Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

Реферат

Введение

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

Список литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

ВВЕДЕНИЕ

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
	1	Трансформатор	2.723-68 с изменениями №3	Т

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Трансформатор со ступенчатым регулированием	2.723-68 с изменениями №3	Т

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Трансформатор с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками	2.723-68 с изменениями №3	Т

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Трансформатор напряжения	2.723-68 с изменениями №3	ТV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Трансформатор тока	2.723-68 с изменениями №3	ТA	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Реактор	2.723-68 с изменениями №3	LR

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Сдвоенный реактор	2.723-68 с изменениями №3	LR

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Индуктивное сопротивление, катушка индуктивности, дроссель	2.723-68 с изменениями №3	L

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	4	Емкостное сопротивление, конденсатор постоянной емкости	2.728-74	C

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	5	Конденсаторная силовая батарея	2.728-74	CB

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Синхронный двигатель	2.722-68	MS

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Асинхронный двигатель	2.722-68	M

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Синхронный генератор	2.722-68	G

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Выключатель однополюсный	2.755-87	Q	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:

	2	Разъединитель однополюсный	2.755-87	QS	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:

	3	Короткозамыкатель	2.755-87	QK, QN	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:

	4	Отделитель одностороннего действия	2.755-87	QR	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во вкл. положении (нормально замкнутом) соотв. поз. на рис.:

	5	Отделитель двухстороннего действия	2.755-87	QR	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Выключатель напряжением выше 1 кВ	2.755-87	Q	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:

	2	Выключатель напряжением выше 1 кВ	2.755-87	Q	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:

	3	Выключатель-предохранитель	2.727-68	Q	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:

	4	Разъединитель-предохранитель	2.727-68	Q	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:

	5	Выключатель-разъединитель (с плавким предохранителем)	2.727-68	Q	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во включенном положении (нормально замкнутом) соответствует поз. на рис.:

	6	Контакт с автоматическим возвратом при перегрузке	2.755-87	SF	Логика работы должна быть согласована с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Предохранитель пробивной	2.727-68	F	См. раздел такой-то

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Предохранитель плавкий. Общее обозначение	2.727-68	F, FU	См. раздел такой-то

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

(Аналог предохранителю (2). Утолщенная линия показывает сторону, остающуюся под напряжением)

	3	Предохранитель плавкий. Общее обозначение	2.727-68	F, FU	См. раздел такой-то

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	4	Предохранитель инерционно-плавкий	2.727-68	F	См. раздел такой-то

илиРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	5	Предохранитель тугоплавкий	2.727-68	F	См. раздел такой-то

илиРазмещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Промежуток искровой двухэлектродный. Общее обозначение	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Разрядник. Общее обозначение	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Разрядник трубчатый	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	4	Разрядник вентильный и магнитовентильный	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	5	Разрядник шаровой	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	6	Разрядник роговой	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	7	Разрядник угольный	2.727-68	FV	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
1	Линия электрической связи	2.721-74	Определяется Заказчиком	Обсуждается с Заказчиком
	2	Кабельная линия	СТ СЭВ 160-751	Определяется Заказчиком	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Воздушная линия	2.753-79	Определяется Заказчиком	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	4	Шина, шинопровод	2.721-74	Определяется Заказчиком	Обсуждается с Заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Разъемное соединение	2.755-87	Х	Нет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Кабельная муфта соединительная	СТ СЭВ 160-75	Х	Нет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Заземление	2.721-74	Z	Согласовывается с заказчиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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
	1	Щит, пульт, шкаф управления	7621-55	Определяется Заказчиком	Мат. модель согласовывается с Заказчиком. 2 вида входных данных: 1) P, Q; 2) R, X

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	2	Щит, сборка распределительная	7621-55	Определяется Заказчиком	Мат. модель согласовывается с Заказчиком. 2 вида входных данных: 1) P, Q; 2) R, X

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	3	Шкаф распределительный (силовой и освещения)	7621-55	Определяется Заказчиком	Мат. модель согласовывается с Заказчиком. 2 вида входных данных: 1) P, Q; 2) R, X

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

	4	Щиток групповой рабочего освещения	21.614-88	Определяется Заказчиком	Мат. модель согласовывается с Заказчиком.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р МЭК 60050-826-2009. Установки электрические. Термины и определения.

2. IEC 61970/61968 Common Information Model for Transmission and Distribution.



ПРИЛОЖЕНИЕ 1



ПРИЛОЖЕНИЕ 2



ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на Allbest.ru