Введение к работе
Актуальность проблемы
Увеличение единичных мощностей современного энергетического оборудования электростанций сопровождается усложнением задач управления. Растет число точек контроля и количество измеряемых и контролируемых параметров, повышаются требования к качеству ведения технологических процессов. Все это требует создания атоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) электростанций на основе современных и эффективных средств информационной и вычислительной техники.
Наиболее целесообразной структурой АСУ ТП электростанции должна являться двухуровневая иерархическая структура. На нижнем уровне структурной иерархии должны находиться системы управления технологическими процессами отдельных энергоблоков и подстанций. На верхнем уровне располагается система управления всей станцией в целом.
Основу средств измерения, используемых в АСУ ТП энергоблоков в настоящее время составляют измерительные преобразователи (ИП) электроэнергетических параметров: среднеквадратических значений напряжения и тока, активной и реактивной мощности, а также коэффициенты мощности и частоты.
Можно выделить три существующих направления развития ИП этой группы.
К первому направлению относится разработка аналоговых измерительных преобразователей новых серий, улучшающих технико-эксплуатационные хараіегеристики существующих типов.
Второе направление связано с повышением быстродействия ИП параметров сетей переменного тока, что позволяет создавать измерительные преобразователи, предназначенные для измерений в аварийных режимах работы энергетического оборудования с временем измерения менее периода входного сигнала.
Третье направление связано с созданием измерительных средств, обеспечивающих многоканальное аналого-цифровое преобразование сигналов, а также сбор и предварительную обработку информации.
В связи с этим создание высокоэффективных информационно - измерительных систем (ИИС), комплексно решающих задачу многоканального и многофункционального непрерывного измерения и контроля основных электроэнергетических параметров энергоблоков и подстанций электростанций с
высокой точностью и быстродействием, обеспечивающих возможность передачи данных на подсганционные и центральные пульты управления, является актуальной проблемой.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является разработка информационно-измерительной системы для АСУ ТП ГЭС, позволяющей повысить точность и быстродействие измерения и контроля основных электроэнергетических параметров.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
разработана структурная схема двухуровневой АСУ ТП гидроэлектростанции;
разработана структурная схема информационно - измерительной системы, входящей в состав АСУ ТП ГЭС;
проведен анализ методов и средств измерения основных электроэнергетических параметров и предложена классификация методов по времени функциональной связи с периодом входного сигнала;
разработан быстродействующий метод определения электроэнергетических параметров по нескольким мгновенным значениям напряжения и тока;
разработан быстродействующий метод определения электроэнергетических
параметров по двум мгновенным значениям сигналов, сдвинутым по фазе на % >
проведен анализ погрешности предложенных методов из-за наличия в сигналах высших гармонических составляющих;
разработана структурная схема информационно-измерительной подсистемы основных электроэнергетических параметров.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. В работе использованы методы теории измерений, численного анализа, теории электрических цепей и цифровой обработки сигналов. Для подтверждения результатов теоретического анализа использовались методы экспериментального исследования и моделирования.
Научная новизна
-
Предложена классификация методов и средств измерения основных электроэнергетических параметров по времени функциональной связи с периодом входного сигнала, обеспечивающая наиболее оптимальный анализ и выбор методов с точки зрения быстродействия.
-
Разработан быстродействующий метод определения электроэнергетических параметров по трем мгновенным значениям напряжения и тока, время реализации
которого не зависит от момента начала измерения, периода входного сигнала и угла сдвига фаз между напряжением и током.
3. Разработан быстродействующий метод определения электроэнергетических
параметров по двум мгновенным значениям напряжения и тока, сдвинутым по
фазе на у у , обеспечивающий наименьшее время измерения.
4. Разработана структурная схема информационно-измерительной подсистемы
основных электроэнергетических параметров повышенного быстродействия.
Практическая ценность
Предложенная классификация методов и средств измерения основных электроэнергетических параметров по времени функциональной связи с периодом входного сигнала позволяет оценить методы и средства их реализации с точки зрения быстродействия и произвести выбор наиболее оптимального метода измерения комплекса параметров.
Разработанные методы определения электроэнергетических параметров обеспечивают значительное сокращение времени измерения целого комплекса величин, что дает возможность построения унифицированных каналов систем, которые могут использоваться дня измерений в аварийных режимах работы энергетического оборудования.
Полученные результаты анализа погрешности разработанных методов позволяют определить области их использования в зависимости от предъявляемых требований по быстродействию, точности измерения и частотного спектра сигналов.
Разработанная структурная схема информационно - измерительной подсистемы позволяет повысить точность и быстродействие при измерении основных электроэнергетических параметров.
Результаты работы могут найти применение при разработке информационно -измерительных систем для широкого класса энергообъектов.
Реализация результатов работы
На основании проведенных исследований разработана информационно -измерительная система для АСУ ТП гидроэлектростанции, а таюке информационно -измерительная подсистема основных электроэнергетических параметров.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано печатных работ.