Система автоматизації керування електропостачанням підприємства

Расулов, Владислав Сергійович

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6377

Назва:	Система автоматизації керування електропостачанням підприємства
Автори:	Зубко, Ігор Анатолійович Расулов, Владислав Сергійович
Дата публікації:	чер-2022
Короткий огляд (реферат):	В випускній роботі отримані результати дослідження проблеми електропостачання та його автоматизації, показують користь від автоматизованих систем керуванням електропостачанням. Шляхи розвитку мікропроцесорних систем в автоматизації електропостачання. В роботі наявні пропозиції щодо вдосконалення системи електропостачання підприємства та обґрунтування цих порад, як з боку економії, так і з боку раціонального використання природних ресурсів. Вказані способи застосування обладнання та кращі ситуації для реалізації потенціалу системи. Розглянуто способи та види автоматизації захисних систем електропостачання як для великих так і для малих потужностей. Вказано на слабкі та сильні фактори того чи іншого елементу. Розглянуто різноманітні елементи, з яких можливо скласти різноманітні схеми для різних цілей. Показано принцип взаємодії різних елементів для створення напів-автоматичної та повністю автоматичної системи керування електропостачанням.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу):	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6377
Розташовується у зібраннях:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
Б_151_2022_Расулов+.pdf Restricted Access		2.44 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦІЇ КЕРУВАННЯ
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯМ ПІДПРИЄМСТВА

Виконав: студент 4 курсу, групи АКІТС-2099
спеціальності 151 – Автоматизація
та комп’ютерно-інтегровані
технології
Расулов В.С.
(прізвище та ініціали)
Керівник Зубко І.А.
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)

Черкаси 2022 року

ЗМІСТ
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ................................ 4
ВСТУП .............................................................................................................. 6
1. АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ПІДПРИЄМСТВ ........ 9
1.1 Об’єкти автоматизації та види забезпечення системи автоматизованого
керування .......................................................................................................... 9
1.2 Промислові контролери .......................................................................... 11
1.3 Контролери на базі персонального комп’ютера .................................... 12
1.4 Локальний контролер .............................................................................. 14
1.5 Мережевий комплекс контролерів ......................................................... 16
2. АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ ОБ’ЄКТІВ ............. 19
2.1 Об’єкти автоматизації в енергосистемі та керування енергетичними
режимами ........................................................................................................ 19
2.2 Автоматичне повторне ввімкнення ........................................................ 25
2.3 Автоматичне ввімкнення резерву ........................................................... 29
2.4 Автоматична частотна розгрузка ............................................................ 34
2.5 Автоматичне регулювання напруги ....................................................... 37
2.6 Автоматизація систем компенсації реактивної потужності .................. 40
3 3МІКРОПРОЦЕСОРНІ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ СИСТЕМИ В
АВТОМАТИЗАЦІЇ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ............................................ 44
3.1 Автоматизація обліку електричної енергії. ............................................ 44
3.2 Мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики .............. 47
3.3 Прилади локальної автоматики .............................................................. 52
3.4 Засоби телемеханіки в електричних мережах ........................................ 56
ВИСНОВКИ ................................................................................................... 59
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ....................................................... 61
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Расулов
Система автоматизації Літ. Арк. Акрушів
Перевір. Зубко керуванням електропостачанням 3 63
підприємства

Н. Контр. Пояснювальна записка Кафедра РСКС,

Група АКІТС-2099
Затверд.

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

АСК – автоматизована система керування
АСКТП – автоматизована система керування технологічним процесом
КТЗ – комплекс технічних засобів
ЗПЗ – загальне програмне забезпечення
СПЗ – спеціальне програмне забезпечення
ЕОМ – електронно-обчислювальна машина
КОК – керуючі обчислювальні комплекси
ПЗО – пристроїв зв'язку з об'єктом
ПЗОП – прилади зв'язку з оперативним персоналом
ПТК – програмно-технічні комплекси
ПК – персональний комп’ютер
ПЗПД – пристрої збору та передачі даних
АЧР – автоматичне частотне розвантаження
АЧПВ – автоматика частотного повторного ввімкнення
АПВ – автоматичне повторне ввімкнення
ЛЕП – лінія електропередачі
ПУЕ – правила улаштування електроустановок
АВР – автоматичне ввімкнення резерву
РРП – реле різного призначення
АЧР – автоматична частотна розгрузка
АРН – автоматичне регулювання напруги
УКРП – установка компенсації реактивної потужності
АКУ –автоматизовані конденсаторні установки
РЗА – релейний захист та електроавтоматика
ОЗП – оперативний запам’ятовуючий пристрій
ПЗП – постійний запам’ятовуючий пристрій
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

АЦП – аналогово-цифровий перетворювач
ПВВ – порти вводу-виводу
АЛП – арифметико-логічний пристрій
КВР – комплект вихідних реле
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ВСТУП
В наш час, було наочно доведено, що необхідно вирішити нову
проблему – проблема керування енергетикою. Добре відомий факт, що в
кожній квартирі та будинку є принаймні мінімум електроспоживачів.
Починаючи від мінімальних холодильника та освітлення, і продовжуючи
різноманітною технікою для проведення дозвілля – персональні
комп’ютери, телевізори, аудіо-техніка.
Багато нових квартир мають систему «розумний будинок», що є
фактично інтелектуальною системою керування живленням, відносно
приладів в квартирі. Підтримання рівня освітленості, температури, чистоті
та вологості повітря.
Звісно керування споживанням в квартирі важливо, але більшу
частину споживаної електроенергії споживають саме підприємства.
Контроль за споживанням, моніторинг для складання графіків
завантаженості, передбачення можливих проблем з постачанням
електроенергії. Це лише декілька основних проблем з якими стикаються на
підприємствах під час їх проектування та експлуатації. Існує багато
галузей, в яких процес не може бути зупинено, наприклад різноманітна
хімічна промисловість. В таких підприємствах мінімум дві лінії живлення,
одна є основною, а інша аварійною. Також, якщо немає можливості
підключити резервну лінію живлення, можна встановити акумуляторні
батареї, або ж резервне живлення у вигляді генератора.
Останнім часом набирає обертів тенденція відмовлятися від ТЕС та
АЕС адже вони не є екологічно чистими, а також не є відновлюваними
джерелами. Тому до експлуатації вводять сонячні та вітрові
електростанції. І наче б все правильно, відмовились 2 джерел, знайшли 2
нових, але нажаль сонце світить не всю добу, а вітер дує не весь час.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

На допомогу в такому випадку прийде розумна енергосистема.
Основною суттю цієї системи можна назвати: моніторинг рівня
споживання, підключення резервних генераторів або додаткових
ліній електропостачання. При взаємодії між розумною енергосистемою
та автоматизованим постачанням електроенергії на підприємствах
можна не тільки убезпечити підприємство від раптового зникнення
електроенергії, але й допоможе скласти графік роботи для економії за
рахунок перекладання основного навантаження
на час дешевшого тарифу.
Більшість технологій, що необхідні для розумних енергосистем вже
використовуються в виробництві та телекомунікаціях. Основними їхніми
функціями можна назвати: оцінка стабільності енергосистеми, моніторинг
стану обладнання, підвищення стійкості до відмов.
Основними дослідницькими програмами в цьому напрямку являються:
IntelliGrid, Grid 2030, Modern Grid Initiative (MGI), GridWise, GridWorks,
Pacific Northwest Smart Grid Demonstration Project, Сонячні міста. Майже
всі ці програми проводяться в США, але ,наприклад, «сонячні міста» це
програма в Австралії що включає в себе співпрацю з енергетичними
компаніями для випробування інтелектуальних лічильників.
Що стосується вже нині існуючих і працюючих розумних
енергосиистем, можна виділити наступні: Enel (встановлена компанією
Enel S.p.A), US Dept. of Energy — ARRA Smart Grid Project; Остін, Техас;
Баулдер, Колорадо; Hydro One, InovGrid, Évora, E-Energy, LIFE Factory
Microgrid (LIFE13 ENV / ES / 000700).
В Україні запровадженням розумних енергосистем одними з перших
зайнялась енергорозподільча компанія Хмельницькобленерго. З 2020 року
вона за ініціативи керівника Олега Козачука почала співпрацю з KT
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Corporation для обміну досвідом та впровадження розумних електромереж
в Хмельницькій області.
З розумними енергосистемами все зрозуміло, а що стосується саме
автоматизованого керування живленням на підприємствах, то це ми
розглянемо нижче.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1. АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ПІДПРИЄМСТВ

1.1 Об’єкти автоматизації та види забезпечення системи
автоматизованого керування

Об'єктом автоматизації є процес. Якийсь процес, що має вхідні
параметри, на які подаються керуючі впливи, та вихідні параметри, дані яких
зчитуються.
Найпростіший автоматичний пристрій – зливний бачок.
Процес: підтримка однакового рівня води у бачку.
Вхід: потік води.
Регульований параметр: площа перетину заглушки.
Вихід: рівень води у бачку.
В даному випадку регулятор найпростіший, якщо рівень води в бачку
дорівнює заданому, заглушка закрита. Проте сам перехідний процес буде
інерційним до деякого ступеня точності першого порядку, оскільки
поплавець, що піднімається з рівнем води поступово закриває заглушку,
зменшуючи потік.
Якщо точніше, процес буде інерційним другого порядку тобто
коливальним, так як при піднятті поплавця він злегка коливається вгору-
вниз, перш ніж зайняти своє постійне положення. Тож точніше можна
описати бачок рівнянням ланки другого порядку. Однак регулятора досить
простого, тому що велична допустимої похибки велика.
Створення та впровадження таких складних систем, як автоматизована
система керування технологічними процесами (АСКТП), пов'язано з
реалізацією (матеріалізацією) у тісному взаємозв'язку різних видів
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

забезпечення, які, в свою чергу, відображують різні аспекти функціонування
систем.
Виділяється ряд основних видів забезпечення, що визначаються нижче.
Технічне забезпечення - комплекс технічних засобів (КТЗ), що
застосовуються для функціонування автоматизованої системи керування.
Відповідно до визначення стандарту під КТЗ АСКТП розуміють усі апаратні
засоби від електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) до датчиків
(вимірювальних перетворювачів) та виконавчих органів.
Математичним забезпеченням вважають сукупність математичних
методів, моделей та алгоритмів обробки інформації, використану під час
створення автоматизованої системи управління.
Програмне забезпечення є комплексом програм, що реалізують алгоритми
опрацювання інформації. Його поділяють на загальне (ЗПЗ) та
спеціальне(СПЗ).
ЗПЗ – сукупність програм, розрахованих на широке коло користувачів
та призначених для організації обчислювального процесу та (або) рішень
завдань обробки інформації що часто зустрічаються, СПЗ - розроблюваних
під час створення конкретної АСКТП для її функцій.

Можливо розділити апаратні засоби сучасних АСКТП на дві.
великі групи:
1) керуючі обчислювальні комплекси (КОК);
2) датчики та виконавчі органи.
Найбільш широко застосовувані на практиці КОК випускаються
спеціалізованими підприємствами у вигляді закінчених конструктивів, які під
час створення АСКТП вимагають виділення певної виробничої площі чи
окремого приміщення. На відміну від засобів КОК датчики та виконавчі
органи найчастіше є конструктивними елементами технологічного
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

обладнання, пов'язаними з КОК за допомогою ліній (фізичного середовища)
передачі у вигляді двох або більше проводів або волоконно-оптичних
кабелів.
Слід зазначити, що у зв'язку з розвитком мікропроцесорної
обчислювальної техніки на нижньому ієрархічному рівні все частіше
застосовуються мікро КОК або мікроконтролери, які також можуть
вбудовуватися в технологічне обладнання, для чого вони мають відповідне
конструктивне виконання, наприклад у вигляді одноплатного електронного
модулю. Розподіл на мікро КОК та мікроконтролери досить умовний. Під
останніми найчастіше розуміють спеціалізовані на виконання в
автоматичному режимі певних функцій мікро КОК. Призначення
мікроконтролерів, зазвичай, не вимагає використання пристроїв зв'язку з
оперативним персоналом. У загальному випадку до складу КОК входять:
ЕОМ (одна або кілька), що комплектуються необхідним набором
стандартних зовнішніх пристроїв, різні типи пристроїв зв'язку з об'єктом
(ПЗО), точніше, пристроїв зв'язку з датчиками та виконавчими органами, та
прилади зв'язку з оперативним персоналом (ПЗОП).

1.2 Промислові контролери

В даний час автоматизація будь-яких виробничих процесів виконується
на базі універсальних мікропроцесорних контролерних засобів, які отримали
назву програмно-технічних комплексів (ПТК). На вхід ПТК від датчиків
надходять виміряні значення величин, що характеризують виробничий
процес.
Комплекси реалізують задані функції контролю, обліку, регулювання,
послідовноного логічного управління та видають результати на екран
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

дисплея робочої станції оператора та керуючі впливи на виконавчі механізми
об'єкта автоматизації. Всі ПТК можна розбити на класи, кожен з яких
розрахований на визначений набір виконуваних функцій і відповідний обсяг
одержуваної та опрацьовуваної інформації про об'єкт.

1.3 Контролери на базі персонального комп’ютера

Оскільки останнім часом з'явилися численні модифікації персональних
комп'ютерів у промисловому виконанні та підвищилася надійність їх роботи,
ПК
стали активно застосовуються для автоматизації виробничих об'єктів.
До важливих достоїнствам ПК слід віднести відкриту архітектуру, легкість
підключення будь-яких блоків введення/виводу, що випускаються третіми
фірмами, можливості використання широкої номенклатури напрацьованого
програмного забезпечення (операційних систем реального часу, баз даних,
пакетів прикладних програм контролю та управління). Контролери на базі
ПК (PC based control), як правило, управляють порівняно невеликими
замкнутими об'єктами. Загальна кількість входів/виходів контролера з
урахуванням ПК зазвичай не перевищує кількох десятків з'єднань, а набір
функцій передбачає або складну обробку вимірювальної інформації з
розрахунком кількох керуючих команд, або обчислення за спеціалізованими
формулами, аргументами яких виступають вимірювані величини.
У загальних термінах можна вказати такі умови, що окреслюють
область застосування контролерів на базі ПК у промисловості:
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

• виконується великий обсяг обчислень за досить малий інтервал часу
невеликої кількості входів і виходів об'єкта (необхідна велика обчислювальна
потужність);
• засоби автоматизації працюють у навколишньому середовищі, що не
відрізняється від умов роботи офісних персональних комп'ютерів;
• операторам практично не потрібна потужна апаратна підтримка роботи в
критичних умовах, що забезпечується звичайними контролерами.
До функцій такої підтримки належать: глибока діагностика роботи
обчислювальних пристроїв, заходи автоматичного резервування. Усунення
несправностей без зупинки пристрою (використання жорсткого малого часу
циклу контролера), модифікація програмних компонентів під час роботи
системи автоматизації тощо. Контролер виконує нестандартні функції, які
доцільно програмувати не спеціальною технологічною мовою, а звичайною
мовою програмування високого рівня типу C++, Pascal.

Рисунок 1.1 - Контролер на базі ПК.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1.4 Локальний контролер

В даний час у промисловості використовується кілька типів локальних
контролерів.
1. Вбудований, що є невід'ємною частиною агрегату, машини, приладу.
Такий контролер може керувати верстатом із ЧПУ, сучасним
інтелектуальним. аналітичним приладом, автомашиністом та ін.
Випускається на рамі без спеціального кожуха, оскільки монтується у
загальний корпус обладнання.
2. Автономний модуль, що реалізує функції контролю та управління
невеликим ізольованим технологічним вузлом, як, наприклад, районні
котельні, електричні підстанції, резервуарні парки. Автономні
контролери містяться в захисних корпусах, розрахованих на різні
погодні умови. Майже завжди ці контролери мають порти для
з'єднання в режимі "крапка-крапка" з іншою апаратурою та інтерфейси,
що пов'язують окремі пристрої через мережу з іншими засобами
автоматизації. У контролер вбудовується чи підключається до нього
спеціальна панель інтерфейсу з оператором, що складається з
алфавітно-цифрового дисплея та набору функціональних клавіш.
У цьому класі слід виділити спеціальний тип локальних контролерів,
призначених для використання для систем протиаварійного захисту.
Пристрої відрізняються особливо високою надійністю, живучістю та
швидкодією. Вони передбачаються різні варіанти повної поточної
діагностики несправностей із глибиною до окремої плати; захисні коди, що
оберігають інформацію від спотворень під час передачі та зберігання;
резервування як окремих компонентів, так і всього пристрою загалом.
Зокрема, до найпоширеніших способів резервування контролерів цього типу
відносяться:
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

• гарячий резерв окремих компонентів та/або контролера в цілому (при не
проходженні тесту в робочому контролері управління переходить до другого
контролера);
• настроювання основних компонентів та/або контролера в цілому з
голосуванням з результатам обробки сигналів усіма контролерами, що
становлять групу (за вихідний сигнал приймається той, який видали
більшість контролерів групи, а контролер, який розрахував інший результат,
оголошується несправним);
• робота за принципом "пара та резерв". Паралельно працює пара контролерів
з голосуванням результатів, та аналогічна пара знаходиться у гарячому
резерві. При виявленні різниці результатів роботи першої пари управління
переходить до другої пари; перша пара тестується, або визначається
наявність випадкового збою та управління повертається до першої пари, або
діагностується несправність і управління залишається в другої пари.
Контролери, призначені для ланцюгів протиаварійного захисту повинні
мати спеціальний сертифікат, що підтверджує їхню високу надійність і
живучість. Контролери даного класу найчастіше мають десятки
входів/виходів від датчиків та виконавчих механізмів, невелику чи середню
обчислювальну потужність.

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.2 - Локальний контролер.

1.5 Мережевий комплекс контролерів

Мережеві ПТК найбільше широко застосовуються для управління
виробничими процесами у всіх галузях промисловості. Мінімальний склад
даного класу ПТК передбачає наявність наступних компонентів:
•набір контролерів;
•кілька дисплейних робочих станцій операторів;
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

•системну (промислову) мережу, що з'єднує контролери між собою та
контролери з робітниками станціями.
Контролери кожного мережевого комплексу, як правило, мають низку
модифікацій, відрізняються один від одного швидкодією, обсягом пам'яті,
можливостями по резервування, здатність працювати в різних умовах
навколишнього середовища, числом каналів входу/виходу. Тож можна
підібрати контролер для кожного вузла автоматизованого агрегату з
урахуванням особливостей та виконуваних функцій останнього і
використовувати один і той же комплекс для управління різними
виробничими об'єктами.
Системна мережа може мати різну структуру: шину, кільце, зірку; вона
часто підрозділяється на сегменти, пов'язані між собою повторювачами і
маршрутизаторами. Інформація, що передається через мережу, досить
специфічна і може являти собою як періодичні, і випадкові у часі короткі
повідомлення.
До передачі повідомлень висуваються жорсткі вимоги: вони
гарантовано повинні доставлятися адресату, а для повідомлень вищого
пріоритету, наприклад, що попереджають про аварії, також слід забезпечити
зазначений термін передачі повідомлень.
Слід виділити телемеханічний тип мережевого комплексу контролерів,
призначених для використання для автоматизації об'єктів, розподілених по
великій області простору.
Системна мережа з характерною структурою та особливі фізичні
канали зв'язку (Радіоканали, виділені телефонні лінії, оптоволоконні кабелі)
дозволяють інтегрувати вузли об'єкта, віддалені один від одного на багато
десятків кілометрів, єдину систему автоматизації. Розглянутий клас
мережевих комплексів контролерів має верхні обмеження як за складністю
виконуваних функцій, і за обсягом автоматизованого об'єкта.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Зазвичай телемеханічні комплекси вирішують типові завдання
вимірювання, контролю, обліку, регулювання та блокування,
використовуючи до декількох десятків тисяч вимірюваних та
контрольованих величин.
Найчастіше мережеві комплекси застосовуються на рівні цехів
машинобудівних заводів, агрегатів нафтопереробних, нафтохімічних та
хімічних виробництв (щоправда, не найпотужніших), а також цехів
підприємств харчової промисловості. Телемеханічні мережеві комплекси
контролерів використовуються для керування газо- та нафтопроводами,
електричними мережами, транспортними системами.

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2. АВТОМАТИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ ОБ’ЄКТІВ

2.1 Об’єкти автоматизації в енергосистемі та керування
енергетичними режимами

Об'єктами автоматизації є теплові, атомні та гідроелектростанції,
підстанції, електричні мережі, промислові підприємства, підприємства
залізниць та метрополітену, об'єкти нафто- та газовидобутку, при цьому
можуть створюватися автоматизовані ванні системи будь-якої складності:
керуючі, інформаційні, диспетчерські, системи сигналізації та ін. Метою
таких систем є об'єднання окремих пристроїв в єдину пов'язану систему
для забезпечення оптимального функціонування об'єкта.
В основі рішень лежать комплекси пристроїв телемеханіки та
автоматики «ProField» та блоки релейного захисту та автоматики
OmegaProt, SigmaProt та EuroProt. Основні переваги автоматизованих
систем: використання спеціалізованих пристроїв дозволяє вирішувати
кожне із завдань (захист, реєстрація аварій, контроль параметрів
нормального режиму, керування, автоматика) найбільш ефективно;
Умовно систему можна розбити на 4 рівні:
Рівень 0: пристрої локальної автоматики;
Рівень 1: пристрої збору та передачі даних (ПЗПД);
Рівень 2: контролери АСК та концентратори даних;
Рівень 3: керуючі ЕОМ та програмний комплекс Xgram
Види режимів та станів енергосистеми. Режими енергосистеми
 Допустимі режими:
Нормальний режим, Вимушений режим, Післяаварійний режим
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 Аварійні режими із неприпустимими відхиленнями
параметрів:
Синхронний режим із неприпустимою частотою, синхронний режим
із неприпустимим значенням напруги, синхронний режим з
неприпустимим завантаженням обладнання або перерізів електричної
мережі, асинхронний режим, режим синхронних коливань, режим
неконтрольованого самозбудження синхронних машин.
 Аварійні режими із порушеною структурою системи:
Режим із ослабленою структурою, Режим із поділом енергосистеми на
ізольовано працюючі частини, Режим із відділенням від енергосистеми
непрацездатних елементів.
Стани енергосистеми
 Нормальний стан,
 Аварійний стан, що контролюється,
 Надзвичайний стан.
Нормальний стан енергосистеми - стан енергосистеми, за якого
умови її функціонування відповідають нормативним, відсутні порушення у
роботі основних пристроїв та обладнання, параметри режиму
задовольняють усім вимогам безпеки, надійності функціонування та якості
електроенергії.
Контрольований аварійний стан енергосистеми - стан енергосистеми,
якому вона перебуває під впливом обурення або після нього з
відхиленнями параметрів функціонування від нормальних значень, проте
має необхідні запасами енергоресурсів, пропускною спроможністю
мережі, резервами генеруючих потужностей і є керованим.
Надзвичайний стан енергосистеми - стан енергосистеми, що має
високий ймовірність порушення або порушення нормальних умов життя і
діяльність людей.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Оперативний резерв потужності
Включений резерв (введення вимагає менше 20 хвилин при
забезпеченості первинними енергоресурсами понад 3 години), Первинний
резерв - (з автоматичним введенням до 30 секунд), Вторинний резерв (з
автоматичним або ручним введенням до 15 хвилин (на завантаження і на
розвантаження)), третинний резерв - оперативний і холодний резерв,
забезпечений енергоресурсами і персоналом, що вводиться. У нормальних
та розрахункових аварійних умовах частота в енергосистемі підтримується
системою регулювання частоти, що складається з підсистем первинного,
вторинного та третинного регулювання.
Первинне регулювання частоти (час мобілізації до 30 с) є основним
середовищем обмеження відхилень частоти. Воно здійснюється
регуляторами швидкості генеруючих установок, які ініціюють швидку
зміну моментів турбін енергоблоків на електростанціях залежно від
напрямку та величини відхилення швидкості обертання турбін від заданої.
Вторинне регулювання частоти (час мобілізації до 15 хв) коригує дію
регуляторів швидкості на електростанціях, виділених для астатичного
регулювання частоти та зовнішніх перетоків у зоні регулювання. Воно
забезпечує через деякий час відновлення частоти в енергосистемі, діапазон
первинного регулювання.
Третинне регулювання частоти відновлює можливості вторинного
регулювання, оптимізує розподіл виниклого в зоні регулювання небалансу
між електростанціями з використанням розрахунків, заснованих на
вимірах, що проводяться в режимі реального часу.
При раптовому виникненні великих небалансів потужності, як
правило, пов'язані з поділом енергосистеми на незбалансовані частини, для
підтримки частоти передбачається та використовується протиаварійна
автоматика (частотного розвантаження та запобігання неприпустимому
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

підвищенню частоти). Вона обмежує відхилення частоти в аварійних
ситуаціях, зберігаючи працездатність електростанцій та запобігає розвитку
порушень балансу потужності.
Для якнайшвидшого відновлення електропостачання споживачів, що
енергоприймаючі установки яких були відключені дією АЧР,
передбачається їх автоматика частотного повторного ввімкнення (АЧПВ).
Вона підключає споживачів у міру відновлення частоти за рахунок
введення резервів генеруючих потужностей.
Глибоке зниження або значне підвищення частоти, перш за все,
неприпустимо за режимами роботи електричних станцій. Зокрема, для
теплових електростанцій зниження частоти нижче 49.0 Гц неприпустимо
за режимом роботи котлів, що мають живлячі електронасоси. При
тривалому, більше 1 хв, зниженні частоти нижче 48 Гц виникає загроза
зриву режимів живильних насосів та зупинки енергоблоків від
технологічних захистів. Робота на зниженій частоті може призводити до
руйнування лопаткового апарату парових турбін.
На атомних електричних станціях без обмежень за часом
допускається робота енергоблоків у складі енергосистеми за частотою від
49.0 до 50.4 Гц. Робота із частотою нижче 49.0 допускається:
- при частоті 49.0 – 48.0 Гц до 2-х хвилин, але не більше 20 хвилин на
рік,
- при частоті 48.0 – 47.0 Гц до однієї хвилини, але не більше 20 хвилин
на рік,
- при частоті 47.0 – 46.0 не більше 10 секунд.
Обмеження електропостачання споживачів, у тому числі, шляхом
відключення їх енергоприймаючих установок, може застосовуватися при
виникненні аварійного режиму.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Запобігання та ліквідація неприпустимого зниження частоти
електричного струму У підтримці нормального рівня частоти беруть
участь усі області регулювання, виконуючи заданий добовий графік сальдо
перетікань потужності з корекцією по частоті.
Запобігання та ліквідація неприпустимих відхилень напруги
Напруга в електричній мережі змінюється в залежності від
навантаження, програм вироблення електроенергії що виконуються на
даний момент, вказівок оператора зони по зміні режиму та аварійних
порушень у ній на даний момент (Вимкнення генераторів,
трансформаторів, ЛЕП).
Протяжні лінії електропередачі напругою 330 кВ і вище потребують
компенсації виробленої ними реактивної потужності при включеннях та
режимах малого завантаження. Особливістю процесу є та обставина, що
реактивну потужність недоцільно передавати на великі відстані, оскільки її
передача створює значні втрати потужності і напруги, тому регулювання
напруги для підтримки її відхилень у заздалегідь визначених межах носить
локальний характер.

Забезпечення резервів реактивної потужності.
Під час планування режимів роботи енергосистеми для забезпечення
необхідного рівня напруги в мережі повинні бути передбачені достатньою
кількістю генераторів та/або синхронних компенсаторів, батарей
конденсаторів та/або реакторів, пов'язаних з мережею на напрузі класів
220 кВ і вище, які можуть брати участь у виробленні або споживання
реактивної потужності.
На всіх електростанціях має бути передбачене автоматичне
регулювання напруги та реактивної потужності. Необхідні для
забезпечення допустимості режиму в зоні регулювання пристрою, що
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

використовуються для регулювання напруги в мережі та потоків
реактивної потужності, повинні перебувати в диспетчерському управлінні
або веденні оператора операційної зони.
Система регулювання напруги
Первинне регулювання напруги є основним засобом обмеження
відхилень напруги гранично допустимими значеннями. Воно здійснюється
автоматичними регуляторами збудження (генераторів, синхронних
компенсаторів, синхронних двигунів) та пристроями управління режимами
статичних компенсаторів реактивної потужності при зміні напруги на
виводі генератора трансформатора або інших контрольованих пунктах.
Вторинне регулювання напруги координує роботу пристроїв
регулювання напруги і реактивної потужності в межах даної зони для того,
щоб підтримувати необхідний рівень напруги в «контрольних пунктах»
мережі діями персоналу або автоматично, відновлюючи діапазони
первинного регулювання напруги на об'єктах.
Третинне регулювання напруги відновлює можливості вторинного
регулювання, оптимізує рівень напруги в «контрольних пунктах» системи
використанням розрахунків, заснованих на вимірах, що проводяться в
режимі реального часу, щоб провести налаштування пристроїв, які
впливають на розподіл реактивної потужності (регулятори генеруючих
установок, трансформаторів, пристрої компенсації реактивної потужності,
реактори та батареї конденсаторів).
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.1 – Блок мікропроцесорного релейного захисту.

2.2 Автоматичне повторне ввімкнення

Автоматичне повторне ввімкнення (АПВ) - один із засобів релейного
захисту, спрямоване збільшення надійності електропостачання. Полягає в
автоматичному включенні відключеної за допомогою аварійної
автоматики або помилки ділянки електромережі.
Застосування
Всі пошкодження в електричній мережі можна умовно розділити на
два типи: стійкі та нестійкі. До стійких ушкоджень відносяться такі, для
усунення яких потрібне втручання оперативного персоналу чи аварійної
бригади. Такі пошкодження не самоусуваються з часом, експлуатація
пошкодженої ділянки мережі неможлива. До таких ушкоджень відносяться
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

обриви дротів, пошкодження ділянок. ліній, опор ЛЕП, ушкодження
електричних апаратів. Нестійкі ушкодження характеризуються тим, що
вони самоусуваються протягом короткого проміжку часу після
виникнення. Такі пошкодження можуть виникнути, наприклад, при
випадковому схльостуванні проводів. Виникаюча при цьому електрична
дуга не встигає завдати серйозних пошкоджень, оскільки через невеликий
проміжок часу після виникнення короткого замикання ланцюг
знеструмлюється аварійною автоматикою. Практика показує, що частка
нестійких ушкоджень становить 50-90% від кількості всіх ушкоджень.
Увімкнення вимкненої ділянки мережі під напругу називається
повторним ввімкненням. Залежно від того, чи залишилася ця ділянка
мережі в роботі або ж знову відключився, повторні включення поділяють
на успішні та неуспішні. Відповідно успішне повторне включення вказує
на нестійкий характер пошкодження, а неуспішний на те, що пошкодження
було стійким.
Для того щоб прискорити та автоматизувати процес повторного
включення застосовують пристрої автоматичного повторного ввімкнення
(АПВ).
Пристрої АПВ набули широкого застосування в електричних
мережах. Їх використання у поєднанні з іншими засобами релейної
автоматики дозволило повністю автоматизувати багато підстанцій,
позбавляючи необхідності тримати там оперативний персонал. Крім того,
у ряді випадків АПВ дозволяє уникнути тяжких наслідків від помилкових
дій обслуговуючого персоналу або хибних спрацювань релейного захисту
на ділянці, що захищається.
У ПУЕ зазначено, що пристроями АПВ мають обов'язково
забезпечуватися всі повітряні та кабельно-повітряні лінії з робочою
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

напругою 1кВ та вище. Крім того, пристроями АПВ постачаються
трансформатори, збірні шини підстанцій та електродвигуни.
Класифікація
Залежно від кількості фаз, на які діють пристрої АПВ, їх поділяють на:
 однофазне АПВ - включає одну відключену фазу (при відключенні
через однофазного короткого замикання)
 трифазне АПВ - включає всі три фази ділянки ланцюга.
 комбіновані - включає одну або три фази в залежності від характеру
пошкодження ділянки мережі.
Трифазні АПВ можуть, залежно від умов роботи мережі, розділятися на
 прості.
 несинхронні
 швидкодіючі
 з перевіркою наявності напруги
 з перевіркою відсутності напруги
 з очікуванням синхронізму
 з уловлюванням синхронізму
 у поєднанні з самосинхронізацією генераторів та синхронних
компенсаторів
Залежно від того, скільки разів поспіль потрібно зробити повторне
включення, АПВ поділяються на АПВ одноразової дії, дворазової тощо.
Найбільшого поширення набули АПВ одноразової дії, однак у ряді
випадків застосовуються АПВ з іншою кратністю дії. За способом впливу
на вимикач АПВ можуть бути:
 механічні – вони вбудовуються у пружинний привід вимикача.
 електричні - впливають на електромагніт увімкнення вимикача.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Оскільки механічні АПВ працюють без витримки часу, їх
використання було прийнято недоцільним, і в сучасних схемах захисної
автоматики використовуються тільки електричні АПВ.
За типом устаткування, що захищається АПВ поділяються
відповідно на АПВ ліній, АПВ шин, АПВ електродвигунів та АПВ
трансформаторів.
Принцип дії АПВ
Реалізація схем АПВ може бути різною, це залежить від конкретного
випадку, якому схему застосовують. Однак основний принцип полягає в
порівнянні положення ключа управління вимикачем та стану цього
вимикача.
Тобто, якщо на схему АПВ надходить сигнал, що вимикач
відключився, а з боку керуючого вимикачем ключа приходить сигнал, що
ключ у положенні "увімкнено", то це означає, що сталося незаплановане
(наприклад, аварійне) відключення вимикача. Цей принцип застосовується
для того, щоб унеможливити спрацювання пристроїв АПВ у випадках,
коли відбулося заплановане відключення вимикача.
Вимога до АПВ
До схем та пристроїв АПВ застосовується низка обов'язкових вимог,
пов'язаних із забезпеченням надійності електропостачання. До цих вимог
відносяться:
 АПВ має обов'язково спрацьовувати при аварійному відключенні на
захищеній ділянці мережі.
 АПВ не повинно спрацьовувати, якщо вимикач відключився одразу
після увімкнення його через ключ керування. Подібне відключення
говорить про те, що у схемі є стійке пошкодження, і спрацьовування
пристрою АПВ може посилити ситуацію. Для виконання цієї вимоги
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

роблять так, щоб пристрої АПВ приходили в готовність лише за
кілька секунд після включення вимикача.
 Крім того, АПВ не має спрацьовувати під час оперативних
перемикань, здійснюваних персоналом.
 У схемах АПВ має бути можливість виведення їх для низки захистів
(наприклад, після дії газового захисту трансформатора,
спрацьовування пристроїв АПВ небажано)
 Пристрої АПВ повинні спрацьовувати із заданою кратністю. Тобто
одноразове АПВ має спрацьовувати 1 раз, дворазове - 2 рази і т.д.
 Після успішного включення вимикача, схема АПВ повинна
обов'язково самостійно повернутися до стану готовності.
АПВ має спрацьовувати з виставленою витримкою часу,
забезпечуючи найшвидше відновлення живлення у відключеному ділянці
мережі. Як правило, ця витримка дорівнює 0,3-0,5 с. Однак, слід зазначити,
що у ряді випадків доцільно уповільнювати роботу АПВ до кількох
секунд.
2.3 Автоматичне ввімкнення резерву

Автоматичне ввімкнення резерву (АВР) — один з методів релейного
захисту, спрямований на підвищення надійності роботи мережі
електропостачання. Полягає в автоматичному підключенні до системи
додаткових джерел живлення у разі втрати системою електропостачання
через аварії.
Загальні вимоги до АВР
АВР має спрацьовувати за мінімально можливе після відключення
робочого джерела енергії час.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

АВР має спрацьовувати завжди, у разі зникнення напруги на шинах
споживачів, незалежно від причини. У разі роботи схеми дугового захисту
АВР може бути блоковано, щоб зменшити пошкодження від короткого
замикання. В деяких випадках потрібна затримка перемикання АВР.
Наприклад, при запуску потужних двигунів на стороні споживача, схема
АВР повинна ігнорувати просідання напруги.
АВР має спрацьовувати одноразово. Ця вимога обумовлена
неприпустимістю багаторазового включення резервних джерел у систему з
не усуненим коротким замиканням.
Реалізацію схем АВР здійснюють за допомогою засобів РРП: реле
різного призначення, цифрових блоків захисту (контролер АВР),
перемикачів, що включають у собі механічну комутаційну частину,
мікропроцесорний блок управління, а також панель індикації та
управління.
Відповідно до ПУЕ всі споживачі електричної енергії діляться на три
категорії:
I категорія — до споживачів цієї групи належать ті, порушення
електропостачання яких може спричинити за собою небезпеку для життя
людей, значні матеріальні збитки, небезпека для безпеки держави,
порушення складних технологічних процесів та ін.
II категорія - до цієї групи відносять електроспоживачі, перерву в
електропостачанні яких може призвести до масового недовипуску
продукції, простою робітників, механізмів промислового транспорту.
ІІІ категорія - всі інші споживачі електроенергії.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.2 - Приклад схеми АВР з міжлінійним вимикачем QS.

Таким чином, крім незручностей у повсякденному житті людини,
тривала перерва в електроживлення може призвести до загрози життю та
безпеці людей, матеріальному
збитків та інших, не менш серйозних наслідків. Безперебійне
харчування можна реалізувати, здійснивши електроживлення кожного
споживача від двох джерел одночасно (для споживачів І категорії так і
роблять), однак подібна схема має ряд недоліків:
Струми короткого замикання за такої схеми набагато вищі, ніж при
роздільному живленні споживачів.
У живлячих трансформаторах вищі втрати електроенергії.
Релейний захист складніший, ніж при роздільному харчуванні.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Необхідність обліку перетікань потужності викликає труднощі,
пов'язані з виробленням певного режиму роботи системи
У деяких випадках не вдається реалізувати схему через те, що немає
можливості здійснити паралельну роботу джерел живлення через раніше
встановлену релейного захисту та обладнання. У зв'язку з цим виникає
необхідність у роздільному електропостачанні та швидкому відновлення
електроживлення споживачів. Вирішення цієї задачі і виконує АВР.
АВР може підключити окреме джерело електроенергії (генератор,
акумуляторна) батарею) або включити вимикач, що розділяє мережу, при
цьому перерва живлення може становити лише 0.3 - 0.8 секунд.
При проектуванні схеми АВР, що допускає включення секційного
вимикача, важливо враховувати пропускну здатність живильного
трансформатора та потужність джерела енергії, що живлять паралельну
систему інакше може вийти так, що перемикання на живлення від
паралельної системи виведе з ладу і її, оскільки джерело живлення не
зможе впоратися із сумарним навантаженням обох систем. У разі якщо
неможливо підібрати таке джерело живлення, зазвичай передбачають таку
логіку захисту, яка відключить найменш важливих споживачів струму
обох систем.
АВР поділяють на:
 АВР односторонньої дії. У таких схемах присутня одна робоча
секція живлячої мережі, і одна резервна. У разі втрати живлення
робочої секції АВР підключить резервну секцію.
 АВР двосторонньої дії. У цій схемі будь-яка з двох ліній може бути
як робочої, і резервної.
 АВР із відновленням. Якщо на відключеному введення знову
з'являється напруга, то з витримкою часу він включається, а
секційний вимикач відключається. Якщо короткочасна паралельна
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

робота двох джерел не допустима, то спочатку відключається
секційний вимикач, а потім вмикається вступний. Схема повернулася
до вихідний стан.
 АВР без відновлення.
Принцип дії
Як вимірювальний орган для АВР у високовольтних мережах
служать реле мінімальної напруги, підключені до ділянок, що
захищаються, через трансформатори напруги. У разі зниження напруги на
ділянці електричної мережі реле дає сигнал у схему АВР. Проте, умова
відсутності напруги не є достатнім для того, щоб пристрій АВР розпочав
свою роботу. Як правило, має бути задоволена ще низка умов:
 На ділянці, що захищається, немає неусуненого короткого
замикання. Оскільки зниження напруги може бути пов'язано з
коротким замиканням, включення додаткових джерел живлення в
цей ланцюг недоцільно та неприпустимо.
 Вхідний вимикач увімкнено. Ця умова перевіряється, щоб АВР не
спрацювало, коли напруга зникла через те, що вступний вимикач був
вимкнений навмисно.
 На сусідній ділянці, від якої передбачається отримувати харчування
після дії АВР, напруга є. Якщо обидві лінії живлення знаходяться не
під напругою, то перемикання немає сенсу.
Після перевірки виконання всіх цих умов логічна частина АВР дає
сигнал на відключення вступного вимикача знеструмленої частини
електричної мережі та на увімкнення міжлінійного (або секційного)
вимикача. Причому, міжлінійний вимикач вмикається лише після того, як
вступний вимикач вимкнувся.
У низьковольтних мережах одночасно як вимірювальний та пусковий
орган
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

можуть бути магнітні пускачі або модуль АВР-3/3. Або призначений для
керування схемами АВР мікропроцесорний контролер АВР.

2.4 Автоматична частотна розгрузка

Призначення та загальний принцип виконання автоматичної
частотної розгрузки
У будь-якій об'єднаній енергосистемі повинен бути резерв активної
потужності, при цьому в системі підтримується номінальна напруга та
номінальна частота. Дефіцит активної потужності, спричинений
відключенням частини генераторів або включенням нових споживачів,
спричинить зниження частоти в енергосистемі.
Невелике зниження частоти (на кілька десятих герца) не становить
небезпеки нормальної роботи енергосистеми.
Зниження частоти більш, ніж на 1-2 Гц представляє серйозну
небезпеку і може призвести до повного розладу роботи енергосистеми. Це
насамперед пояснюється тим, що при зниженні частоти мережі знижується
частота обертання електродвигунів, а отже, і продуктивність механізмів,
які вони обертають.
Уявімо собі теплову електростанцію. Зниження частоти на 3-5 Гц
наводить до зменшення на 20-40% подачі води у конденсатор
циркуляційними насосами. За такого зниження частоти живильні насоси
майже повністю припиняють подачу води у казан. Потужність станції різко
знижується. Створюється в системі ще більший дефіцит активної
потужності. Таким чином, відбувається лавиноподібний процес, який
одержав назву «лавина частоти».
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Назва говорить сама за себе. Процес відбувається дуже швидко.
Черговий персонал не зміг би зупинити цю лавину, тому ліквідація
аварійного режим покладається на пристрої автоматики. Для запобігання
розвитку аварії мають бути негайно мобілізовані всі наявні резерви
активної потужності, наявні на електростанції. Всі агрегати що обертаются
завантажуються до межі з урахуванням допустимих короткочасних
навантажень.
Крім повного завантаження генераторів можна ще перекласти
синхронні компенсатори режим генераторів.
За відсутності обертового резерву активної потужності єдино
можливим
способом відновлення частоти в мережі є відключення частини найменш
важливих споживачів.
Це здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв – автоматів
частотного розвантаження (АЧР), які спрацьовують при небезпечному
зниженні частоти. Слід зазначити, що дія АЧР завжди пов'язана з певним
економічним збитком, оскільки відключення ліній, що живлять
підприємство тягне за собою недовипуск продукції або появи браку. Однак
існування АЧР виправдано можливими великими втратами за системної
аварії.
Глибина зниження частоти залежить не тільки від значення дефіциту
активної потужності в перший момент аварії, а й від характеру
навантаження.
Навантаження поділяється на дві групи.
 До першої групи належить чисто активне навантаження (типу
освітлювальних приладів), на яку зниження частоти ніяк не впливає і
ця група продовжує споживати ту саму потужність, що й до аварії.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 До другої групи належить рухове навантаження, для якого зниження
частоти призводить до зменшення споживаної потужності (ми про це
говорили раніше на приклад ТЕС). Таким чином, дещо зменшується
дефіцит активної потужності в мережі.
Цей процес отримав назву регулюючого ефекту навантаження. Чим
більша частка другої групи споживачів у загальній масі навантаження у
системі, тим стійкішим вона виходить, тим сильніше проявиться
регулюючий ефект навантаження.
Пристрої АЧР повинні встановлюватися там, де можливе
виникнення значного дефіциту активної потужності у всій енергосистемі
або в окремих її районах, а потужність споживачів, що відключаються при
спрацьовуванні АЧР, має бути достатньою для запобігання частоті лавини.

Пристрої АЧР, що використовуються для ліквідації аварійного
дефіциту активної потужності, поділяються на три основні категорії.
1 категорія АЧР - швидкодіюча (t = 0,1-0,3 с) зі уставками
спрацьовування від 49Гц (навіть від 49,3 Гц) до 46,5 Гц. Призначення цієї
категорії АЧР – не допустити глибокого зниження частоти в перший час
розвитку аварії.
2 категорія АЧР – призначена для відновлення частоти до
нормального значення, якщо вона довго «зависає» лише на рівні 48Гц.
АЧР-2 працює після того, як відпрацювала частина черг АЧР-1. Уставки
АЧР-2 вибираються вже не за частотою (як у АЧР-1), а за часом. При
цьому, зачастотою уставки всіх черг однакові і трохи більше уставки 1
черги АЧР-1, зазвичай Fачр-2 = 49,2 Гц. А ось витримки часу різних
ступенів АЧР-2 відрізняються один від одного на 3 с та можуть бути від 5
до 90 с. Величина витримки часу залежить від того, який агрегат ми
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

розраховуємо (якщо це турбіна, їй потрібно більше часу на
розкручування).
3 категорія – суміщені АЧР-1 та АЧР-2. Логіка у своїй зберігається.
За такої схеми виконання АЧР гарантується недопущення зниження
частоти нижче 46 Гц та відновлення її до нормального рівня за 1-1,5
хвилини. Допускається неселективна робота суміжних черг АЧР-1 (при
уставках, що відрізняються один від одного на 0,1 Гц).
Дія пристроїв АЧР має поєднуватись з іншими видами автоматики.
Так, наприклад, для того, щоб дія АЧР була ефективною, навантаження
споживачів, відключених при аварійному зниженні частоти, не повинна
підхоплюватися пристроями АПВ та АВР.
2.5 Автоматичне регулювання напруги

Автоматичне регулювання напруги (АРН) - процес підтримки напруг
в вузлових точках електричної системи в заданих межах, що здійснюється
для забезпечення технічно допустимих умов роботи споживачів
електричної енергії та власне системи, а також для підвищення
економічності їхньої роботи. Більшість споживачів електроенергії
допускаються тривалі відхилення напруги від номінального лише на ±5%.
Перевищення номінального значення напруги призводить до скорочення
терміну служби споживачів електроенергії, зменшення - знижує
продуктивність та економічність роботи споживачів, пропускну здатність
ліній електропередачі, може порушити стійкість роботи синхронних
машин та асинхронних двигунів.
Необхідність АРН викликається змінними режимами роботи
споживачів та джерел електроенергії Так, зі збільшенням навантажень
зростає сила струму в мережі, а отже, і втрати напруги у різних її ділянках,
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

внаслідок чого напруги у споживачів можуть виходити за допустимі межі.
У зв'язку з цим на шинах електростанцій та на шинах вторинної напруги
районних підстанцій здійснюється, як правило, зустрічне регулювання, при
якому з збільшенням навантажень напруга тримається вище від
номінального, а при зниженні навантажень - знижується. Це зменшує
розмах відхилень напруги у споживачів. Проте у загальному випадку таке
регулювання не виключає необхідності АРН в кожного споживача.
АРН на електростанціях здійснюється регулюванням збудження
синхронних генераторів. На підстанціях АРН здійснюється регулюванням
збудження синхронних компенсаторів, якщо вони встановлені цих
підстанціях, або автоматичною зміною під навантаженням коефіцієнта
трансформації трансформаторів, а також регулюванням потужності
батарей статичних конденсаторів. У споживачів електроенергії АРН
здійснюється регулюванням збудження потужних синхронних двигунів та
регулюванням потужності батарей статичних конденсаторів. Питання
щодо конкретного вибору регулюючих пристроїв вирішується з
урахуванням техніко-економічного аналізу. Регулювання напруги
трансформатора – зміна числа обмоток трансформатора. Застосовується
для підтримки нормального рівня напруги у споживачів електроенергії.
Більшість трансформаторів обладнано деякими пристроями для
налаштування коефіцієнта трансформації шляхом додавання чи
відключення числа витків.
Налаштування може здійснюватися за допомогою перемикача числа
витків трансформатора під навантаженням або шляхом вибору положення
болтового з'єднання при знеструмленні заземленому трансформаторі.
Ступінь складності системи з перемикачем числа витків визначається тією
частотою, з якою треба перемикати витки, а також розмірами та
відповідальністю трансформатора.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Застосування.
Залежно від навантаження електричної мережі змінюється її напруга.
Для нормальної роботи споживачів необхідно, щоб напруга не відхилялася
від заданого рівня більше допустимих меж, у зв'язку з чим застосовуються
різні способи регулювання напруги у мережі. Одним із способів є зміна
співвідношення числа обмоток первинного та вторинного ланцюга
трансформатора (коефіцієнта трансформації). Залежно від того,
відбувається це під час роботи трансформатора або після його відключення
від мережі, розрізняють «перемикання без збудження» та «регулювання
під навантаженням» . І в тому і в іншому випадку обмотки трансформатора
виконуються з відгалуженнями, перемикаючись між якими, можна змінити
коефіцієнт трансформації трансформатора.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.3 – Блок АРН.

2.6 Автоматизація систем компенсації реактивної потужності

Компенсація реактивної потужності – цілеспрямований вплив на
баланс реактивної потужності у вузлі електроенергетичної системи з
метою регулювання напруги, а в розподільчих мережах та з метою
зниження втрат електроенергії . Здійснюється з використанням пристроїв,
що компенсують. Для підтримки необхідних рівнів напруги у вузлах
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

електричної мережі потужності має забезпечуватися необхідною
генерованою потужністю з урахуванням необхідного резерву. Реактивна
потужність, що генерується, складається з реактивної потужності, що
виробляється генераторами електростанцій та реактивної потужності
компенсуючих пристроїв, розміщених в електричній мережі та в
електроустановках споживачів електричної енергії
Компенсація реактивної потужності особливо актуальна для
промислових підприємств, основними споживачами яких є асинхронні
двигуни, в результаті чого коефіцієнт потужності без вживання заходів із
компенсації становить 0,7 - 0,75.
Заходи щодо компенсації реактивної потужності на підприємстві
дозволяють: зменшити навантаження на трансформатори, збільшити
термін їхньої служби, зменшити навантаження на дроти, кабелі,
використовувати їх меншого перерізу, поліпшити якість електроенергії у
електроприймачів, зменшити навантаження на комутаційну апаратуру
рахунок зниження струмів у ланцюгах, уникнути штрафів за зниження
якості електроенергії зниженим коефіцієнтом потужності, знизити витрати
на електроенергію, зменшити рівень вищих гармонік у мережі.
Значну частину електрообладнання будь-якого підприємства
складають пристрої, обов'язковою умовою нормальної роботи яких є
створення в них магнітних полів, а саме: трансформатори, асинхронні
двигуни, індукційні печі та інші пристрої, які можна узагальнено
охарактеризувати як "індуктивне навантаження". Оскільки однією з
особливостей індуктивності є властивість зберігати незмінним струм, що
протікає через неї, то при протіканні струму навантаження утворюється
фазовий зсув між струмом та напругою (струм "відстає" від напруги на
фазовий кут). Різні знаки у струму та напруги на період фазового зсуву, як
наслідок, призводять до зниження енергії електромагнітних полів
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

індуктивностей, яка поповнюється з мережі. Більшість промислових
споживачів це означає таке: по мережам між джерелом електроенергії та
споживачем крім котра здійснює корисну роботу активної енергії протікає
і реактивна енергія, що не здійснює корисної роботи та спрямована лише
створення магнітних полів в індуктивному навантаженні. Активна та
реактивна енергії становлять повну енергію, при цьому частка активної
енергії по відношенню до повної визначається косинусом кута зсуву фаз
між струмом і напругою - cosφ. Однак, протікаючи по кабелях та обмотках
трансформаторів, реактивний струм знижує в межах їх пропускної
здатності частку активного, що протікає по них струму, викликаючи при
цьому значні додаткові втрати у провідниках на нагрівання - тобто активні
втрати. З цього випливає, що згідно з сучасними правилами розрахунку
електроенергію, споживач змушений як мінімум двічі платити за ті самі
непродуктивні витрати. Один раз – безпосередньо за спожиту з мережі
реактивну енергію (за лічильником реактивної енергії) та вдруге - за неї ж,
але опосередковано, оплачуючи активні втрати від протікання реактивної
енергії, що враховуються лічильником активної енергії. Змінити цю
ситуацію можна шляхом розміщення джерела реактивної енергії
безпосередньо у споживачів - це дає можливість розвантажити мережі від
реактивного струму та практично виключити всі вищеописані недоліки –
тобто "компенсувати" індуктивну реактивну потужність. Таким джерелом
служать інші фазозсувні елементи – конденсатори. У протидію
індуктивності, конденсатори прагнуть зберігати незмінною напругу на
своїх затискачах, тобто. для них струм "випереджає" напругу. Оскільки
величина споживаної електроенергії на будь-якому підприємстві ніколи не
є постійною і може змінюватися в суттєвому діапазоні за досить малий
проміжок часу, - то, відповідно, може змінюватися і співвідношення
активної споживаної енергії в повної, тобто. cosφ.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Причому чим менше активне навантаження будь-якого індуктивного
споживача (асинхронного двигуна, трансформатора) тим нижче cosφ. З
цього випливає, що для компенсації реактивної потужності необхідний
набір обладнання, що забезпечує адекватне регулювання cosφ в залежності
від умов роботи обладнання, що змінюються – тобто установки
компенсації реактивної потужності (УКРП).
Основні компоненти УКРП
- джерела ємнісної реактивної потужності – конденсатори;
- Регулятор реактивної потужності - пристрій, що вимірює та підтримує
величину cosφ на заданому оптимальному рівні шляхом видачі команд на
виконавчі пристрої без участі персоналу;
Автоматизовані конденсаторні установки (АКУ) для компенсації
реактивної потужності призначені для експлуатації в мережах
електропостачання промислових підприємств з номінальною напругою 0,4
кВ.

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3 3МІКРОПРОЦЕСОРНІ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНІ СИСТЕМИ В
АВТОМАТИЗАЦІЇ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

3.1 Автоматизація обліку електричної енергії.

Варто зазначити що при розрахунку потужностей електроживлення
установки, варто розпочинати розрахунок від споживача. Так як ми
розглядаємо можливе вдосконалення вже існуючої системи, то всі наші
основні зміни націлені на електричний щиток.
На вході будь якого підприємства, буде встановлено лічильник, і варто
відразу замінити звичайний лічильник на розумний та під’єднати його до
автоматизованої системи контролю та управління енергоспоживанням.
Мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики.
Автоматизована система контролю та управління енергоспоживанням
(АСКУЕ), що впроваджуються в даний час в енергетичних підрозділах,
дозволяють підвищити ефективність контролю та регулювання
електроспоживання за рахунок підвищення точності та оперативності
обліку електроенергії. Підвищення ефективності роботи енергосистеми в
цілому при впровадженні АСКУЕ може бути досягнуто за рахунок
раціонального використання та економії енергії споживачами, підвищення
якості короткострокового прогнозування електроспоживання енергоємного
підприємства, вдосконалення системи розрахунків з абонентами,
вирівнювання сумарного графіка електричних навантажень.
Функції, що виконуються комплексом програмного забезпечення
АСКОЕ:
 автоматизація оперативного централізованого збору інформації про
витрати енергоресурсів;
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 отримання достовірних облікових та звітних даних за показниками
енергоспоживання, технічний облік електроенергії за підстанціями,
лініями, споживачами або групами споживачів, районам
електричних мереж, підприємствам електричних мереж,
виробничим об'єднанням енергосистеми та енергосистеми в цілому,
а також мережам кожного ступеня номінальної напруги;
 оперативна обробка інформації;
 скорочення часу збору та обробки інформації;
 зменшення трудомісткості збору та обробки інформації;
 скорочення кількості проміжних ланок при обробці інформації та
складання документації про витрати та споживання енергоресурсів;
 регулювання витратної складової балансу потужності в
енергосистемі у період проходження максимуму навантаження;
 раціональне електропостачання споживачів, що забезпечує
виконання промисловістю виробничих планів в умовах лімітування
по енергоспоживання;
 контроль правильності роботи приладів обліку, боротьба із
розкраданнями електричної енергії.
Автоматизація обліку електроенергії на електростанціях, підстанціях та
промислових підприємствах здійснюється з метою:
 підвищення достовірності балансу електроенергії на шинах
електростанцій та підстанцій;
 зниження комерційних втрат електроенергії за рахунок своєчасного
зняття показань електролічильників;
 Підвищення швидкості обробки інформації;
 оперативного контролю над виконанням диспетчерського графіка
навантажень електростанції;
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 підвищення точності обліку та оперативності контролю
максимальної активної потужності підприємства у години
максимального навантаження енергосистеми;
 контролю витрати активної енергії на підприємстві з цехів, ділянок,
енергоємних споживачам за розрахунковий період.
Система обліку активної та реактивної електроенергії дає можливість
визначити кількість енергії відпущеної підстанціями безпосередньо
споживачеві, визначити втрати енергії в трансформаторах та мережах при
її розподілі, контролювати встановлені режими споживання енергії.

Рисунок 3.1 - Структура підсистеми автоматизованого керування
електроспоживанням

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3.2 Мікропроцесорні пристрої релейного захисту та автоматики

Отже з обліком електричної енергії вирішено, тепер, після лічильника
зазвичай підключають різноманітний релейний захист. Насамперед варто
вказати что для більшості підприємств АПВ, АЧР, АЧПВ, АВР, АЧР, АРН,
АКУ, УКРП – є необхідністю а не звичайними модернізаціями. Тому ми
говори не про встановлення даної апаратури а про звичайну заміну її від
електромеханічної на електронну, яку ми зможемо підключити до нашої
автоматизованої системи.
В даний час більшість фірм-виробників пристроїв релейного захисту та
електроавтоматики (РЗА) припиняє випуск електромеханічних реле та
переходить на мікропроцесорну елементну основу. Це пояснюється такими
перевагами мікропроцесорних пристроїв.
1. Елементна база (проміжні трансформатори, електронна частина,
вихідні пристрої) у більшості пристроїв РЗА виходить практично
однаковою. Відмінність полягає у програмному забезпеченні.
2. В силу ідентичності пристрою комплектів різного призначення
досягається високий рівень автоматизації виробництва з
мінімальною часткою ручної праці.
3. Мікропроцесорні пристрої РЗА органічно входять до
автоматизованої систему управління технологічним процесом (АСУ
ТП) електричної частини мереж та систем та забезпечують високий
ступінь інформатизації електроенергетичних процесів. Зрештою це (з
часом) має підвищити надійність електроенергетичних мереж та
систем.
4. Мікропроцесорні пристрої є інтелектуальними системами. ними
можливістю вдосконалення шляхом зміни програмного забезпечення
та використання найперспективніших принципів виконання
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

(алгоритмів) захисту. Зміну алгоритмів і програм можна здійснювати
під час експлуатації.
5. Ці пристрої не вимагають використання потужних трансформаторів
струму та напруги, тому що їх споживання по ланцюгах струму та
напруги вкрай мале (одиниці вольт та міліампери).
Центральним елементом розглянутих пристроїв є мікропроцесор - одно-
кристальна електронно-обчислювальна машина (ЕОМ) з оперативним
(ОЗП) та постійним (ПЗП) пристроями, що запам'ятовують, таймером,
пристроями введення та виведення.
Пристрій поділяється на аналогову та цифрову частини. До складу
аналогової частини входять перетворювачі "струм - напруга" (проміжні
трансформатори струму i/u), "напруга - напруга" (проміжні
трансформатори напруги u/u) та комутатор аналогових сигналів
(мультиплексор МПл) Вхідним елементом цифрової частини є аналогово-
цифровий перетворювач (АЦП). Вихідні сигнали (у цифровій формі) АЦП
подаються на входи портів вводу-виводу (ПВВ) мікропроцесора. Завдяки
мультиплексору вдається за допомогою одного досить дорогого АЦП
послідовно здійснювати перетворення кількох аналогових сигналів у
цифрову форму.
Арифметико-логічний пристрій (АЛП) мікропроцесора за
програмою, закладеною в постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), за
участю оперативного запам'ятовуючого пристрої (ОЗП) здійснює обробку
інформації і приймає рішення про необхідність відключення лінії, що
захищається. Якщо така необхідність є, спрацьовують одне або кілька
вихідних реле з їх комплекту (КВР), через контакти яких подається сигнал
на відключення ви-
ключника Q.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.2 - Спрощена структура мікропроцесорного пристрою
релейного захисту лінії 6-10 кВ

Дані про спрацьовування вихідних реле, параметри спрацьовування
пристрою захисту та ін. можуть бути видані для персоналу на
рідкокристалічний індикатор (РКІ).
Необхідна інформація може бути передана до АСКТП за допомогою
інтерфейсу RS232 або RS485. Коригування програм, закладених у ПЗП, та
настроювання пристрою може виконуватися за допомогою клавіатури
(КЛ). Електроживлення пристрою здійснюється за допомогою блока
живлення (БП).
Головна плата універсального мікропроцесорного реле із
встановленими на ній стандартним «комп'ютерним» мікропроцесором (1)
та постійним запам'ятовуючим пристроєм (2) із програмою, що визначає
тип реле. (Рисунок 3.2.)
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.3 - Плата мікропроцесорного реле

Недоліки мікропроцесорних реле
Вплив на роботу реле електромагнітних збурень з боку мережі
живлення:
Раптова втрата оперативного живлення під час роботи реле,
спричинена перевантаженням або коротким замиканням у мережі,
спрацьовуванням автоматичних вимикачів у ланцюгу оперативного
харчування, попаданнями блискавки в лінії електропередачі, урвищами
проводів та ін. Такі пошкодження можуть призвести до переривання
поточної роботи оперативної пам'яті та кешу, зависання мікропроцесора, а
іноді і до повної втрати даних у тому випадку, якщо не вжито спеціальних
заходів щодо організації безперебійного живлення реле.
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Електромагнітні шуми або перешкоди в ланцюгах живлення та у
вхідних ланцюгах реле. Такі перешкоди можуть бути викликані різними
факторами та явищами, наприклад, комутаційними або атмосферними
перенапругами, випромінюваннями передавачів або потужного
промислового обладнання, несинусоїдністю напруги. З практики
експлуатації мікропроцесорних реле відомі випадки, коли джерелом такого
випромінювання, що порушило нормальну роботу мікропроцесорного
реле, було звичайний телефон мобільного зв'язку.
Несиметричні режими в мережі та режими, пов'язані з провалами
напруги та тривалим (протягом кількох секунд і більше) зниженням рівня
напруги. Такі режими виникають при включенні потужного однофазного
навантаження, при пусках потужних електродвигунів компресорів, ліфтів
та ін., а також при дефіциті потужності в енергосистемі у години пік.
Складні мікропроцесорні реле зазвичай постачаються складними та
дорогими джерелами харчування, здатними забезпечити необхідний рівень
напруги на елементах схеми навіть за глибоких провалів напруги
живлення. Однак у більш простих реле такі режими призводять до їх
порушення правильної роботи причому такі порушення іноді призводять
до дуже тяжких аварій у мережі, оскільки робота мікропроцесора при
зниженому рівні напруги живлення стає абсолютно непередбачуваною.
Мікропроцесорні реле не привнесли до релейного захисту якісь нові
функції. Вони лише об'єднали функції окремих реле, додавши функції, що
виконувались раніше реєструючими приладами. Мікропроцесорні реле не
забезпечили більш високий рівень надійності електропостачання та не
полегшили роботу обслуговуючого персоналу. Як зазначається у
дослідженні, виконаному в Israel Electric Corporation, «мікропроцесорні
реле виникли як результат прогресу в галузі електроніки та у розвитку
статичних електронних реле». Не дивлячись на всі складнощі при
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

модернізації, складні мікропроцесорні реле, з одного боку, що не мають
ніяких істотних переваг перед традиційними, а з іншого, які володіють
цілим віялом власних проблем, їх всеодно використовують.
Виявляється, на це є одна дуже важлива причина. Але вона лежить
не у сфері електроенергетики, яку ми розглядали і досі, а у сфері
виробництва реле. Виробляти мікропроцесорні реле незрівнянно
вигідніше, ніж електромеханічні та навіть аналогові електронні. Це
пояснюється можливістю повної автоматизації всіх технологічних
процесів виробництва та контролю параметрів мікропроцесорних реле
Найбільші міжнародні концерни, такі як ABB, General Electric, Siemens,
Alstom вже давно стали «законодавцями моди» в галузі електроенергетики
та визначають сьогодні магістральні шляхи розвитку не лише релейного
захисту, а й усієї електроенергетики.
Незважаючи на зазначені недоліки та проблеми, тенденції розвитку
релейного захисту такі, що широке та все зростаюче застосування
мікропроцесорних реле захисту неминуче. У зв'язку з цим енергетичні
компанії повинні чітко представляти труднощі та проблеми, з якими їм
доведеться зіткнутися, та завчасно прийняти всі необхідні заходи.

3.3 Прилади локальної автоматики

Після встановлення необхідного захисного обладнання варто
повернутися трохи назад, а саме до лічильників, з їхньою допомогою ми
зможемо визначити процеси що викликають пікові навантаження, та за
допомогою локальної автоматизації зможемо або автоматизувати час
спрацювання цих процесів для більш плавної зміни завантаженості, або ж
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

створити повноцінний графік ввімкнення електрообладнання до мережі, в
залежності від часу або навіть пори року.
Поняття автоматизація виробництва часто, і причому небезпідставно,
асоціюється з масштабними комп'ютеризованими системами управління
технологічними та виробничими процесами. Існує велика кількість завдань
автоматизації набагато меншого масштабу, які, тим щонайменше, від цього
втрачають своєї актуальності. Виняток із управління технологічним
процесом людського фактору, отримання оперативної та достовірної
інформації про його параметри, управління невеликими виробничими
установками - це далеко не повний перелік завдань, які можуть бути
вирішені за допомогою простих та недорогих приладів та пристроїв.
Наведено порівняно просту і водночас досить типову схему
змішувальної установки. (Рис 3.3.)

Рисунок 3.4. - Змішувальна установка
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Алгоритм роботи установки дуже простий. Після її запуску в роботу
відкривається клапан Y1 і ємність починає заповнюватися компонентом 1.
При досягненні рівня 2 спрацьовує датчик SL2, закривається клапан Y1 та
відкривається клапан Y2. В ємність починає надходити компонент 2. Після
заповнення ємності рівня 1 по сигналу від датчика SL1закривається клапан
Y2 і включається привід мішалки М. Через 15 хвилин він вимикається,
суміш готова. Для її розвантаження відкривається клапан Y3. Закінчення
процесу фіксується датчиком SL3 (рівень 3). Після закриття клапана Y3
установка готова до нового циклу приготування суміші. Ускладнимо трохи
завдання і додамо умову можливості приготування на цій же установці
суміші по іншій рецептурі. Це означає, що в ємність має завантажуватися
інша кількість компонентів з індивідуальними для кожного з них дозою та
порядком завантаження, також змінено час роботи мішалки.
Напевно, немає необхідності говорити, що така умова вже не може
бути реалізовано за допомогою релейної схеми на дискретних елементах
без її повної переробки, таке завдання цілком під силу мікроконтролеру, в
якому алгоритм управління реалізується програмно, а апаратних засобів є
рівно стільки, скільки необхідно для вирішення подібних до складності
завдань.
Логічний модуль LOGO! спочатку замислювався як проміжна ланка
між традиційними релейними елементами автоматики (контактори, реле
часу та т.п.) та програмованими контролерами. У ньому замість з'єднання
проводів має було використовуватися логічне з'єднання функцій, зазвичай
реалізованих апаратно за допомогою окремих пристроїв. Але на відміну
від програмованих контролерів складність пристроїв мала дозволяти
працювати з ними персоналу без спеціальних знань у галузі
програмування. З цією ж метою введення програми у LOGO!
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

передбачалося здійснювати безпосереднього з вбудованих індикатора та
клавіатури. Для підключення до джерел сигналів та виконавчих пристроїв
модулі LOGO! перших поколінь мали 6 або 12 дискретних входів та 4 або
8 дискретних виходів. Потім до дискретних входів додалося два аналогові.
І, нарешті, 2001 року фірма Siemens випустила модульний LOGO!, в якому
збільшення числа підтримувальних входів і виходів забезпечується за
допомогою додаткових модулів розширення. У модульному варіанті
мікроконтролер LOGO! можна реалізувати максимум з 24 дискретними та
8 аналоговими входами, а також 16 дискретними виходами.
Напруга живлення вхідних ланцюгів у LOGO! Відповідає напрузі
живлення модуля, яке може бути 12/24 В постійного струму, 24 і 230 В
змінного струму. Виходи можуть бути транзисторними чи релейними.
Навантажувальна здатність останніх (до 10А) забезпечує безпосереднє
підключення досить потужних виконавчих пристроїв. Існують і логічні
модулі без дисплея та клавіатури, завдяки чому вони майже на 20 відсотків
дешевші. Головною особливістю мікроконтролерів LOGO! все ж таки є те,
що схема релейної автоматики збирається з програмно реалізованих
функціональних блоків. У розпорядженні користувача є вісім логічних
функцій типу І, АБО і т.п., велика кількість типів реле, в тому числі реле з
затримкою включення та вимикання, імпульсне реле, реле із
самоблокуванням, а також такі функції, як вимикач з годинниковим
механізмом, тактовий генератор, календар, годинник реального часу з
можливістю автоматичного переходу на літнє/зимове час та ін.

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3.4 Засоби телемеханіки в електричних мережах

Отже, ми встановили до себе в щиток всі необхідні для автоматизації
електропостачання елементи. Тепер необхідно з’єднати всі втсановлені
елементи в єдину систему. В цьому нам допоможуть технології
телемеханіки. Звісно ж система у нас автоматизована, але нажаль в наш
час та з нашими технологіями неможливо повністю виключити людину із
процесу роботи наших систем.
Засоби телемеханіки є невід'ємною частиною диспетчерського
управління енергетичними системами та забезпечують можливість
здійснення безперервного контролю за роботою енергооб'єктів та
оперативного керівництва виробленням та розподілом електричної енергії.
Засоби телемеханіки (телеуправління, телесигналізація,
телевимірювання та телерегулювання) застосовуються для
диспетчерського управління територіально розосередженими
електроустановками, пов'язаними загальним режимом роботи, та їх
контролю. Завдяки застосуванню засобів телемеханіки підвищується
ефективність диспетчерського управління, тобто покращується ведення
режимів електричних мереж, прискорення ліквідації порушень та аварій,
підвищується економічність та надійність роботи електроустановок,
знижується чисельність виробничого персоналу (можлива відмова взагалі
від постійного чергування персоналу), зменшуються площі виробничих
приміщень тощо.
Насамперед засоби телемеханізації використовуються для збору
інформації про режимах роботи, стані основного комутаційного
обладнання, змін при виникненні аварійних режимів або станів, а також
для контролю за виконанням розпоряджень з виробництва перемикань
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

(планових, ремонтних, оперативних) або ведення режимів
експлуатаційним персоналом.
Телеуправління застосовується на об'єктах без постійного
чергування персоналу. Згідно з ПУЕ, телеуправління має передбачатися в
обсязі, необхідному для централізованого вирішення завдань щодо
встановлення надійних та економічно вигідних режимів роботи
електроустановок, що працюють у складних мережах, якщо ці завдання
неможливо знайти вирішені засобами автоматики.
Як приклад такого об’єкту може бути трансформаторна підстанція.
(Рис. 3.5)

Рисунок 3.5 – структурна схема телемеханізації підстанції

Телесигналізація передбачається для відображення на
диспетчерських пунктах положення та стани основного комутаційного
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

обладнання. Телевимірювання повинні забезпечувати передачу основних
електричних і технологічних параметрів (що характеризують режими
роботи окремих електроустановок), необхідних для встановлення та
контролю оптимальних режимів роботи всієї системи енергопостачання в
цілому, а також для запобігання чи ліквідації можливих аварійних процесів
Телевимірювання найважливіших параметрів, а також параметрів,
необхідні для подальшої ретрансляції, підсумовування або реєстрації,
повинні виконуватися, як правило, безперервними.

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ВИСНОВКИ

Отже, за результатами проведених досліджень в мережі інтернет
можна зробити наступні висновки.
По-перше хоча багато країн і працюють над тим щоб відмовитися від
ТЕС та АЕС, та перейти на екологічно чисту енергію, варіантів для цього
надто мало. Не кожна країна має: зручні річки для побудови ГЕС, великі
рівнинні простори для побудові полів ВЕС, достатньої кількості сонячних
днів для використання сонячних електростанцій. А тому контроль за
електроспоживанням та електропостачанням просто необхідний в тих
країнах що практикують відмову від ТЕС та АЕС.
По-друге з розвитком технології, а саме комп’ютерних технологій,
технології станків з ЧПУ та роботизованих систем, з’явилася необхідність
в більш точному контролі якості споживаної електроенергії. Якщо років
30-50 назад станок включав в себе електродвигун та механічну коробку
швидкостей, то сьогодні це комп’ютер, підключений до цілого ряду
сервоприводів та датчиків, для яких перепади напруги, або ж і зовсім різке
відключення від мережі, може коштувати не просто призупиненням
роботи, а справжньою поломкою. А тому дуже важливо мати змогу тонко
контролювати систему електроживлення підприємств або виробництв.
Адже відключення електроенергії в приміщенні ІТ-компаніїї на кілька
секунд, може повністю знищити всю базу даних за весь робочий день (у
кращому випадку).
По-третє з боку економії, використання різних режимів роботи в
залежності від пори року, або днів тижня, або навіть часу в одній добі, є
дуже доцільним. Наприклад давати найбільше навантаження вночі, по
нічному тарифі за електроенергію. Теж питання про безпеку електроніки,
Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

дешевше встановити кілька додаткових реле, а не викидати на вітер цілий
день не збережених даних, або якоїсь зіпсованої деталі.
З огляду на вище сказане зрозуміло, що автоматизація
електроживлення не є розкішшю, але є необхідністю як зі сторони
споживача, так і з боку постачальника електроенергії.

Арк.
ЧДТУ.222086.001.ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Интеллектуальные электроэнергетические системы: элементы и
режимы Под общ. Ред. Акад. НАН Украины А.В. Кириленко /
Институт электродинамики НАН Украины. – К.: Ин-т
электродинамики НАН Украины, 2014. – 408 с.
2. Базюк Т.М Інтелектуальні електричні мережі: елементи та режими
[Текст] / Блінов І.В., Буткевич О.Ф., Гончаренко І.С., Денисюк С.П.
та ін // За заг. ред. акад. НАН України О.В. Кириленка / Інститут
електродинаміки НАН України. – К.: Ін-т електродинаміки НАН
України, 2016. – 400 с.
3. Б.С. Стогній Основи моніторингу в електроенергетиці. Про поняття
моніторингу / М.Ф. Сопель // Технічна електродинаміка. — 2013. —
№1. — С. 62–69.
4. Стогній Б.С. Інтелектуальні електричні мережі: досвід і перспективи
України / Кириленко О.В., Праховник А.В., Денисюк С.П. // Пр. Ін-
ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. пр. – Спец. вип. – 2011.
– 552 с.
5. Праховник А.В. Автоматизация управления электропотреблением /
А.В. Праховник//Вища школа, Киев,-1986,- 76 c
6. Черемісін М.М. Автоматизація обліку та управління
електроспоживання / М.М. Черемісін .//Харків. – Факт – 2005.- 320 с
7. Ротштейн А.П. Интелектуальные технологии идентификации:
нечеткая логика, генетические алгоритмы, нейронные сети /
Ротштейн А.П. // Винница:УНІВЕРСУМ-Вінниця, 1999. – 320 с.
8. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и
повышениекачества енергии Патент Украины No 18437. Стабілізатор
змінної напруги / Говоров П. П., Папко М. А.// БИ No6. – 1997. – 22
с
Лист
ЧДТУ 222086.001 ПЗ
61
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

9. Нерубацький В. П., Методичні вказівки до виконання контрольної
роботи з дисципліни «Засоби автоматизації систем
електропостачання»./ Гордієнко Д. А. // Харків: УкрДУЗТ, 2019. 21 с
10. Голота А. Д. Автоматика в електроенергетичних системах:
навчальний посібник.// К.: Вища школа, 2006. 367 с
11. Бардик Є.І. Моделювання електроенергетичної системи для
оцінки ризику виникнення аварій при відмовах
електрообладнання // Наукові праці Донецького національного
технічного універси-тету. Серія Електротехніка і енергетика. –
2013. – Вип. 1. – С. 15–22.
12. Стогній Б.С. Еволюція інтелектуальних електричних мереж та їхні
перспективи в Україні / Кириленко О.В., Праховник А.В., Денисюк
С.П // Техн. електродинаміка. – 2012. – № 5. – С. 52–67.
13. Du K. L., Swamy M. N. S. Neural networks and Statistical Learning / K. L.
Du, M. N. S. Swamy // Springer. 2014. Р. 824.
14. Л.С.Іванов Обґрунтування необхідності постійного контролю
параметрів якості / Ш.А.Омаров // Научно-технический журнал:
«Технология приборостроения». – 2020. – 60 с електропостачання для
виробничих приміщень.
15. Балюта С. М. Методологічні основи управління споживанням
електричної енергії промисловими підприємствами / С. М. Балюта,
В. Д. Йовбак, Л. О. Копилова, Є. О. Корольов // Науково-практичний
галузевий журнал «Цукор України». 2015. No 4 (112). С. 22–30.
16. Егоров В. А. АСКУЭ современного предприятия / В. А. Егоров //
Энергетик. 2001. No 12. С. 41
17. Сінчук І.О., Бойко С.М., Мельник О.Є. Відновлювані та
альтернативні джерела енергії: навчальний посібник – Кременчук:
Видавництво ПП Щербатих О.В., 2015. – 270с.
18. Відокремлений підрозділ «Науково-проектний центр розвитку
Лист
ЧДТУ 222086.001 ПЗ
62
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Об’єднаної енергетичної системи України» державного
підприємства «Національна енергетична компанія «Укренерго»
(НПЦР ОЕС України)// Видання офіційне Київ 2017
19. Енциклопедія кібернетики,/ відповідальний ред. В. Глушков,// 2 тт.,
укр. вид.1973, рос. вид. 1974;
20. Іванов А. О. Теорія автоматичного керування // Підручник. —
Дніпро: Дніпровська політехніка. — 2003. — 250 с
21. Є. П. Пістун Основи автоматики та автоматизації: навч. посіб. / І. Д.
Стасюк// Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів, 2014. — 333 c. —
Бібліогр.: с. 303—304.
22. Н. П. Деменков Системы автоматического управления на основе
программируемых логических контроллеров./ Техническая коллекция
Schneider Electric. // No16, 2008. – 77 с.
Лист
ЧДТУ 222086.001 ПЗ
63
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Репозиторій ЧДТУ