Система автономного резервного электроснабжения на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки
Владельцы патента RU 2678820:
Акционерное общество "Системный оператор Единой энергетической системы" (RU)
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для гарантированного электроснабжения ответственных потребителей. Технический результат заключается в обеспечении, помимо автономности электроснабжения, высокой надежности и бесперебойности, дистанционный контроль и управление резервным электроснабжением ответственных электроприемников, и достигается благодаря тому, что система содержит АРМ удаленного оператора, сервер автономной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки, соединенной с АРМ удаленного оператора каналом связи с удаленным оператором, щит дистанционного управления дизель-генераторной установкой, соединенный с сервером автономной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки каналом связи с сервером автономной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки, устройство автоматизированного перевода нагрузки, управляющий вход которого подключен к щиту дистанционного управления дизель-генераторной установкой, устройство переключения нагрузки, сетевой вход которого является входом напряжения сети, а управляющий вход подключен к устройству автоматизированного перевода нагрузки, панель управления дизель-генераторной установки, вход которой соединен с выходом устройства автоматизированного перевода нагрузки, а выход - соединен с входом управления дизель-генератора, выход напряжения которого соединен с входом напряжения дизель-генератора устройства переключения нагрузки. 1 ил.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для гарантированного электроснабжения ответственных потребителей, в частности, диспетчерских центров системного оператора единой энергетической системы (АО «СО ЕЭС»).
Известно устройство электропитания [RU 131249, U1, H02J 9/04, 10.08.2013], характеризующееся наличием однофазных основного и резервного вводов электроснабжения, первым, вторым и третьим устройствами автоматического ввода резерва (АВР), AC/DC преобразователями напряжения, автономной аккумуляторной батареей, устройством заряда аккумуляторной батареи, DC/DC преобразователями напряжения, DC/AC преобразователями напряжения, перекидным рубильником, устройством индикации состояния УЭПС, устройством диагностики УЭПС, при этом, упомянутые основной и резервный вводы электроснабжения подсоединены к первому устройству (УЗИП) автоматического ввода резерва, выход которого подключен к AC/DC преобразователям напряжения, выходы которых подсоединены к шине постоянного тока по схеме горячего резервирования, к устройствам заряда аккумуляторной батареи, к вводу третьего устройства (УЗИП) автоматического ввода резерва, к перекидному рубильнику, а выход устройства заряда аккумуляторной батареи подсоединен к аккумуляторной батарее, которая через разделительные диоды подсоединена к шине постоянного тока и DC/DC преобразователям напряжения, выходы которых подсоединены к нагрузкам постоянного тока УЭПС, DC/AC преобразователи напряжения подсоединены к полюсам шины постоянного тока, выходы DC/AC преобразователей напряжения подсоединены к вводам второго устройства (УЗИП) автоматического ввода резерва, выход которого подсоединен к первому вводу третьего устройства автоматического ввода резерва, второй ввод третьего устройства автоматического ввода резерва подсоединен к выходу первого устройства автоматического ввода резерва, выход третьего устройства автоматического ввода резерва подсоединен к перекидному рубильнику, выход которого подсоединен к нагрузке переменного тока УЭПС, устройство индикации состояния УЭПС своими входами подсоединено к датчикам состояния элементов УЭПС, его выходы подсоединены к входам устройства диагностики УЭПС, выходы которого подсоединены к каналам связи с системами диспетчерского контроля и мониторинга.
Недостатком устройства является относительно низкая автономность, обусловленная отсутствием резервных источников выработки электрической энергии.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство гарантированного электроснабжения ответственных потребителей [RU 2410816, С2, H02J 9/04, 27.01.2011], содержащее резервный дизель-генератор, блок развязки с энергосистемой, состоящей из выпрямителя, соединенного последовательно через шины постоянного тока с инвертором и подключенный к шине постоянного тока источник бесперебойного питания или аккумуляторную батарею, принимающую на себя мощность ответственных потребителей (неотключаемых) с момента отключения газопоршневой автономной электростанции до момента запуска резервного дизель-генератора, выключатель, использующийся для подключения автономной электростанции или аккумуляторной батареи к шине переменного тока, выключатель, использующийся для подключения дизель-генератора, средства автоматического отключения полностью отключаемых потребителей электроснабжения различной степени ответственности и напрямую ответственных потребителей; систему управления, подключенную к газопоршневой электростанции, дизель-генератору и источнику бесперебойного питания, шину переменного тока, от которой запитаны через средства автоматического отключения электроснабжения потребителей различной степени ответственности и напрямую ответственные потребители, причем, газопоршневая автономная электростанция подключена к шине переменного тока через блок развязки с энергосистемой, а источник бесперебойного питания или аккумуляторная батарея подключены к шине постоянного тока, расположенной между выходом выпрямителя и входом инвертора.
В устройстве предусмотрен резервный дизель-генератор, что обеспечивает его автономность. Однако, недостатком устройства является отсутствие средств контроля и дистанционного управления устройством, что особенно необходимо для дежурного персонала пунктов управления и удаленных запасных пунктов управления. Еще одним существенным недостатком является наличие бестоковых пауз при плановом переводе ответственной нагрузки между сетью и дизель-генератором. Это снижает надежность электроснабжения и не обеспечивает бесперебойность ответственных электроприемников диспетчерских центров АО «СО ЕЭС».
Задача, которая решается в изобретении, направлена на обеспечение, помимо автономности электроснабжения, еще и высокой оперативности, контролируемости и возможности дистанционного управления, а также высокой надежности и бесперебойности электроснабжения ответственных электроприемников за счет обеспечения перевода нагрузки между сетью и дизель-генератором без бестоковых пауз.
Требуемый технический результат заключается в повышении оперативности реагирования системы на нештатные ситуации, обеспечении возможности дистанционного контроля и управления автономного резервного электроснабжения ответственных электроприемников, а также на повышение надежности и бесреребойности электроснабжения указанных электроприемников на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, система автономного резервного электроснабжения на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки, согласно изобретению, содержит дизель-генераторную установку, автоматизированное рабочее место удаленного оператора, сервер автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установкой, соединенной с автоматизированным рабочим местом удаленного оператора каналом связи с удаленным оператором, щит дистанционного управления дизель-генераторной установкой, соединенный с сервером автономной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки каналом связи с сервером автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки, устройство автоматизированного перевода нагрузки, управляющий вход которого подключен к щиту дистанционного управления дизель-генераторной установкой, устройство переключения нагрузки, сетевой вход которого является входом напряжения сети, а управляющий вход подключен к устройству автоматизированного перевода нагрузки, панель управления дизель-генераторной установки, вход которой соединен с выходом устройства автоматизированного перевода нагрузки, а выход - соединен с входом управления дизель генератора, выход напряжения которого соединен с входом напряжения дизель-генераторной установки устройства переключения нагрузки.
На чертеже представлена функциональная схема системы автономного резервного электроснабжения на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки.
Система автономного резервного электроснабжения на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки (ДГУ) содержит автоматизированное рабочее место 1 удаленного оператора (АРМ УО), сервер 2 автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки (АИС ДУ ДГУ), соединенной с автоматизированным рабочим местом 1 удаленного оператора каналом связи 3 с удаленным оператором, щит 4 дистанционного управления дизель-генераторной установкой, соединенный с сервером 2 автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки каналом 5 связи с сервером автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки, устройство 6 автоматизированного перевода нагрузки (УАПН), управляющий вход которого подключен к щиту 4 дистанционного управления дизель-генераторной установкой, устройство 7 переключения нагрузки, сетевой вход которого является входом напряжения сети, а управляющий вход подключен к устройству 6 автоматизированного перевода нагрузки (УАПН), панель 8 управления дизель-генераторной установкой, вход которой соединен с выходом устройства 6 автоматизированного перевода нагрузки (УАПН), а выход - соединен с входом управления дизель-генераторной установки 9, выход напряжения которой соединен с входом напряжения дизель генератора устройства 7 переключения нагрузки.
Работает система автономного резервного электроснабжения на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки следующим образом.
Система предназначена для управления системой автономного резервного электроснабжения, например, удаленного объекта диспетчерского управления АО «СО ЕЭС» на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки в режимах:
- местного ручного управления;
- местного автоматического управления;
- дистанционного управления.
Управляющие команды и дистанционный контроль за работой ДГУ и коммутационных элементов обеспечиваются оператором на автоматизированном рабочем месте 1 удаленного оператора (АРМ УО).
Основным элементом панели 8 управления (ПУ ДГУ) является контроллер управления работой ДГУ, который осуществляет все необходимые функции по управлению, контролю защите ДГУ при работе в одиночном режиме. От устройства 6 автоматизированного перевода нагрузки (УАПН) в ПУ ДГУ 8 выдаются управляющие аналоговые сигналы для регулирования напряжения генератора ДГУ 9 и дискретные сигналы для регулирования скорости вращения двигателя ДГУ 9 с целью создания условий для точной синхронизации ДГУ 9 с сетью. Кроме функций защиты и управления ПУ ДГУ 8 осуществляет измерение текущих параметров двигателя ДГУ. Контроллер управления, входящий в состав ПУ ДГУ 8, снабжен ЖК-дисплеем, на который выводятся значения параметров и аварийные сигналы.
Управляющие дискретные сигналы от устройства 6 автоматизированного перевода нагрузки (УАПН), выдаются в устройство 7 переключения нагрузки после формирования благоприятных условий включения и отключения ввода (вводов) электроснабжения без «толчка» по частоте (условие точной синхронизации ДГУ с сетью). В процессе перевода нагрузки с сети на ДГУ (и наоборот) после синхронизации двух вводов некоторое время ДГУ с сетью работают параллельно, после загрузки (разгрузки) ДГУ до рассчитанной (исходя из текущей) величины мощности, происходит переключение нагрузки полностью на ДГУ (сеть). Таким образом, устройство 6 автоматизированного перевода нагрузки (УАПН) обеспечивает автоматизированный перевод электроснабжения потребителя на автономный источник генерации и обратный перевод на основной источник при вводе внешних управляющих команд от автоматизированного рабочего месте 1 удаленного оператора, без бестоковых пауз.
Основными элементами УАПН 6 являются: ПЛК BECKHOFF СХ8090, панель оператора сенсорная Weintek МТ807liE, контрольный синхроноскоп CSQ-3, многофункциональный измерительный прибор SATEC ЕМ133.
Основными аппаратными функциями УАПН 6 являются прием аналоговых и дискретных сигналов, выдача дискретных команд и управляющих воздействий.
Основными логическими (программными) функциями УАПН 6 являются обработка входных сигналов в соответствии с заданными алгоритмами, расчет и формирование команд управляющих воздействий для реализации внешних сигналов на перевод электроснабжения подключенной к нагрузке без бестоковой паузы на автономный источник генерации, либо на обратный перевод без бестоковой паузы на основной источник внешнего электроснабжения. Дополнительными функциями УАПН 6 являются регистрация аварийных режимов, ведение журнала событий, периодический контроль исправности (самодиагностика), человеко-машинный интерфейс (сенсорная панель управления).
Основными элементами щита 4 дистанционного управления дизель-генераторной установки являются: ПЛК WAGO 750-881, панель оператора сенсорная Weintek МТ807liE, компактный компьютер ARS-1000 (УСПД).
Щит 4 осуществляет сбор и обработку сигналов, а также выдачу управляющих сигналов на УАПН 6 для реализации режимов управления ДУ ДГУ.
В сервере 2 автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки (АИС ДУ ДГУ) используется серверное оборудование с установленным программным обеспечением RedPine. Сервер 2 АИС ДУ ДГУ предназначен для получения информации, ее обработки и записи в базу данных. Этим самым обеспечивается функционирование базы данных реального времени для отображения информации на мнемосхемах АРМ 1 удаленного оператора, с web-браузером (одно из рабочих мест сотрудника АО «СО ЕЭС»), для визуального отображения информации системы на экране, а также формирования управляющих сигналов через интерфейс пользователя.
В качестве канала 3 связи с удаленным оператором и канала связи 5 с сервером автономной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки используются беспроводные 3G/GPRS-каналы.
Таким образом, в предложенном техническом решении достигается требуемый технический результат, заключающийся в обеспечении, помимо автономности электроснабжения, высокой надежности и бесперебойности, дистанционный контроль и управление резервным электроснабжением ответственных электроприемников, поскольку, в частности, обеспечивается формирование и исполнение команд на перевод электроснабжения подключенной к нагрузке без бестоковой паузы на автономный источник генерации, либо на обратный перевод без бестоковой паузы на основной источник внешнего электроснабжения.
Система автономного резервного электроснабжения на базе дистанционно управляемой дизель-генераторной установки, отличающаяся тем, что содержит дизель-генераторную установку, автоматизированное рабочее место удаленного оператора, сервер автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установкой, соединенной с автоматизированным рабочим местом удаленного оператора каналом связи с удаленным оператором, щит дистанционного управления дизель-генераторной установкой, соединенный с сервером автономной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки каналом связи с сервером автоматизированной информационной системы дистанционного управления дизель-генераторной установки, устройство автоматизированного перевода нагрузки, управляющий вход которого подключен к щиту дистанционного управления дизель-генераторной установкой, устройство переключения нагрузки, сетевой вход которого является входом напряжения сети, а управляющий вход подключен к устройству автоматизированного перевода нагрузки, панель управления дизель-генераторной установки, вход которой соединен с выходом устройства автоматизированного перевода нагрузки, а выход соединен с входом управления дизель-генератора, выход напряжения которого соединен с входом напряжения дизель-генераторной установки устройства переключения нагрузки.
