Организация внедрения систем энергосбережения на базе концепции Smart Grid
Хотя элементы интеллектуальных систем применяются во многих существующих сетях, разница между современной энергетической сетью и сетями будущего в основном в их способности эффективным способом справляться с более сложными задачами, чем сегодня. Сети Smart Grid используют инновационные продукты и сервисы вместе с интеллектуальным мониторингом, управлением, коммуникациями и технологиями… Читать ещё >
Организация внедрения систем энергосбережения на базе концепции Smart Grid (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Аннотация
Данный курсовой проект посвящен исследованию темы «Организация внедрения систем энергосбережения на базе концепции Smart Grid». В результате работы над проектом был разработан проект создания автоматизированной системы энергосбережения, выбрано оборудование для его реализации и составлены алгоритмы работы системы.
РЕФЕРАТ
21 стр., 5 источников, 3 приложения.
Организация внедрения систем энергосбережения на базе концепции SMART GRID.
Объектом исследования является система энергосбережения.
Цель исследований — разработка проекта данной системы.
В ходе выполнения курсовой работы было выбрано соответствующее оборудование, предложен подход к реализации данной системы и составлена схема реализации человеко-машинного интерфейса.
Аннотация
Реферат
1. Описание объекта исследования
2. Требования к элементам системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
3. Выбор оборудования для системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
4. Описание алгоритмического уровня обеспечения процесса управления системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
5. Реализация человеко-машинного интерфейса
6. Описание технологической (организационной) схемы системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
Заключение
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Целью курсового проекта является разработка автоматизированной системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid. Для решения обозначенной цели в курсовом проекте решаются следующие задачи:
1. Анализ объекта управления.
2. Формулирование требований к элементам системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid.
3. Выбор оборудования для каждого объекта управления.
4. Реализация человеко-машинного интерфейса, который позволяет следить за работой системы, состоящей из центрального сервера, автоматизированных рабочих мест, контроллеров активно-адаптивной сети, — управлять его работой.
1. Описание объекта исследования
Энергетическая система на базе концепции сетей Smart Grid — это единый энергоинформационный комплекс, в котором управляемые объекты должны позволять осуществлять дистанционное управление, а системы оценивания ситуации и противоаварийной автоматики — снижать избыточные требования к резервам силовых и информационных мощностей.
Такие сети дают возможность обеспечить новые свойства и эффекты за счет новых средств и новой организации управления функционированием и развитием интеллектуальной энергетической системы: живучесть, «цифровое» качество энергии, возможность ее аккумулирования, управления межсистемными перетоками и снятия излишних ограничений на синхронную работу всех частей системы, сегментацию и иерархию силовых энергетических и информационных потоков, распределения принимаемых управляющих решений (текущих и перспективных) и ответственности за них, оптимизации используемых первичных энергетических ресурсов и инвестиционных вложений, а также расширенное воспроизводство производственных и финансовых активов, всего энергетического потенциала страны.
Переход к сетям нового поколения создаст условия для модернизации электроэнергетики на новой организационной, информационной и технологической основах, и станет стимулом для инновационного развития смежных отраслей (энергомашиностроения, строительства, транспорта и связи, сервисных предприятий и т. д.), энергетической науки и профессиональных кадров для энергетики.
В настоящее время термин «Smart Grid» не имеет общепринятой интерпретации. Ниже приведем некоторые определения, используемые в зарубежных программах по развитию сетей Smart Grid.
В США NETL (The National Energy Technology Laboratory) позиционирует сети Smart Grid как совокупность организационных изменений, новой модели процессов, решений в области информационных технологий, а также решений в области автоматизированных систем управления технологическими процессами и диспетчерского управления в электроэнергетике.
Хотя элементы интеллектуальных систем применяются во многих существующих сетях, разница между современной энергетической сетью и сетями будущего в основном в их способности эффективным способом справляться с более сложными задачами, чем сегодня. Сети Smart Grid используют инновационные продукты и сервисы вместе с интеллектуальным мониторингом, управлением, коммуникациями и технологиями самовосстановления, чтобы:
— лучше содействовать связи и функционированию генераторов всех размеров и технологий;
— позволить потребителям принимать участие в оптимизации работы системы;
— предоставить потребителям больше информации и возможностей использования энергии;
— значительно уменьшить воздействие на окружающую среду системы электроснабжения;
— поддержать или даже улучшить существующий высокий уровень надежности системы, качество и безопасность энергоснабжения;
— поддержать и улучшить эффективность существующих сервисных услуг;
— содействовать интеграции рынка.
2. Требования к элементам системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
Система должна состоять их следующих элементов:
1. Подсистема
Подсистема является агрегированным элементом, который состоит из различных элементов (в том числе может состоять и из других подсистем). Данный элемент служит для объединения группы элементов в один, что позволяет более наглядно отображать схемы, деля их по смыслу на группы. Данный элемент может менять свои размеры и количество выходов.
2. Трансформаторы
Элементы данного типа служат для замещения реальных трансформаторов в однолинейной схеме замещения. Выводы обмоток показывают одной линией с указанием на ней количества выводов в соответствии с требованиями ГОСТ 2.721−74. Обозначение схем соединения обмоток трансформаторов выполняется соответствии с ГОСТ 2.721−74. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 1.
Таблица 1
Обозначения трансформаторов на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Изображение элемента | |
Трансформатор | 2.723−68 с изменениями № 3 | Т |
Трансформатор со ступенчатым регулированием | 2.723−68 с изменениями № 3 | Т |
Трансформатор с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками | 2.723−68 с изменениями № 3 | Т |
3. Измерительные преобразователи
Элементы данного типа служат для замещения реальных измерительных преобразователей (трансформаторов тока и напряжения). Требование к отображению и обозначению см. в таблице 2.
Таблица 2
Обозначение измерительных преобразователей на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Трансформатор напряжения | 2.723−68 с изменениями № 3 | ТV | Обсуждается с Заказчиком |
Трансформатор тока | 2.723−68 с изменениями № 3 | ТA | Обсуждается с Заказчиком |
4. Реакторы, индуктивности, сопротивления, емкости
Элементы данного типа служат для замещения реальных реакторов, катушек индуктивности (индуктивных сопротивлений), сопротивлений, емкостей, силовых конденсаторных батарей. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 3.
Таблица 3
Обозначение реакторов, индуктивностей, сопротивлений и емкостей на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Изображение элемента | |
Реактор | 2.723−68 с изменениями № 3 | LR |
Сдвоенный реактор | 2.723−68 с изменениями № 3 | LR |
Индуктивное сопротивление, катушка индуктивности, дроссель | 2.723−68 с изменениями № 3 | L |
Емкостное сопротивление, конденсатор постоянной емкости | 2.728−74 | C |
Конденсаторная силовая батарея | 2.728−74 | CB |
5. Электрические машины
Элементы данного типа служат для замещения реальных синхронных и асинхронных двигателей. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 4.
Таблица 4
Обозначения электрических машин на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Изображение элемента | |
Синхронный двигатель | 2.722−68 | MS |
Асинхронный двигатель | 2.722−68 | M |
Синхронный генератор | 2.722−68 | G |
6. Коммутационные элементы
Элементы данного типа служат для замещения реальных элементов коммутации. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 5.
7. Автоматические выключатели
Элементы данного типа служат для замещения реальных автоматических выключателей. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 6.
8. Предохранители
Элементы данного типа служат для замещения реальных предохранителей. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 7.
интерфейс сервер контроллер энергосбережение
Таблица 5
Обозначение элементов коммутации на схемах ЭС
Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соотв. с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Выключатель однополюсный | 2.755−87 | Q | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:
Разъединитель однополюсный | 2.755−87 | QS | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:
Короткозамыкатель | 2.755−87 | QK, QN | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:
Отделитель одностороннего действия | 2.755−87 | QR | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:
Отделитель двухстороннего действия | 2.755−87 | QR | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
9. Разрядники
Элементы данного типа служат для замещения реальных разрядников. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 8.
Таблица 6
Обозначение автоматических выключателей на схемах ЭС
Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Выключатель напряжением выше 1 кВ | 2.755−87 | Q | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:
Выключатель напряжением выше 1 кВ | 2.755−87 | Q | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:
Выключатель-предохранитель | 2.727−68 | Q | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:
Разъединитель-предохранитель | 2.727−68 | Q | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:
Выключатель-разъединитель (с плавким предохранителем) | 2.727−68 | Q | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:
Контакт с автоматическим возвратом при перегрузке | 2.755−87 | SF | Логика работы должна быть согласована с Заказчиком |
Таблица 7
Обозначение предохранителей на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Предохранитель пробивной | 2.727−68 | F | См. раздел такой-то |
Предохранитель плавкий. Общее обозначение | 2.727−68 | F, FU | См. раздел такой-то |
(Аналог предохранителю (2). Утолщенная линия показывает сторону, остающуюся под напряжением)
Предохранитель плавкий. Общее обозначение | 2.727−68 | F, FU | См. раздел такой-то |
Предохранитель инерционно-плавкий | 2.727−68 | F | См. раздел такой-то |
или/
Предохранитель тугоплавкий | 2.727−68 | F | См. раздел такой-то |
или/
10. Линии электрической связи
Элементы данного типа служат для замещения линий электрической связи, шин, шинопроводов. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 9.
Таблица 8
Обозначение разрядников на схеме ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Промежуток искровой двухэлектродный. Общее обозначение | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
Разрядник. Общее обозначение | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
Разрядник трубчатый | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
Разрядник вентильный и магнитовентильный | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
Разрядник шаровой | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
Разрядник роговой | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
Разрядник угольный | 2.727−68 | FV | Обсуждается с Заказчиком |
11. Схемные соединения и заземления
Элементы данного типа служат для замещения разборных соединений, кабельных муфт, заземлений. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 10.
12. Щиты, пульты, шкафы управления
Элементы данного типа служат для замещения реальных щитов, пультов, шкафов управления. Требование к отображению и обозначению см. в таблице 11.
Таблица 9
Обозначений линий электрической связи, шин и шинопроводов на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Линия электрической связи | 2.721−74 | Определяется Заказчиком | Обсуждается с Заказчиком | |||
Кабельная линия | СТ СЭВ 160−751 | Определяется Заказчиком | Обсуждается с Заказчиком |
Воздушная линия | 2.753−79 | Определяется Заказчиком | Обсуждается с Заказчиком |
Шина, шинопровод | 2.721−74 | Определяется Заказчиком | Обсуждается с Заказчиком |
Таблица 10
Обозначения разборных соединений, кабельных муфт и заземлений на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Разъемное соединение | 2.755−87 | Х | Нет |
Кабельная муфта соединительная | СТ СЭВ 160−75 | Х | Нет |
Заземление | 2.721−74 | Z | Согласовывается с заказчиком |
3. Выбор оборудования для системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
Основным оборудованиям для построения систем энергосбережения на базе технологии Smart Grid являются датчики и генераторы электроэнергии.
Официальным поставщиком датчиков для систем Smart Grid в России является компания Cisco. Эти датчики отвечают всем необходимым требованиям.
Таблица 11
Обозначение щитов, пультов, шкафов управления на схемах ЭС
№ поз. на рис. | Название элемента | № ГОСТа, в соответствии с которым изображен элемент | Буквенное обозначение элемента по ГОСТ 2.710−81 | Мат. модель | Изображение элемента | |
Щит, пульт, шкаф управления | 7621−55 | Определяется Заказчиком | Мат. модель согласовывается с Заказчиком. 2 вида входных данных: 1) P, Q; 2) R, X |
Щит, сборка распределительная | 7621−55 | Определяется Заказчиком | Мат. модель согласовывается с Заказчиком. 2 вида входных данных: 1) P, Q; 2) R, X |
Шкаф распределительный (силовой и освещения) | 7621−55 | Определяется Заказчиком | Мат. модель согласовывается с Заказчиком. 2 вида входных данных: 1) P, Q; 2) R, X |
Щиток групповой рабочего освещения | 21.614−88 | Определяется Заказчиком | Мат. модель согласовывается с Заказчиком. |
Основным поставщиком генераторов является Capstone.
Микротурбины Capstone — это современное оборудование, представляющее собой газовые турбины малой мощности для автономного теплоэлектроснабжения потребителей, сочетающее в себе приемлемые технические и эксплуатационные характеристики.
Микротурбины идеально отвечают нуждам современной распределенной энергетики, прежде всего, за счет своих конструктивных особенностей.
4. Описание структурно-функциональной схемы системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
Для реализации поставленных требований к элементам системы энергосбережения составлена структурно-функциональная схема управления работой энергосистемы.
Изображение схемы представлено в Приложении 1.
5. Реализация человеко-машинного интерфейса
Для реализации обозначенных алгоритмов управления спроектировано автоматизированное рабочее место оператора при помощи SCADA-системы, которое позволяет следить за работой системы, состоящей из центрального сервера, локальной сети, контроллеров активно-адаптивной сети.
Интерфейс представлен в Приложении 2.
6. Описание технологической (организационной) схемы системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid
Для реализации организации проекта системы энергосбережения составлена технологическая (организационная) схема управления проектом.
Изображение схемы представлено в Приложении 3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовой работе был разработан проект системы энергосбережения на базе концепции Smart Grid. В ходе проектирования в соответствии с заданием было выбрано следующее оборудование для управления cистемой:
1. Датчики Cisco;
2. Генераторы электроэнергии: микротурбины Capstone;
Все оборудование было выбрано исходя из принципа соотношения надежности и качества, с учетом технических требований устройств.
Также были разработаны схемы управления системой (организационная и структурно-функциональная) и человеко-машинный интерфейс работы
1. ГОСТ Р МЭК 60 050−826−2009. Установки электрические. Термины и определения.
2. IEC 61 970/61968 Common Information Model for Transmission and Distribution.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3