conducerea Și automatizarea instalaȚiilor energetice

CONDUCEREA ȘI AUTOMATIZAREA INSTALAȚIILOR ENERGETICE

S.l.dr.ing. Nicoleta ARGHIRA

Prof.dr.ing. Sergiu Stelian ILIESCU

Curs 1

http://shiva.pub.ro/cursuri/conducerea-si-automatizarea-instalatiilor-energetice/

CURS 1 - CONDUCEREA ȘI AUTOMATIZAREA INSTALAȚIILOR

ENERGETICE - N. ARGHIRA/S.ST. ILIESCU2

Durata Aplicaţii Bibliografie

PARTEA I. SISTEME DE REGLARE AUTOMATĂ

1.Reglarea automată a frecvenţei şi puterii active (RAF-P) în

sistemele

electro-energetice (SEE)

2.Reglarea automată a tensiunii şi puterii reactive (RAT-Q) în

SEE



Conducerea și automatizarea instalațiilor energetice –

Cuprins curs


PARTEA a II-a. SISTEME DE COMANDĂ AUTOMATĂ

1.Anclanşarea automată a Alimentării de Rezervă (AAR)

2.Reanclansarea Automată Rapidă (RAR) pe liniile de energie electrică

3.Descărcarea Automată de Sarcină la scăderea tensiunii (DAS-U<) şi la

scăderea frecvenţei (DAS-f<)

4.Pornirea automată a grupurilor generatoare din centralele hidro-electrice

5.Descărcarea Automată a Liniilor de Transport (DALT)

6.Insularizarea (separarea automată) a sistemelor energetice interconectate




Cuprins curs


PARTEA a III-a. SISTEME DE PROTECȚIE

1. Principii, tehnologia de protecție IEC 60255-20

2. Comunicații industriale – IEC 61850




Cuprins curs




Cunoașterea principiului metodelor si dispozitivelor pentru

comanda automata si electroenergetica (AAR, RAR, DAS-f,

DAS-U, sincronizarea automata a generatoarelor sincrone;

Insularizarea functionarii in SEE interconectate.

Cunoasterea principalelor elemente privind reglajul automat

al tensiunii si puterii reactive (RAT-Q) in sistemele

electroenergetice (SEE).

Intelegerea necesitatii introducerii reglajului automat

frecventa-putere activa (RAF-PS) in SEE.

Cunoasterea conducerii proceselor de reglare din SEE cu

automate programabile, mini (micro) calculatoare de proces.


obiective curs

Bibliografie minimală



1. Mihoc, D., Iliescu, S.St.,

Făgărăşan, I., s.a, „Automatizarea

sistemelor electro- şi

termoenergetice”, Editura Printech,

ISBN(10): 978-973-718-936-3,

Bucureşti 2008.

2. Kundur, P., Power system stability

and control, McGraw-Hill, 1994

Notiuni introductive

1.1. Caracterizarea sistemelor electroenergetice

1.2. Retele inteligente concepte si definitii. Evolutia

retelelor inteligente

1.3. Elemente de bază în automatizările în

energetică

1.3.1. Tipuri de scheme tehnologice

1.3.2. Elemente de TRA cu aplicatii pentru SEE

1.3.3. Elemente de algebră booleană utilizate

pentru comanda automată a SEE








energetică







1.1. Caracterizarea sistemelor electro-energetice

Într-un limbaj tehnic aplicativ

prin noţiunea de sistem (tehnic)

se înţelege un ansamblu de

elemente componente fizico-

tehnice, care acţionează unele

asupra altora într-un mod bine

determinat.

INTERIORUL

SISTEMULUI

Su S2

Su S1

Su S3

Ee1

Ee2

Ee3

SISTEM

MEDIU

EXTERIOR

Limita sistemului

cu exteriorul

E 11

E 13

E 12

E 21

E 23

E 22

E 31 E 32

E 34E 33

Sistem (tehnic): Eij – element constitent al sistemului;

Su Sk - subsistemul k




Un exemplu de sistem (tehnic) este

sistemul energetic (SE).

Acesta este constituit din elemente

generatoare de energie electrică, retea

de transport, de distribuţie a energiei

electrice si consumatori. Aceste

elemente sunt grupate zonal constituind

subsistemele unui SE.

Referitor la un SE dat, acestuia i se

poate asocia un interior şi un exterior,

delimitarea dintre aceste zone, făcându-

se printr-o graniţă




Rețeaua de transport

Operatorul de Transport si Sistem din Romania:



https://www.transelectrica.ro/widget/web/tel/sen-harta/-

/harta_WAR_SENOperareHartaportlet

https://www.transelectrica.ro/web/tel/proceduri

Verificarea și acceptarea în funcționare a centralelor eoliene din punct de

vedere al respectării cerințelor Codului Tehnic RET


https://www.transelectrica.ro/widget/web/tel/sen-harta/-/harta_WAR_SENOperareHartaportlet









Rețeaua de distributie

Operatori de distribuție din Romania:



Procesele energetice pot fi privite ca

sisteme mari, distribuite caracterizate

prin:

structură interconectată

existenţa mai multor obiective de

atins (stare conflictuală)

dimensiuni mari

restricţii în ceea ce priveşte

structura informaţiei

prezenţa incertitudinilor




Tot odata, conducerea sistemelor mari presupune existenţa a două mari

subsisteme :

procesul si sistemul de conducere, ca si existenta unor fluxuri de

informatii (IE - relaţia cu mediul exterior, date de proiectare; IP - modul de

desfăşurare al procesului).

PROCESUL SISTEMUL DE CONDUCERE

IE

IPDin punct de vedere al sistemului de conducere acesta poate fi centralizat sau

descentralizat în functie de caracteristicile procesului si a sistemului de

conducere.




Conducere centralizată Conducere descentralizată

localizare centralizată dpdv. geograficsistemul are acces la toate informaţiile din procesîntregul sistem participă în mod egal la acţiunile de luare a deciziilor şi de elaborare a comenzilor

presupune descompunerea proceselor în subprocesefiecare subsistem are acces la un anumit câmp informaţionalSC nu au legături directe între eleSC elaborează comenzi şi decizii care se aplică procesului la nivel local




În cazul sistemului de conducere descentralizat datorita existentei mai multor

sisteme de conducere in paralel pot aparea conflicte în acest caz pentru o

conducere optima se realizeaza o conducerea ierarhizata sub indrumarea unui

sistem de conducere central (SCC) care are rolul de a rezolva posibilele

conflictele dintre subprobleme astfel încât sã creeze un optim pentru întregul

sistem.

Conducerea ierarhizată presupune :

descompunerea în subsisteme (subprocese, subprobleme) - SC de

dimensiune mai mică

subsistemele nu sunt independente (există interconexiuni)

conducere optimală (pe subprocese)

sisteme de luare a deciziilor, organizate pe mai multe nivele, fiecăruia

atribuindu-se o anumită problemă specifică.




Exista doua tipuri de structuri ierarhizate :

a) multistrat (la nivel local)

b) multinivel (la nivel naţional)

Strat superior

Strat inferior

PROCES

SC

SCnSC2SC1

SCC

PROCES

Nivel

superior

Nivel

local

a) b)





1.2. Retele inteligente concepte si definitii.

Evolutia retelelor inteligente


energetică







1.2. Retele inteligente (smart grid) - concepte și definiții



Smart Grid înseamnă folosirea

senzorilor, a comunicaţiei, a

capacităţilor de calcul şi a controlului

pentru îmbunătăţirea funcţionalităţii

unui sistem energetic. Un sistem

devine inteligent prin senzori,

comunicaţie, control şi feedback

continuu.

Cele trei nivele dezvoltate în cadrul

Smart Grid:

- nivelul energetic

- nivelul comunicaţiilor şi al

circulaţiei informaţiilor

-nivelul IT, al calculatoarelor, al

stocării şi prelucrării bazelor de date.

SMART GRID

PIATA DE

ENERGIE

TEHNOLOGIA

INFORMATIEI

INTEGRAREA

RESURSELOR

REGENERABILE

DE ENERGIE

SECURITATEA

RETELEI

ELECTRICE

COMUNICATII

INTELIGENTE

Componentele unei rețele inteligente



Sursa : IEA - International Energy Agency

1.2. Rețele inteligente (smart grid) - concepte și definiții



Sursa : Technology roadmap for Smart Grids, IEA - International Energy Agency, 2011

Tehnolo

gii

utiliz

ate

in

dezvoltare

a S

mart

grid

1.2. Rețele inteligente (smart grid) - concepte și definiții

ABORDĂRI smart grid



•ElectriNet

•Capgemini

(http://www.uk.capgemini.com/utilities)

•IBM’s Vision: (www.ibm.com/iibv)

•EPRI IntelliGrid

•The Modern Grid Strategy

(www.netl.doe.gov)

•U.S. Department of Energy (DOE)

National Energy Technology Laboratory

GridWise™

(www.electricdistribution.ctc.com)

•General Electric Vision

(www.gepower.com)

•GE Corporation

•Distribution Vision 2010 (DV2010)

•UK SuperGen Initiative

(www.supergen-networks.org.uk)

•Hydro Quebec Automation Initiative

•The Galvin Initiative

(www.galvinpower.org)

•Electricite de France (EDF) Power-

Strada

•European Union Smart Grid

(www.smartgrids.eu)

http://www.ibm.com/iibv

http://www.netl.doe.gov/

http://www.electricdistribution.ctc.com/

http://www.gepower.com/






energetică







1.3. Elemente de bază în automatizările în energetică1.3.1. Tipuri de scheme tehnologice

Scheme tehnologice cu automatizări (P&ID)



Process/Piping and Instrumentation Diagram (P&ID): în care sunt

reprezentate atât elementele instalaţiei automatizate, legăturile lor

funcţionale, cât şi elementele şi circuitele instalaţiei de automatizare.

Exemplu P&ID

P&ID 11 TURBINA-Model.pdf





Simbol Semnificaţie Simbol Semnificaţie Simbol Semnificaţie

comandă de la

distanţă

(închis,

deschis, stop)

comandă de

la distanţă

(pornit/oprit,

creşte/scade)

element de comutare automat-manual

(pentru reglarea referinţei în bucla de

reglare: A-referinţa culeasă din proces;

M-referinţă modificată manual)

aparat local traductor,

detector

aparat montat pe panou sau pupitru în

CCT – camera de comandă tehnică

(contur operativ)

aparat montat

în panou local

aparat montat

în dulap

neoperativ

semnal analogic (binar) transmis la

calculatorul de proces

3H

an

2H

an

A-M

an

XXXX

an

XX

an

XX

an

XX

an

A(B)

XX

a n

prima literă (primele litere) reprezintă simbolul parametrului măsurat

a doua literă (ultimele litere începând cu a doua) reprezintă simbolul funcţiei aparatului

cifră reprezentând numărul aparatului în buclă

litere având următoarea semnificaţie : b = buton; g = aparat indicator; f = traductor; u = aparat calcul

Sursa: ISA – www.isa.org





Cele mai utilizate simboluri ale parametrilor şi funcţiilor sunt :

simboluri parametri simboluri funcţii

A calitate (pH, S) I indicare

F debit R înregistrare

L nivel Q contorizare

P presiune A semnalizare

T temperatură S protecţie

Y turaţie Y calcul

Z poziţie T transmitere la distanţă

V vibraţii E element sensibil (detector)

U deplasare C reglare

X dilatare relativă W priză pentru măsurători de

probă

K referinţă


Scheme desfăşurate



Scheme desfăşurate: reprezintă legăturile dintre aparate sau dintre

elementele componente ale acestora, care permit înţelegerea şi

urmărirea funcţionării efective a circuitelor electrice;

Partea de forță Partea de comandă

M

3~

L1

L2

L3

Q

K

K

R

S

Sp K

S0


Semne conventionale IEC folosite pentru schemele instalațiilor electrice



Buton normal deschis actionat prin impingere cu revenire

Buton normal deschis actionat prin rotire cu mentinerea

pozitiei

Buton normal inchis actionat prin impingere (apasare) cu

revenire

1k

Contact de releu sau contactor normal deschis

Contact de releu sau contactor normal inchis

Bobina de contactor principal sau releu intermediar

Contactor

Contactor asociat cu relee de suprasarcina

http://shiva.pub.ro/PDF/CAIE/

Agenda_electronica.pdf


Scheme de montaj



Scheme sau tabele de conexiuni interioare: pe baza cărora

se execută legăturile dintre aparate, precum şi legăturile

dintre aparate şi şirurile de cleme din interiorul tablourilor sau

pupitrelor de comandă.

Schemele sau tabelele de conexiuni exterioare: pe baza

cărora se execută legăturile dintre echipamente şi aparatele

locale (traductoare, butoane de comandă, acţionări, etc.)






energetică







1.3. Elemente de bază în automatizările în energetică1.3.2. Elemente de TRA cu aplicatii pentru SEE



SUPRAVEGHERE

REGLARE

COMANDA

PROTECTIE

Bloc

amplificare şi

execuţie

Bloc culegere şi prelucrare

primară a informaţiilor din

proces

PROCES




SUPRAVEGHERE

REGLARE

COMANDA

PROTECTIE

Bloc

amplificare

şi execuţie

Bloc culegere şi

prelucrare primară

a informaţiilor din

proces

PROCES

Dispozitivele de reglare sesizează continuu

(măsoară) mărimea reglată, o compară cu o altă

mărime, mărimea de referinţă (sau de conducere)

şi, în funcţie de rezultatul acestei comparaţii,

intervin în vederea aducerii mărimii reglate la

valoarea celei de referinţă.

Dispozitivele de comandă influenţează mărimile

de ieşire, în funcţie de mărimile de intrare, pe baza

legităţilor specifice sistemului. O caracteristică a

procesului de comandă o reprezintă evoluţia lui în

circuit deschis, printr-un element de transfer

individual sau printr-un lanţ de elemente de

comandă.

Dispozitivele de protecţie permit prevenirea

evoluţiilor considerate periculoase pentru

echipamente şi personalul de exploatare.




RA EE TProces/

Instalatie

yr + _

u m

v

z y

Echipamente de automatizare

Componentele SA:

RA=regulator automat

EE=element de executie

T=traductor

Marimi:

y=masura u=comanda;

yr=referinta m= executie;

= eroare z= calitate

v=perturbatie

Intrare sau

element de masura

SRA

SCA

Dispozitiv de

comandaEE

Proces/

Instalatie

Echipamente de automatizare

uu' m y

v




Sistemul de comandă automată

- acţiune în circuit deschis

- acţioneaza numai asupra

perturbaţiilor cunoscute

- nu sunt probleme deosebite în ceea ce

priveste stabilitatea ansamblului (poate

sa nu fie instabila in masura in care

sistemul comandat este el însuşi stabil)

Sistemul de reglare automată

- acţiune în circuit închis (bucla de

reglare)

- se poate acţiona asupra tuturor

perturbaţiilor

- poate deveni instabil chiar dacă yr şi

v sunt mărginite




Tipuri de semnale

Semnal de intrare/ Excitatia Semnal de iesire/ Raspunsul sistemului

Funcţia treaptă unitară Răspunsul la intrare treapta (raspuns indicial)

Funcţia impuls unitar (Dirac) Răspunsul cauzal la impuls

(functia pondere)

1(t)

t

1

t

1

y1(t)

( )t

t

t

( )h t




Tipuri de semnale

Semnal de intrare/ Excitatia Semnal de iesire/ Raspunsul sistemului

Funcţia rampă unitară Răspunsul la funcţia rampă unitară

Semnal periodic armonic Răspunsul la semnal periodic armonic

t

( )r t

t

yr(t)

u(t)

t

T

y(t)

t

T




Tipuri de semnaleTimp (t)

Amplitudine

(x)

Timp continuu Timp discret

Amplitudine

continuă A. Sisteme continue

x

t

B. Sisteme cu eşantionare

x

t

Amplitudine

discretă

C. Sisteme tip releu

x

t

D. Sisteme de reglare numerice

x

t

Amplitudine

binară

E. Sisteme de comutare binare

x

t

F. Sisteme de comandă digitale

x

t




Tipuri de SRA:

Sisteme de rejecţie a perturbaţiilor

Sisteme de urmărire (cu referinţă variabilă)

Sisteme de rejecţie a perturbaţiilor (cu referinţă fixă): în acest caz,

SRA asigură funcţionarea procesului într-un regim staţionar fixat

prin yr(t)=ct, indiferent de acţiunea perturbaţiilor aditive;

Sisteme de urmarire (cu referinţă variabilă): funcţia de reglare are

ca efect final urmărirea cât mai fidelă de către mărimea măsurată a

mărimii de referinţă;




Performanțe SRA:

Eroare staționară

Suprareglaj

Durata regimului tranzitoriu






energetică


1.3.2. Elemente de TRA cu aplicații pentru SEE





1.3. Elemente de bază în automatizările în energetică1.3.3. Elemente de algebră booleană utilizate pentru comanda automată a SEE

NOTIUNI DE ALGEBRA BOOLEANA

Teoria schemelor de comutație se bazează pe algebra logicii sau algebra booleană (de la creatorul acesteia, matematicianul George Boole, 1815-1864).

Principiul aplicarii algebrei booleane in studiul circuitelor de comutatie:

Contact “deschis” x=0, becul “stins” B=0;

Contact “inchis” x=1, becul “aprins” B=1;



1.3. Elemente de bază în automatizările în energetică1.3.3. Elemente de algebră booleană utilizate pentru comanda automată a SEE

NOTIUNI DE ALGEBRA BOOLEANA

Se definesc:

Conjunctia •

Disjunctia +

negatie ¯¯¯



a b a+b a∙b

0 0 0 0

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 1 1

a

0 1

1 0

a

Linkuri utile/interesante- Eurel Young Engineers Seminar:

http://www.eurel.org/home/Events/YES/Pages/YES.aspx

- Societatea Inginerilor Energeticieni din Romania - Filiala Bucuresti Tineret

Facebook: SIER Bucuresti Tineret

- IEEE Power and Energy Society, Control Systems Society

http://www.ieee-pes.org/

http://www.ieeecss.org/

- ENTSOE: European Network of Transmission System Operators for electricity: https://www.entsoe.eu/











ContactNicoleta ARGHIRA

Birou: ED212-213

Mail: [email protected]

Telefon: 021-4029147



mailto:[email protected]

conducerea Și automatizarea instalaȚiilor energetice

Documents