Автоматическое повторное включение

Рассмотрим структурную схему АПВ.

 Рисунок 3. Структурная схема АПВ

Информацию о напряжении сети дает «Измерительное устройство». Далее полученная информация поступает по каналу связи («Передатчик» - «Линия связи» - «Приемник») в «Устройство сравнения». В «Устройстве сравнения» происходит сравнение полученных данных с датчика с допустимыми. Напряжение срабатывания задается с помощью задатчика. Если напряжение сети не отвечает этим требованиям, то «Устройство сравнения» формирует сигнал для приведения в действие «Корректирующего устройства». В данном случае «Корректирующее устройство» представляет собой механизм отключения потребителей электрической энергии от сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Основными параметрами устройств АПВ, обеспечивающими их правильную работу, являются выдержки времени на повторное включение выключателя (время срабатывания) и время автоматического возврата схемы АПВ в исходное положение (деблокировка  устройства АПВ).

По условиям бесперебойности питания потребителей и надёжности работы энергосистемы время срабатывания устройства АПВ (tАПВ) желательно иметь минимальным. Однако минимально возможное время восстановления схемы действием АПВ ограничивается рядом факторов: временем полного отключения места повреждения от всех источников питания, номинальным напряжением сети, конструкцией привода и выключателя и др.

Для одиночных линий с односторонним питанием время срабатывания устройства однократного АПВ tАПВ1 выбирается по двум условиям [3]:

1.По условиям деионизации  среды время от момента отключения линии до момента повторного включения и подачи напряжения должно определяться по выражению

                                                tАПВ1=tд + tзап ,                                                           (1)

где tд – время деионизации; tзап  - время запаса.

2.По условию готовности  привода выключателя tг,п к повторному включению после отключения.

Выдержка времени АПВ на повторное включение по условиям готовности привода:

                                                tАПВ1 ≥ tг,п + tзап ,                                                        (2)

где tзап  - время запаса, учитывающее непостоянство времени готовности привода и погрешность реле времени АПВ,  tзап  = 0,3 – 0,5 с.

Из расчётных выдержек времени по выражениям (1) и (2) выбирается большее значение.

В схемах АПВ, возврат которых в исходное положение производит реле времени, запускаемое в момент отключения выключателя, выдержка времени автоматического возврата определяется выражением:

                                         tАПВ2 = tАПВ1 + tвкл +tзащ + tотк + tзап ,                                      (3)    где tАПВ1 определяется из (1), (2); tвкл – наибольшее время включения выключателя.

Угол срабатывания реле контроля синхронизма φс.р., т. е. угол, при котором якорь реле подтягивается и контакт в цепи пуска АПВ размыкается, блокируя его действие на включение выключателя, равен:

                                                             φс.р=kн∙φд,                                                                              (4)  где kн  - коэффициент надёжности, равный 1,2 – 1,3; φд  - угол между напряжениями по концам отключившейся линии.

 

 

 

 

4. ВЫБОР КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Информацию о технологическом объекте можно считать полной, если на ее основе можно принять правильное управляющее решение. Излишняя информация может быть также вредна, как и недостаточная: на базе и той и другой могут быть приняты неверные решения. Информация должна быть достоверной и соответствовать объективной реальности, которую она отражает. Наряду с достоверностью информации существует понятие достоверности данных, которое определяет безошибочность отображения в кодовом виде соответствующей информации. Большое значение в доставке информации потребителю играет ее своевременность, которая должна незамедлительно учитываться при выработке управляющих решений.

Вопросы оптимизации отдельных параметров (скорости передачи информации, помехоустойчивости, надежности) должны рассматриваться без отрыва от экономических факторов, связанных с построением и эксплуатацией системы. Главной задачей при построении АСУ является цель, реализация которой в процессе создания и эксплуатации системы, позволит получить определенный экономический эффект.

Однако нельзя оценивать эффективность АСУ без учета конечного значения получаемой, передаваемой и перерабатываемой информации. Стоимость информации определяется затратами энергии, материалов, труда и т.п., связанными с получением информации. Ценность информации измеряется экономией материальных, энергетических и трудовых затрат при использовании информации для достижения определенной цели.

Обобщенным критерием выбора оптимального варианта построения информационно-управляющей системы является минимизация суммы затрат на добывание информации и потерь от несовершенства этой системы.[2]

Требуется определить наилучшие значения качественных параметров (скорости передачи данных, помехоустойчивости, надежности) с учетом стоимости обеспечения их значений и влияния на экономическую эффективность функционирования управляющего объекта – потребителя информации. Задача оптимизации сводится к выбору структуры и параметров информационной системы, при которых свойства этой системы оптимальны.

В этом случае достигается лучший вариант решения дислокации и получения технических характеристик средств контроля и управления с учетом стоимостных показателей.

Рассмотрим процесс АПВ. Перерыв электроснабжения, вызвовет штрафные санкции для предприятия ( ). Очевидно, что минимизация потерь может служить критерием оценки эффективности управления системой АПВ. Данный критерий можно расширить, если учесть еще затраты на оборудование для системы. Стоимость оборудования АСУ зависит от вероятности ошибки, скорости передачи данных, точности аппаратурных средств, надежности и т.п. ( ). Поэтому оптимальным будет вариант при котором сумма затрат на оборудование и денежного эквивалента возможных потерь будет минимальна. Т.е.

.

графическое изображение данного критерия представлено на рисунке 4.

капитальные расходы,

эксплутационные расходы,

сумма капитальных и эксплутационных расходов.

Рисунок 4. График критерия оценки эффективности средств контроля и управления

nопт-это оптимальное число приобретенных и установленных датчиков при котором сумма расходов и потерь будет минимальным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

 

Наиболее важным параметром в системе АПВ является восстановление питания.

Закон распределения восстановления питания может быть:

1. нормальным;
2. усеченным нормальным;
3. логарифмическим нормальным;

равномерным;

4. экспоненциальным.

Вывод о законе распределения можно сделать на основе расчетов вероятностных характеристик восстановления питания. В нашем случае допустимо использовать усеченный с одной стороны нормальный закон распределения. Нормальный закон распределения усечен с одной стороны, т.к. восстановление питания ограничено только с одной стороны:

,

где - математическое ожидание;

      - дисперсия.

Рисунок 6. Графическое изображение усеченного нормального закона распределения

 

Определение объединяемости выборок по различным пунктам рассматриваемого участка производства не производим так как уменьшение числа датчиков резко сокращает информацию о технологическом объекте.

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕДИНЯЕМОСТИ ВЫБОРОК  ПО РАЗЛИЧНЫМ ПУНКТАМ РАССМАТРИВАЕМОГО  УЧАСТКА ПРОИЗВОДСТВА

Объединяемость технологических параметров в единую генеральную совокупность производится по критерию Вилькоксона. Он заключается в том, что, если один и тот же параметр контролируется несколькими датчиками можно определить корреляционную связь между показателями этих датчиков и выяснить какие датчики можно убрать. Это дает возможность уменьшить количество датчиков на производстве (стоимостные расходы), не увеличивая производственные расходы.

Количество, качество и дислокация следящих за состоянием рассредоточенного объекта источников информации являются определяющими факторами эффективного управления. Однако чрезмерное увеличение плотности и качественных показателей технических средств источников информации влечет за собой неоправданное повышение расходов на информационную систему [5].

Зависимости в стоимостном выражении от качественных показателей ИУС могут быть получены:

1) методом непосредственного  эксперимента на исследуемой  системе с использованием накопленных  эксплуатационных статистических  данных по эффективности функционирования обслуживаемой системы при естественных или искусственных измерениях различных показателей ИУС.

2) методом статистического  моделирования на ЭВМ функционирования  обслуживаемой системы при разных  значениях показателей ИУС. Для  определения расходов информация подвергается воздействию ошибок, сравнивается с истинной и анализируются экономические последствия от появления ошибок.

         Ошибка в любом элементе приводит к увеличению потерь.

         Снижения стоимости потерь можно добиться повышением точности и помехоустойчивости переданной информации с применением различных методов, реализация которых требует определенных затрат.

В данной работе выполнить объединяемость выборок не представляется возможным, поскольку контролируемый параметр (напряжение сети) контролируется только одним датчиком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ВЫБОР СТРУКТУРЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ И РАСЧЕТ САР

По кривой разгона, представленной на рисунке 6, можно определить передаточную функцию объекта. Объект включает в себя: непосредственно объект регулирования, датчик и исполнительное устройство.

Рисунок 7. Кривая разгона

Анализируя представленную кривую разгона, можно определить передаточную функцию объекта:

,

где - коэффициент усиления системы;

      - время запаздывания, с;

      - постоянная времени, с;

      - звено запаздывания;

 

- инерционное звено 1-го порядка.

Т.е. ПФ объекта выглядит как

.

В качестве регулирующих устройств, как правило, используют следующие типовые структуры (типовые законы регулирования):

1. пропорциональный (П-регулятор);
2. пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор);
3. пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД-регулятор).

В данной курсовой работе принято решение использовать ПИ-регулятор. В ПИ-регуляторе сочетаются лучшие свойства П- и И-регуляторов. При скачкообразном отклонении текущего значения от заданного ПИ-регулятор сначала под действием пропорциональной составляющей быстро приводит систему к новому состоянию равновесия, соответствующему этому отклонению, а затем под действием интегральной составляющей ликвидирует это отклонение. Таким образом, интегральная составляющая обеспечивает необходимые динамические свойства системы, а интегральная – статические свойства системы, устраняет статическую неравномерность.

Передаточная функция ПИ-регулятора

,

где - коэффициент усиления;

- время изодрома.

Моделирование одноконтурной САР

В практике построения систем автоматизации объектов нефтяной и газовой промышленности широкое применение нашли одноконтурные системы автоматического регулирования (САР). Задача сводится к следующей: исходя из найденной ПФ объекта и выбранного регулятора, необходимо определить параметры настройки регулятора, которые бы обеспечивали бы устойчивость и заданное качество САР.

Рисунок 8. Структурная схема одноконтурной САР

Рассмотрим расчет одноконтурной САР методом расширенных амплитудно-фазовых характеристик. Оптимальная САР – это такие настройки регулятора, которые обеспечивают заданную степень колебательности .

С помощью АФХЧ в области параметров настройки регулятора строится «линия равного затухания», соответствующая заданной степени затухания переходного процесса САР. Далее на этой линии выбирается точка, координаты которой определюят параметры настройки регулятора, обеспечивающие при заданном наилучшее качество САР (оптимальные настройки).