Тема 1.1 Объекты автоматизации

Гидроэлектростанция (ГЭС) является высокоавтоматизированным производством по выработке и передаче электроэнергии. Автоматизация коснулась всех ее основных объектов, а именно:

- плотины,

- гидрогенераторов,

- распределительных устройств электроэнергии.

Плотина гидроэлектростанции, как правило, состоит из станционной и водосливной части. В станционной части расположены водоводы, служащие для подачи воды на гидротурбины. Водоводы оборудованы автоматизированными быстропадающими затворами. Назначение быстропадающих затворов – прекращение подачи воды к гидротурбине в аварийных ситуациях, а так же для обеспечения безопасного проведение работ, при выполнения ремонтов на гидроагрегате. Водосливная часть плотины имеет затворы для слива избыточной воды во время многоводных паводков. Тяжелые водосливные затворы поднимаются специальными кранами, оборудованными автоматикой управления. Сама плотина представляет собой сложное гидротехническое сооружение с множеством датчиков для контроля за её состояния.

Гидрогенераторы расположены в машинном зале ГЭС. Процесс управления агрегатом полностью автоматизирован. Автоматика управления, включает в себя:

- электрогидравлический регулятор скорости турбины (ЭГР), служащий для поддержания постоянного числа оборотов гидроагрегата;

- автоматический регулятор возбуждения генератора (АРВ) – для поддержания заданного напряжения на шинах станции;

- автоматику перевода гидрогенератора в один из режимов (генераторный, синхронный компенсатор, холостой ход);

- автоматику пуска-останова гидроагрегата;

- автоматический синхронизатор - для включения гидрогенератора в сеть;

- систему торможения гидрогенератора;

- систему маслонапорных установок (МНУ) гидроагрегата;

- систему охлаждения генератора и силового трансформатора;

- систему термоконтроля гидрогенератора (СТК);

- гидромеханические и релейные защиты гидроагрегата.

Распределительное устройство электроэнергии (РУ). РУ служит для приёма и распределения электроэнергии вырабатываемой ГЭС. Современные РУ оборудованы устройствами автоматики, включающими в себя:

- автоматику управления выключателями и разъединителями;

- устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ);

- устройства блокировки.

Кроме автоматизации вышеперечисленных объектов на гидроэлектростанции существует множество локальных, вспомогательных и обще-станционных устройств автоматики таких как:

- система противоаварийной автоматики (ПАА);

- групповой регулятор активной (ГРРМ) и реактивной мощности (ГРАМ);

- автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электрической энергии (АИИС КУЭ);

- автоматическая система пожаротушения;

- автоматическая система управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Управление режимами ГЭС осуществляется с центрального пульта управления (ЦПУ).

На ЦПУ расположены пульт-стол и панели с ключами управления и приборами контроля, для ведения эксплуатационного режима гидроэлектростанции.

Современный пульт-стол ЦПУ оборудован АРМ (автоматизированным рабочим местом) выполненным на базе компьютерной техники и служащий для осуществления функции контроля и управления гидростанцией по каналам АСУТП.

Тема 1.2. Задачи автоматизации гидроэлектростанций.

Задача ГЭС, как и любого предприятия или завода, в нынешних условиях-устойчивое развитие и рост бизнеса, что достигается за счет:

- снижения себестоимости электроэнергии;

-обеспечения надёжного энергоснабжения потребителей;

- обеспечения соблюдения технологических режимов;

- эффективной эксплуатации оборудования.

Стоимость вырабатываемой ГЭС электроэнергии складывается из следующих факторов:

- четкое соблюдение графика отпуска активной и реактивной

мощности;

- работа гидроагрегатов ГЭС с максимальным КПД;

- минимизация затрат электроэнергии на собственные нужды;

- минимизация эксплуатационных расходов;

- своевременное обнаружение неисправности и дефектов;

- соблюдение сроков ремонтов основно и вспомогательного оборудования.

Для обеспечения этих условий служит автоматика в комплексе с компьютерной техникой, а именно:

Для выполнения графика активной нагрузки ГЭС служит групповой регулятор активной мощности (ГРАМ).

Для выполнения графика напряжения ГЭС служит групповой регулятор реактивной мощности (ГРРМ).

Оптимальный режим работы гидрогенераторов рассчитывается программно-техническими комплексами (ПТК) ЭГР исходя из максимального КПД с учётом зон нежелательной работы турбины. Гистограммы оптимального режима выводятся на АРМ ЦПУ.

Для учета выработанной электроэнергии, в том числе затрат ее на собственные нужды на ГЭС служит автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии АИИС КУЭ.

Система АСУТП (автоматическая система управления технологическим процессом) служит для:

-непрерывного автоматического контроля за состоянием оборудования и сооружений ГЭС;

- ведения оптимального режима работы технологического оборудования;

- анализа аварийных ситуаций;

- автоматизированного производства технологической отчетной документации;

- наблюдения за измерениями уровней верхнего и нижнего бьефов, электрическими параметрами гидрогенераторов и ЛЭП.

- наблюдение за состоянием основного и вспомогательного оборудования.

Системы непрерывного автоматического контроля за состоянием оборудования и сооружений ГЭС позволяют своевременно обнаруживать отклонения работы оборудования от нормального и принимать необходимые меры:

- выводить из работы неисправное оборудование и вводить в работу резервное;

- устранять ненормальные режимы работы оборудования ГЭС.

Контрольные вопросы к разделу «Общие сведения по автоматизации гидроэлектростанций».

1. Перечислите объекты ГЭС, на которых действует автоматика.

2. Перечислите автоматику, применяемую на ОРУ.

3. Перечислите автоматику, применяемую на гидрогенераторах.

4. Перечислите обще-станционную автоматику.

5. Перечислите автоматику, применяемую на ЦПУ.

6. Перечислите задачи автоматизации на ГЭС.

7. За счёт чего можно повысить КПД ГЭС?

8. Главная задача автоматизации на ГЭС.

Раздел 2. Основные понятия об элементах и системах автоматики.

Тема 2.1. Элементы систем автоматики.

Автоматика– устройства и системы, выполняющие свои функции без участия человека.

Телемеханика – устройства, передающие измеряемую величину, сигнализацию и управление на расстояние, без участия человека.

Устройства автоматики и телемеханики работают с сигналами аналогового или дискретного происхождения:

- аналоговый сигнал – непрерывный, обычно используется для измерения величин давления, температуры, электрических величин и т.п.;

- дискретный сигнал – отражает состояние элемента объекта в одном из двух положений включено – отключено.

Датчики – измерительные устройства, преобразующие контролируемую величину (аналоговую или дискретную) в вид сигнала удобный для передачи в последующие элементы автоматики, телемеханики, вычислительной техники.

Преобразователи – преобразуют сигнал датчика в форму необходимую для подключения измерительного прибора, устройства автоматики, вычислительной техники либо для передачи его на дальнее расстояние.

Усилители - устройства, в которых происходит усиление входного сигнала.

Исполнительные элементы – воздействуют на объект или его элементы.

Контроллеры– программируемые микропроцессорные системы для сбора и обработки информации от датчиков и воздействия на исполнительные элементы, изображения технологической информации на экране видеотерминала.

Манипулятор – это механизм, осуществляющий под управлением оператора действия аналогичные действиям руки человека.

Робот – машина с человекоподобными действиями, предназначенная для автоматизации ручного физически тяжёлого, вредного и монотонного труда, а также для выполнения работ в недоступных или опасных для людей местах.