Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"

При эксплуатации основных производственных процессов предприятий газовой промышленности следует руководствоваться технологическим регламентом, противопожарными требованиями соответствующих глав ведомственных норм и правил. Установки должны соответствовать техническому паспорту.

4.5 Охрана окружающей среды

На компрессорных станциях сосредоточено большое количество энергоемкого оборудования, предназначенного для обеспечения технологического процесса транспорта газа, функционируют разветвленные системы технологических коммуникаций, задействовано большое количество обслуживающего персонала. Для решения текущих и перспективных вопросов, связанных с охраной окружающей природной среды, и выполнения контрольно-измерительных мероприятий на компрессорных станциях созданы специальные экологические службы.

Основной задачей экологических служб является контроль воздействия КС на окружающую среду. Этот контроль осуществляется с помощью химических и метрологических лабораторий и разного рода производственных служб. К воздействиям на окружающую природную среду при эксплуатации КС следует отнести:

§     выбросы вредных веществ в атмосферу;

§     сбросы загрязняющих веществ в водные объекты;

§     воздействие на почву.

С целью предотвращения загрязнения атмосферы и снижения выбросов природного газа:

§     производится профилактический осмотр и ремонты ГПА;

§     выполняется замена дефектных кранов КЦ;

§     производится ревизия запорной арматуры на продувочных емкостях от пылеуловителей;

§     осуществляется контроль за содержанием окиси углерода в выхлопных газах автомобилей с карбюраторными двигателями, контроль за дымностью дизельных двигателей;

§     производятся инструментальные замеры концентраций загрязняющих веществ в отходящих газах от ГПА и определение их объемов.

Основными загрязнителями природных вод на предприятиях газовой промышленности являются производственные, бытовые и атмосферные сточные воды. Сброс сточных вод регламентируется нормами и правилами РФ. Наиболее жестким требованиям должны соответствовать нормативы сброса сточных вод в поверхностные водоемы.

Сброс сточных (производственных и коммунальных) вод в поверхностные водоемы включает нормативно-чистые; нормативно-очищенные; загрязненные.

Нормативно-чистые воды – стоки, отведение которых без очистки в водные объекты не приводит к нарушению норм и качества вод в контролируемом створе или пункте водопользования.

Нормативно-очищенные воды – стоки, которые прошли очистку на соответствующих сооружениях и содержание загрязняющих веществ, в которых должно соответствовать утвержденному предельно допустимому сбросу (ПДС).

Загрязненные сточные воды – стоки, сброшенные в поверхностные водные объекты без очистки (или после недостаточной очистки) и содержащие загрязняющие вещества в количествах, превышающих ПДС. Сюда не включаются коллекторно-дренажные воды, отведенные с орошаемых земель после поливов.

Особенность предприятий газовой промышленности заключается в том, что количество сточных вод сравнительно невелико, а загрязненность их высокая. Очистка сточных вод осуществляется на очистных сооружениях (ОС).

На каждой компрессорной станции разрабатывается проект предельно допустимого сброса массы вещества (ПДВ).

ПДВ - максимально допустимая к отведению масса вещества с установленным режимом в данном пункте водного объекта (г/с, т/год). ПДВ устанавливается с учетом допустимых концентраций (ПДК) веществ в местах водопользования.

В соответствии с земельным кодексом для строительства промышленных предприятий предоставляются земли несельскохозяйственного назначения или не пригодные для сельского хозяйства, а также сельскохозяйственные угодья худшего качества.

Различные нагрузки на природу при сооружении и эксплуатации газовых объектов формируют изменения ландшафта. В связи с этим исключительно важное значение приобретают проблемы оптимизации строительства и эксплуатации объектов газовой промышленности, с точки зрения минимального воздействия их на природный ландшафт, почвенно-растительный покров, загрязнение территории и т.д.

Одним из основных направлений снижения влияния объектов газовой промышленности на окружающую среду является стремление уменьшить земельные отводы на постоянное и временное пользование. Это достигается применением кустового расположения скважин на промыслах, прокладкой систем многониточных газопроводов в едином технологическом коридоре, использованием технологий блочно-модульного строительства сооружений из готовых заводских элементов, вахтовой организацией строительства и эксплуатации; что позволяет резко сократить площади под промысловую инфраструктуру.

В соответствии с требованиями природоохранного законодательства все земли нарушенные в период строительства и эксплуатации КС подлежат восстановлению.

Газовая промышленность – одна из наиболее опасных отраслей по загрязнению окружающей среды. По глубине и тяжести воздействия на основные компоненты природы (воздух, почву, воду, растительный и животный мир и человека) она занимает третье место после металлургической и химической промышленности.

Первоочередной задачей в области охраны природы на предприятиях газовой промышленности является всемерное и последовательное снижение выбросов вредных веществ в окружающую среду доведение их до установленных норм.

4.6 Расчет заземления ЦРП-10 кВ

В качестве основного мероприятия по электробезопасности эксплуатации электроустановок установленных в ЦРП согласно ПУЭ дипломным проектом предусмотрено заземление. Заземлением называют преднамеренное гальваническое соединение металлических частей электроустановки с заземляющим устройством. Заземляющее устройство – это совокупность заземлителя и заземляющих проводников.

ЦРП относится к сети с изолированной нейтралью выше 1 кВ, поэтому сопротивление заземляющего устройства в соответствии с [17] не должно превышать 10 Ом и рассчитывается по формуле

где  – ток замыкания на землю, А.

.

Следовательно, сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 10 Ом.

Для выполнения заземления вокруг здания ЦРП выполняется наружный контур размерами 27х17м, состоящий из стальной шины Æ18 мм, прокладываемой в траншее на глубине 0,5 м и вертикальных электродов Æ18 мм, забиваемых на глубину до 6 м.

Сопротивление искусственного заземлителя при отсутствии естественного заземлителя принимаем равным допустимому сопротивлению заземляющего устройства  Ом.

Определим расчетные удельные сопротивления грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей

где  – удельное сопротивление грунта, ;

и – повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов, для климатической зоны 3 по табл. 12.2 [15].

,

.

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода стержневого типа определяем по формуле из табл. 12.3 [15]

где l – длинна вертикального электрода, м;

d – диаметр вертикального электрода, м;

t – глубина заложения вертикального электрода, м.

м.

.

Определяем примерное число вертикальных заземлителей при предварительно принятом по табл. 12.4 [15] коэффициенте использования (отношение расстояния между электродами к их длине равно 1, ориентировочное число вертикальных электродов в соответствии с планом объекта составляет 20)

.

Определим расчетное сопротивление растеканию горизонтальных электродов по формуле из табл. 12.3 [15]

.

Уточняем необходимое сопротивление вертикальных электродов

Ом.

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования  по табл. 12.4 [15]

.

Принимаем к установке 21 вертикальных электрод, распложенных по контуру расположенного на расстоянии 1 м от фундамента здания ЦРП. Эскиз заземлителя представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Эскиз заземлителя распределительной подстанции 10 кВ.

Заключение

На основании схем автоматизации электроснабжения КС-10 и КС «Ухтинская» была разработана общая схема автоматизации всего энергоснабжения двух КС. На выносном листе 1 показана структурная схема автоматизированной системы управления энергохозяйством, эта система объединила в себе отдельные локальные системы: АСУ-ЭС, САУ-В, САУ-Т, САУ-КОС. Объединение происходит на верхнем уровне, т.е. на уровне диспетчерских или рабочих станций (АРМ) каждой из подсистем. Делается это объединение для двух целей, первая – для согласования работы отдельных подсистем, быстрого и оперативного управления системой энергоснабжения, поддержание ее работоспособности и обеспечение непрерывного снабжения основного производства энергоресурсами. Вторая цель это использование АСУ-Э в качестве источника информации для более глобальной системы, так называемой ИУС-Э (информационно-управляющей системы энергообеспечения). ИУС-Э занимается контролем и анализом в целом всей системы энергоснабжения, решает задачи организации и планирования. Система ИУС-Э функционально распределена по уровням отраслевой системы диспетчерского управления. На уровне предприятия «Севергазпром» функции ИУС-Э следующие: планирование потребности предприятия в энергоресурсах и анализ их потребления; планирование и контроль капитального строительства, модернизации, реконструкции, капремонта энергетического оборудования; контроль за устранением аварий; формирование баз данных; информационное обеспечение производства.

Объединение двух отдельных автоматизированных систем для КС-10 и КС «Ухтинская» и их составных частей, осуществляется по верхнему уровню через локальные сети диспетчерских. В дипломном проекте верхний уровень АСУ-Э организован на основе сети Ethernet, это связано с тем, что данный стандарт получил широкое применение в построении сетей используемых для разных целей. Главная причина использования Ethernet заключается в том, что это стандарт несложный в эксплуатации, с относительно недорогими компонентами. Так как Ethernet сейчас самая популярная и широко используемая сетевая технология, то, как внедрять и применять ее, знают очень многие.

Для выполнения поставленных задач АСУ-Э необходимо двенадцать автоматизированных рабочих мест, семь базовых систем. Соединение компьютеров АРМов и базовых систем осуществляется по топологии звезда. Для связи между диспетчерскими используется сетевой мост RAD Tiny Bridge, в котором в качестве линии связи используется оптоволоконный кабель.

Предусмотрена интеграция АСУ-Э с АСУ-ТП через шлюзовой компьютер, установленный в диспетчерской N1 АСУ-Э. Интеграция с ИУС-Э осуществляется по телефонной связи через модем установленного на АРМе главного оператора.

В дипломном проекте была разработана система АСУ-ЭС для КС-10 удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к системам такого рода, а именно требование быстродействия, помехозащищенности и масштабируемости.

Быстродействие системы обеспечивается благодаря применению интеллектуальных устройств, таких как контроллеров RTU-211 и цифровых блоков защит Sepam 2000, они имеют высокую скорость сбора и обработки информации (скорость опроса дискретных сигналов 1 мс, аналоговой, для реле Sepam 2000 – 1,67 мс, для RTU-211 – 0,3 мc). Причем благодаря установке блоков сбора данных непосредственно в самом объекте (ЦРП, КТП) нет необходимости передавать по каналу связи между нижним и верхним уровнем всю информацию, а передавать лишь изменения измеряемых параметров. Для обеспечения быстродействия скорость передачи данных выбирается 9600 бит/с. Объем автоматизации электроснабжения КС-10 следующий: 1007 – дискретных сигналов, 530 – аналоговых, но в основном именно от скорости передачи информации зависит загрузка системы, а не от числа точек учета (объема контролируемых параметров). Причем основной объем передаваемых данных это оцифрованные аналоговые сигналы измеряемых токов, напряжений, мощности и т.д. Поэтому загрузка системы будет зависеть от настройки зоны нечувствительности измеряемых параметров.

Связь нижнего уровня АСУ с базовым компьютером осуществляется по оптическим каналам связи, которые позволяют устранить влияние электромагнитных полей на входы устройств нижнего и верхнего уровней.

Для технического учета электрической энергии используются вычисляемые значения активной и реактивной мощности на каждой отходящей линии ЦРП-10 кВ в реле Sepam 2000.

В связи с тем, что для надежности системы электроснабжения планируется строительство ЦРП-10 кВ, на площадке КС-10 изменяется схема электроснабжения. Все КТП-10/0,4 кВ расположенные на промпощадке будут запитываться от ЦРП-10 кВ. ЦРП будет получать питание от двух вводов главной понизительной подстанции 110/35/10 кВ от ЗРУ-10 кВ. Поэтому для коммерческого учета электроэнергии достаточно установить в ЗРУ-10 кВ ГПП два счетчика на отходящих ячейках в ЦРП.

Эффект от внедрения АСУ-ЭС на КС-10 достигается за счет предотвращения ущерба от перерывов электроснабжения при авариях, так как благодаря применению средств автоматизации уменьшается время на отыскание причин аварий и времени на их ликвидацию. Рассчитанный эффект составляет 1,47 милл. руб. в год. Кроме этого применение автоматизации электроснабжения дает ряд других неявных эффектов. Благодаря автоматическому техническому учету, появляется возможность рационального использования электрической энергии, а также выявление «невидимых» потерь и непроизводственных расходов. Диспетчеризация управления энергообъектами с помощью АСУ электроснабжения дает экономию потребляемой электроэнергии за счет автоматического контроля и правильного планирования максимума нагрузки. Автоматическое диагностирование режимов работы оборудования, отслеживание выработки ресурса и соответственно своевременность ремонтных работ, ведет к увеличению срока службы оборудования, снижению аварийности и затрат на ремонтные работы. Снижение потерь от повреждения оборудования за счет предупреждения аварийных ситуаций.

Библиографический список

1. Основные положения по автоматизации объектов энергообеспечения ОАО «Газпром» – М.: Газавтоматика, 2001. – 77 с.

2. Автоматизация компрессорных станций магистральных газороводов. – Киев: Техника, 1990. – 128 с.

3. Чернобровов Н. В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. – М.: Энергия, 1974. – 689 с.

4. Берман Р. Я. Автоматизация систем управления магистральными газопроводами. – Л.: Недра, 1978. – 159 с.

5. Камнев В. Н. Чтение схем и чертежей электроустановок. – М.: Высш. шк., 1986. – 144 с.

6. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 325 с.

7. Федоров А.А., Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.

8. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Под ред. Барыбина Ю.Г. и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.

9. Ристхейн Э.М. Электроснабжение промышленных установок. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 424 с.

10. Строительные нормы и правила РФ ФЕРм 81-03-11-2003. Сборник N 11 "Приборы, средства автоматизации и вычислительной техники".

11. Ценник на пусконаладочные работы № 2 Автоматизированные системы управления 1984-01-01.

12. Шабад М.А. Автоматизация распределительных электрических сетей с цифровыми реле. – М.: НТФ Энергопрогресс, 2000. – 58 с.

13. Меньшов Б.Г., Беляев А.В., Ящерицын В.Н. Электроснабжение газотурбинных компрессорных станций магистральных газопроводов. – М.: Недра, 1985. – 163 с.

14. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике/ Под общей ред. Ю.Н. Руденко и В.А Семенова. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 648 с.

15. Федеральный закон от 17.07.1999 № 181-ФЗ «Об основах охраны труда в Российской Федерации».

16. Федоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 472 с.

17. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издание седьмое. Утв. приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204. – Вестник Госэнергонадзора, № 3, 2002.

Приложение

Характеристики электронных плат контроллера RTU-211

1. Плата центрального процессора 23CP61

Микроконтроллер и память (Процессор шины)

Микроконтроллер с 8 кб внутренней памяти

для хранения программ: 87C32

Тактовая частота: 11.0592МГц

Размер ОЗУ (внутреннего): 256 байт

Микропроцессор и память (центральный процессор)

Микропроцессор:80С186

Тактовая частота:8.0 МГц

Размер ОЗУ: 256 кбайт

Размер флэш-памяти:512 кбайт

Последовательные интерфейсы

2. Плата цифрового ввода 23BI60R5

Количество каналов:16

Тип входов напряжения: Активные сигналы

Соединительных зажимов на канал:2

Развязка каналов через оптрон: Да

Диапазоны сигналов: 110 -230 В постоянного тока

Максимально допустимое входное перенапряжение: МЭК 870-3 Класс 3 (от номинального диапазона)+200 % (1 секунда)+125 % (1 минута)

Входные токи для обоих диапазонов: МЭК 870-3 Класс 1 (номинальное значение) 3-5 мА

3. Промежуточная релейная плата 23RL60

Количество выходных командных реле: 8

Поперечное сечение соединительных зажимов: 2.5 мм2

Индикаторные светодиоды на каждый выход: Да

Развязка между выходными реле: Да

Развязка между выходными реле и электроникой: Да

Время срабатывания командных реле (максимум): 10 мс

Время отпускания командных реле (максимум): 5 мс

Максимальная нагрузка на контакты 220 В пост. тока: 1 А

4. Трехфазный преобразователь измерений переменного тока 23DP61R1

Точность преобразователя

Значения запоминающего устройства: 1.0 % полного масштаба

Активная, реактивная и полная мощность, коэффициент мощности: 2.0 % полного масштаба

Частота: 0.5 %

Счетчики энергии: 2.0 %

Диапазоны измерений преобразователя

Напряжение трех фаз, версия R0001:3 x 230 В (50 Гц)

Напряжение нулевой последовательности:0 – 230 В (50 Гц)

Ток трех фаз:3 x 5 A

Ток нулевой последовательности:1 x 5 A

Обновление измеряемых параметров

Напряжение, ток, мощность, реактивная мощность и частота вычисляется при 50/60 Гц и обновляются каждые 2 секунды.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10