отображение на АРМ информации о пусках и срабатываниях блоков ЦРЗА;

- отображение на АРМ параметров аварийных событий и осциллограмм, зарегистрированных блоками ЦРЗА, УСО и РАПС;

- просмотр полученной от блоков ЦРЗА и УСО информации в табличных и графических формах, в виде мнемосхем, ведомостей событий, аварийно-предупредительной сигнализации;

- дистанционное чтение и редактирование конфигурации ЦРЗА и УСО (уставки, ключи и т.д.);

- дистанционное управление положением коммутационного оборудования (включение/отключение выключателей и др.);

- ведение долговременного архива событий комплекса, журнала действий операторов и другой вспомогательной информации.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Автоматизированная система управления тяговой подстанции ООО "Скоростной трамвай"