Расчет и выбор системы автоматического управления общепромышленными механизмами и процессами на примере предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго»

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДПРИЯТИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика предприятия

1.2 Характеристика горно-транспортного предприятия

1.3 Система разработки Джетыгаринского месторождения

1.4 Технологическое оборудование

1.5 Автоматизация учета электроэнергии

2. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

2.1 Электроснабжение предприятия

2.2 Система распределительных сетей на открытых горных работах

2.3 Системы освещения на карьерах

2.4 Освещение карьеров и отвалов

2.5 Требования, предъявляемые к защите от внутренних перенапряжений электроустановок

2.6 Защита передвижных трансформаторных подстанций и распределительных устройств

2.7 Защита вращающихся электрических машин

2.8 Выбор средств защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений

3. СТРУКТУРА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

3.1 Структура и технические средства управления производства

3.2. Организация и строение АСКУЭ

3.3. Особенности использования АСКУЭ

3.4. Технические средства АСКУЭ и их технические характеристики

4 СИСТЕМА УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. ВЫБОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

4.1 Общие сведения о системе SCADA

4.2 Сруктурная схема управления аппаратурой

4.3 Особенности схемы сигнализации

4.4 Графические средства SCADA — система Citect RAD

4.5 Генерация отчетов производственных показателей

5. ЭКОНОМИКА

5.1 Организационная структура горно-транспортного предприятия

5.2 Расчет эффективности внедрения системы

5.3 Организация труда и заработной платы

5.4 Расчет эксплутационных затрат на создаваемую систему

5.5 Экономическая эффективность АСКУЭ промышленных предприятий

5.6 Срок окупаемости системы АСКУЭ

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1 Санитарно-гигиенические условия

6.2 Освещение рабочих мест

6.3 Защита от действия электромагнитных полей

6.4 Электробезопасность

7. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Между энергосистемой (ЭС) и многочисленными потребителями электрической энергии существуют сложные многогранные взаимоотношения. Они определяются особенностями электроэнергетического производства. Электростанции и электроустановки потребителей связаны электрическими сетями в единую динамическую систему и взаимно влияют на надежность и экономичность работы этой системы. Поэтому требуется согласование режимов работы энергосистемы и сетей энергосистемы и электроустановок потребителей при всех возможных условиях работы энергосистемы и регламентация оперативного управления указанными режимами. Отпуск электрической энергии (э/э) потребителям производится в соответствии со стандартом на качество энергии соблюдение которых обязательно для энергосистемы и потребителей.

Для выполнения указанного требования необходимо правильно организовать установку и эксплуатацию соответствующих приборов контроля качества электроэнергии и ее учета и обеспечить правильное применение тарифов в расчетах с потребителями по разнообразным электроприемникам в различных электрических схемах их присоединения к энергосистеме.

Энергосистему во взаимоотношениях с потребителями э/э представляет энергокомпания, которая от имени энергосистемы заключает с потребителями договора об условиях электроснабжения и выступает в качестве юридического лица при решении всех вопросов по электроснабжению потребителей.

Основными потребителями э/э являются промышленные предприятия (ПП) имеющие большое энергоемкое производство. На их долю приходится до 70% всего объема реализации потребителей энергосистемы.

Автоматизация расчетов за э/э является одним из важных направлений совершенствования управления сбытом энергии. Необходимость совершенствования управления сбытом энергии определяется существующим разрывом между высоким уровнем автоматизации основных процессов энергетического производства в энергосистеме и сравнительно низким уровнем автоматизации расчетов с потребителями. За последнее десятилетие проделана огромная работа по оснащению энергосистем средствами вычислительной техники и созданию автоматизированных систем управления.

Однако на ПЭВМ осуществляются только расчетные операции, а сбор, передача и выписка документов остаются на ручном уровне, что снижает эффект автоматизации. Не решена полностью проблема передачи первичной информации в компьютер. В решаемых на ПЭВМ задачах перевод первичной информации по расчетам с потребителями осуществляется с помощью ручной информации. Ручной набор информации в компьютер при проведении расчетов с большим количеством потребителей требует значительных трудовых затрат, что отрицательно сказывается на эффективности применения ПЭВМ.

Целью дипломной работы является расчет и выбор системы автоматического управления общепромышленными механизмами и процессами, на примере предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго».

Для достижения цели дипломного проекта необходимо решить ряд задач:

— анализ технологического процесса АО «Костанайские минералы» с целью определения места, роли и значимости системы учета электороэнергии в технологическом комплексе;

— анализ системы электроснабжения АО «Костанайские минералы», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго»;

— определение иерархии системы управления и контроля, а также структуры АСКУЭ;

— разработка проекта модернизации системы учета электроэнергии;

— выбор технических средств автоматизации;

— описание программного обеспечения АСКУЭ;

— определение технико-экономической актуальности, необходимости и возможности модернизации системы;

— анализ существующей системы организационно-технических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности при эксплуатации, модернизированной системы.

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДПРИЯТИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика предприятия

«ЖитикараКоммунЭнерго» является энергоснабжающим предприятием акционерного общества «Костанайские минералы», которое находится в городе Житикара в 200 км на юг от города Костанай.

Сырьевой базой комбината является Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста. По масштабам запасов хризотил-асбеста комбинат занимает 5-е место в мире и является единственным в Республике Казахстан.

На базе этого месторождения построен и введен в эксплуатацию в 1965 году комбинат «Кустанайасбест». В ноябре 2003 года ОАО «Кустанайасбест» был переименован в Акционерное общество «Костанайские минералы».

В состав комбината входят обогатительная фабрика, горно-транспортное предприятие, предприятие железнодорожного транспорта, ремонтно-механический завод и ряд специализированных цехов и служб.

Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста разрабатывается открытым способом. Система разработки: транспортная с внешним отвалообразованием. Вскрышные и добычные работы ведутся погоризонтно (высота уступа 15м) с применением буровзрывных работ.

Бурение взрывных скважин осуществляется станками шарошечного бурения; для производства взрывных работ применяются взрывчатые вещества типа гранулотол, грамонит, водоэмульсионные ВВ.

Карьер оснащен современным высокоэффективным горнотранспортным оборудованием. Руда, добытая в карьере, является сырьем для асбестообогатительной фабрики.

Процесс переработки представлен схемой обогащения, включающей:

подготовку руды к обогащению;

непосредственно технологию обогащения;

упаковку готовой продукции.

Подготовка руды к обогащению заключается в уменьшении крупности руды с 1,2 м до 50 мм путем 3-х стадийного дробления. По условиям ведения технологического процесса влажность обогащаемой руды не должна превышать 1,7%.

Схема обогащения представлена многостадийным дроблением, предназначенным для вскрытия асбестового волокна и его подготовки к извлечению. Извлечение вскрытого волокна осуществляется в операциях грохочения, где происходит одновременное разделение волокна и дробленого продукта по крупности, стратификация волокна и его отсасывание с деки грохота.

Черновые концентраты, сформированные по длине волокна в три потока, направляются на перечистку, где волокно обеспыливается, обезгаливается, классифицируется, подпушивается, т. е. доводится до требуемого качества.

Полученный асбест дозируется по 50 кг (40 кг) и прессуется пресупаковочными машинами в брикеты, упаковывается в пропиленовые мешки, зашивается, штабелируется на поддоны и складируется в цехе готовой продукции. Отгружается потребителю в крытых железнодорожных вагонах или контейнерах.

При обогащении асбестовой руды в основном используется обогатительное оборудование, которое имеет специальное назначение и применяется только в асбестовой промышленности.

В результате переработки руд хризотил-асбеста получают, в зависимости от длины волокна, асбест хризотиловый 3−6 групп.

Номенклатура, выпускаемой комбинатом продукции, представлена в основном 10 марками: А-3−60, А-4−30, А-5−65, А-6−45, А-3−50, А-4−20, А-5−50, А-6−40, А-4−10, А-6−30.

При классификации асбеста по качеству комбинат руководствуется Межгосударственным стандартом ГОСТ 12 871–93 «Асбест хризотиловый» официально принятым Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации. География поставок Джетыгаринского асбеста обширна — это потребители Казахстана, страны ближнего зарубежья (Россия, Киргизия, Украина, Узбекистан, Азербайджан) и дальнего зарубежья (Польша, Иран, Вьетнам и др.), более чем 20 стран мира.

1.2 Характеристика горно-транспортного предприятия Горно-транспортное предприятие структурно входит в состав АО «Костанайские минералы» и является горнорудным предприятием, главная цель которого разработка и добыча полезной руды, его переработка и доставка на обогатительную фабрику объединения. В связи с геологическими условиями разработка ведется открытым способом.

Открытыми горными работами называют комплекс работ, производимых с земной поверхностью для добычи разнообразных полезных ископаемых. Совокупность образующихся при этом различных горных выработок носит название карьера.

Удаление рабочих мест покрывающих и вмещающих скрытных парод является главной особенностью открытых разработок. Годовые объемы перемещаемых пород, как правило, значительно превышают объемы добываемых полезных ископаемых.

Главные параметры карьера, характеризующие масштаб открытых горных работ по тем или иным месторождения, следующие:

а) Конечная глубина устанавливается при проектировании карьера. При проектировании наклонных и крутых залежей она определяет возможную производственную мощность карьера, размеры его поверхности, общий объем извлекаемой горной массы. Для горизонтальных и пологих залежей конечная глубина определяется природными условиями и изменяется незначительно за весь период разработки.

б) Размеры карьера по простиранию и в крест простирания залежи по поверхности определяется размерами залежи, дна карьера, глубины и углов откоса его бортов. Они устанавливаются графически или аналитически. Форма карьера в плане обычно близка к овальной. Длина карьера изменяется от сотен метров до нескольких километров, а ширина в зависимости от типа месторождения — до 4 км.

в) Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной выемки и погрузки горных пород на нижнем уступе (по ширине не менее 20 м, по длине не менее 50−100м).

г) Угол откосов бортов карьера определяются условиями устойчивости пород прибортового массива и размещения транспортных коммуникаций. Их стремятся променять более крутыми, чтобы уменьшить общий объем вскрышных работ.

д) Общий объем горной массы в контурных карьерах является показателем, определяющим производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

е) Запасы полезного ископаемого в карьерном поле — показатель определяющий возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки.

В настоящее время геометрические параметры карьера следующие: длина — 4 км, ширина — 1,3 км, глубина — 265 м.

Вскрытие карьерного поля выполнено двумя траншеями: северной полутраншеей внутреннего заложения с выходом на станцию «Северная», расположенной на северо-восточном борту карьера и южной траншеей с выходом на станцию «Предотвальная».

Горные работы на карьерах заключаются в выемке, перемещении и складировании полезных и вскрышных пород. Соответственно выделяют основные производственные процессы: подготовка пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение (транспортирование) горной массы, складирование (отвалообразование) пустых пород и разгрузка или складирование полезного ископаемого.

Горно-транспортное предприятие АО «Костанайские минералы «не является исключением, поэтому все вышеперечисленные процессы присутствуют и на этом предприятии.

1.3 Система разработки Джетыгаринского месторождения Система разработки — транспортная, с вывозкой породы во внешние отвалы. Разработка толщи мощностью до 80 м производится уступами высотой 12 метров, механическими лопатами ЭКГ-8И. Добыча руды и удаление скальных пород с высотой уступа 15 метров осуществляется ЭКГ-8И. Вывозка горной массы из забоев производится железнодорожным и комбинированным (автомобильно-железнодорожным) транспортом. На нижних горизонтах карьера (7 — 8 уступов) горная масса из забоя непосредственно грузится на автосамосвалы БелАЗ и доставляется на внутрикарьерные экскаваторные склады, откуда после перегрузки подается железнодорожным транспортом на поверхность. Железнодорожный транспорт в карьере работает с мотор-вагонной тягой на напряжение 1500 В (тяговые агрегаты ПЭ 2М), полезный вес поезда 900 1100 тонн, в зависимости от вида пород. Среднегодовой объем внутри карьерных перевозок горной массы автотранспортом колеблется в пределах 17 — 18 млн. тонн.

Взрывные работы ведутся методом скважинных зарядов, разделка негабаритов шпуровым методом и при помощи бутобоя.

Разработка руды, скальных пород, опоковых глин с прослойками кремнистых пород, а в зимнее время мерзлоты, производится с применением буровзрывных работ. Для бурения скважин применяются станки шарошечного бурения СБШ — 250МН. Применение данного станка позволяет механизировать основные и вспомогательные операции, бурить как вертикальные так и наклонные скважины. Его конструкция проста и надежно решает вопрос пылеулавливания. На взрывных работах в качестве средств взрывания применяются неэлектрические системы инициирования типа Primadet испанской фирмы UEB и российского производства — СИНВ. На предприятии массовые взрывы выполняются 1 раз в неделю. Процесс зарядки механизирован, применяются зарядные машины МЗ-3Б. Для взрывания заряженных блоков применяется система радиовзрывания «Друза-М».

Для выемочно-погрузочных работ применяются электрические экскаваторы: ЭКГ — 4,6, ЭКГ — 6,3 УС, ЭКГ-8И, ЭКГ — 10.

Для внутрикарьерных перевозок руды и скальной вскрыши с нижних горизонтов на перегрузочные склады предусматривается применение автомобилей в количестве 24 штук и тяговые агрегаты типа ПЭ-2М в количестве 20 штук.

1.4 Технологическое оборудование Горно-транспортное предприятие АО «Костанайские минералы» использует в производстве тяжелое горнорудное оборудование это: ЭКГ-6,ЗУС; ЭКГ-8И; ЭКГ-10; буровые станки СБШ-250, самосвалы БелАЗ, тяговые агрегаты ПЭ-2М, тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2, 2ТЭМ-10, бульдозеры ДТ-100, ДТ-150 и другое оборудование.

Бурение скважин производится буровыми станками вращательного бурения. Применяются в основном аммиачно-силитровые взрывчатые вещества. Для бурения шпуров используются пневматические перфораторы.

Выемочно-погрузочные работы заключаются в извлечении горной массы из забоя ее погрузка в транспортные средства и вывоз в отвал. Выемка мягких или сыпучих пород может осуществляться экскаваторами всех видов и классов, землеройно-транспортными машинами.

Выемка прочных пород производится мехлопатами или роторными экскаваторами с повышенными усилиями копания. Выемка взрывных пород осуществляется мехлопатами.

Вспомогательные работы при выемке и погрузке заключаются в планировании площадки для экскаватора, очистки от ковшей и ходовой части, уборке просыпей при погрузке, перемещении кабеля. Для выполнения этих работ используются бульдозеры, навесные приспособления с ковшами.

Процесс перемещения наиболее трудоемкий и дорогостоящий (составляет 30−70% общих затрат). На каждом карьере ежегодно разрабатывают и перемещают то десятков тысяч до сотен миллионов тонн горной массы. Расстояния транспортирования вскрышных пород из забоев в отвалы, а полезного ископаемого к приемным бункерам потребителей составляют от нескольких десятков метров до нескольких километров.

При экскаваторном способе выемки, перемещении различных плотных, мягких и сыпучих пород может осуществляться выемка основными видами карьерного транспорта: железнодорожным, автомобильным и конвейерным в специальном исполнении. Подвижный состав железнодорожного транспорта состоит из полувагонов и локомотивов. Широко применяются автосамосвалы, реже — тягачи с полуприцепами и прицепами, автопоезда, дизель троллейвозы. Из разнообразных типов конвейеров наибольшее распространение получили ленточные конвейеры.

Отвалообразование заключается в приемке и размещении вскрышных пород и складируемого полезного ископаемого на специально отведенных площадях: удельный вес расходов на отвалообразование составляет 5−20%. Отвалообразование может выполняться как специальными отвальными машинами и механизмами, так и средствами механизации других производственных процессов. При доставке различных плотных, мягких и сыпучих пород железнодорожным транспортом могут применяться мехлопаты и драглайны, многоковшовые отвальные экскаваторы, бульдозеры. Мехлопаты и отвальные плуги могут складировать любые взорванные породы.

Совокупность взаимосвязанных производственных процессов, обеспечивающая изменения агрегатного состояния вскрышных пород и полезного ископаемого, а так же их погрузку, перемещение и складирование составляют технологию открытых горных работ. Технология и механизация горных работ базируется на принципах поточности, совмещения и независимости процессов, обеспечения кратчайшего расстояния перемещения горной массы, сокращения числа и объектов вспомогательных работ, механизма производственных затрат и максимума прибыли от реализации продукции.

1.5 Автоматизация учета электроэнергии Система учета электроэнергии предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго» на сегодняшний день морально устарела и не отвечает требованиям по точности и надежности. Поэтому в дипломном проекте предлагается модернизировать существующую систему учета электроэнергии. При этом программное обеспечение, должно быть создано на базе инструментального пакета программ, что позволит персоналу АСУ электросети самому овладеть методикой программирования с целью внесения изменений и дополнений в существующий проект и разработки программ для новых распределительных пунктов.

Термин «АСКУЭ» расшифровывается различными авторами по-разному, в частности, как Автоматизированная Система коммерческого Учета Энергии, Автоматизированная Система Контроля и Управления Энергопотреблением или Автоматизированная Система и Учета Энергоресурсов. Последняя расшифровка является не только наиболее общей, но и более точно отражающей основные особенности реальных АСКУЭ.

Замена понятий энергий понятием энергоресурсов связанно с тем, что АСКУЭ используется не только для измерений мощности и количества энергии, но и для измерения различных сопутствующих характеристик энергоносителей, таких как температура, давление, расход и количества жидких и газообразных сред и т. д.

Под энергоресурсом понимается физическая среда, тело или поле, содержащее в явном или скрытом виде тот или иной полезный первичной природной энергии или совокупность, а под энергоносителем — энергоресурс, являющейся рабочим носителем электрической, тепловой или иной определенного вида энергии в технической системе. Так энергоносителем является любой теплоноситель (газ, пар или жидкость) сжатый воздух, солнечное излучение, а энергоносителем — газ, уголь, нефть, ветер, океанские приливы, подземное тепло и т. д.

АСКУЭ, в общем, предназначены для измерения и учета поступающих в технические системы энергоресурсов и, в частности, энергоносителей, теплоносителей и электроэнергии. Не исключено что в будущем (в следующем веке) вся Земля будет охвачена единой сетью АСКУЭ, позволяющей в реальном масштабе времени учитывать мировое потребление энергоресурсов и тем самым оперативно контролировать растущее влияние энергетики на климат планеты.

2. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

2.1 Электроснабжение предприятия

На первом этапе освоения месторождения, к началу строительства карьера в 1959 году и обогатительной фабрики в 1960 году были запроектированы и построены главная понизительная подстанция «Джетыгара — 500» и шесть понизительных подстанций в промышленной зоне комбината. Позже, на борту карьера разместились три совмещенные тяговые подстанции СТП -1, СТП — 2 и СТП — 6.

СТП -1, запитана от подстанции «Джетыгара — 500» двухцепной, воздушной линией 35 кВ «Тяговая 1» и «Тяговая 2» протяженностью 1,6 км и оборудована двумя понизительными трансформаторами ТМН — 4000/35/6 и ТМН 5600/35/6 кВ, а так же четырьмя тяговыми трансформаторами УТМРУ 6300/35/1,5.

СТП — 2 запитана двухцепной воздушной линией 110 кВ «Предотвальная 1» и «Предотвальная 2» от подстанции «Джетыгара — 500» протяженностью 5,72 км, оборудована двумя понизительными трехобмоточными трансформаторами ТДТН 25 000/110/35/6 и шестью тяговыми трансформаторами УТМРУ 6300/35/1,5 кВ.

СТП — 6 запитана двухцепной воздушной линией 35 кВ «Западная 1» и «Западная 2» протяженностью 4 км, оборудована двумя понизительными трансформаторами ТМН 4000/35/6 и двумя тяговыми трансформаторами ТМПУ 6300/35/1,5.

При электроснабжении открытых горных работ применена комбинированная схема электроснабжения глубокого ввода. От трех СТП запитаны четыре комплектных распределительных пункта (КРП) находящихся на борту по периметру карьера и один КРП непосредственно в карьере. Такая схема электроснабжения наиболее приемлема при частых передвижения и перецепках элетропотребителей, так как нет необходимости в частых перемещениях (перестройках) основной карьерной сети.

Электроснабжение отвала осуществляется от двух источников. Комплектной трансформаторной подстанции № 7 (КТП-7) запитанной от СТП-2 по двухцепной воздушной линии 35 кВ «Отвальная -1» и «Отвальная-2» протяженностью 2,09 км. Подстанция оборудована двумя трансформаторами ТМН-2500/35/6 и КРП-11,запитанным от подстанции «Джетыгара-500» по линии 6 кВ «Отвал» протяженностью 1,23 км. Обе подстанции расположены на теле отвала.

Электропотребители карьера и отвала — это высокопроизводительные экскаваторы ЭКГ — 8И и ЭКГ — 10, рабочее напряжение которых 6 кВ. Подключение к ВЛ осуществляется при помощи комплектных распределителей напряжения КРН — 6 и гибких кабелей КГЭ Зх 35+1×10. Буровые станки СБШ — 250 МН, подключение которых осуществляется через понизительный трансформатор, находящийся в передвижной комплектной трансформаторной подстанции (ПКТП) при помощи кабелей КГ 3×70+1×16. Так же в карьере эксплуатируются передвижные водоотливные установки. Две из них расположены на центральном участке карьера на горизонте +20 (центральный водоотлив) с насосами ЦНС-300−360 и приводными двигателями 800 кВт и 500 кВт. Третья установка расположена на южном участке карьера с насосом ЦНС 300−240 с сетевым двигателем 315 кВт.

Для доставки руды на обогатительную фабрику и пород на отвал, применен комбинированный транспорт. В частности тяговые агрегаты ПЭ — 2 М постоянного тока — 1500 В в количестве 20 шт.

Для электроснабжения обогатительной фабрики построены три понизительные подстанции РП — 1;РП -2;РП -3, питающие корпуса сушки, дробильно-сортировочного цеха (ДСК), с четырьмя трансформаторами ТМ 2500; 5600; 6300; 10 000/ 35/6, запитанные от подстанции «Джетыгара 500» по двухцепной воздушной линии 35 кВ «Фабрика 1» и «Фабрика 2».

Главные понизительные подстанции ГПП 1 и ГПП 2 с трансформаторами ТРНД 32 000/110/6. Подстанции запитаны от подстанции «Джетыгара 500» двухцепной воздушной линией 110 кВ «ДАГОК 1» и «ДАГОК 2» протяженностью 2,60 км.

Введенная в эксплуатацию подстанция ГПП — РМЗ с двумя трансформаторами ТМН 6300/35/6 запитанной двух цепной, воздушной линией 35 кВ «РЕМБАЗА 1» и «РЕМБАЗА 2» от подстанции «Джетыгара 500» протяженностью 4,6 км.

2.2 Система распределительных сетей на открытых горных работах Система внутреннего электроснабжения карьера — представляет собой совокупность главных понизительных подстанций, распределительных пунктов и распределительных сетей. Распределительные сети системы внутреннего электроснабжения включают стационарные и передвижные воздушные и кабельные линии электропередачи, трансформаторные, подстанции (ТП, ПКТП), стационарные. Закрытые распределительные пункты РГЩ передвижные открытые и закрытые распределительные пункты (КРП), приключательные пункты (ППЩ), секционные линейные разъединители наружной установки (РЛ Гб), соединительные кабельные коробки и другие установки.

По характеру присоединения, электроприемников к линиям электропередачи, схемы распределительных сетей подразделяются на радиальные, магистральные и смешанные. Радиальные схемы могут быть: одноступенчатыми, когда экскаваторы и ПКТП питаются непосредственно от ВЛ или КЛ через ГТШ (ЦРП), двухступенчатыми на одно напряжение 6 кВ с установкой в карьере КРП-6 кВ, двухступенчатыми на два напряжения 35 и 6 кВ с установкой, трансформаторных подстанций ПКТП 35/6 кВ.

Магистральные схемы на карьерах нашли наибольшее применение. Они выполняются одиночными магистралями с односторонним питанием от одной ГПП на напряжение 6 кВ или с двусторонним питанием, а также кольцевыми магистралями с односторонним, питанием. Как правило, магистральные ВЛ с двусторонним питанием и кольцевые магистральные ВЛ с односторонним питанием разделяются на два-три участка с установкой секционных разъединителей типа РЛН-6 или ячеек типа РВНО, ЯКНО, КРН.

На карьерах для питания участков с мощными экскаваторами сооружают двойные магистральные ВЛ-6 кВ с односторонним питанием.

На действующих разрезах применяются также смешанные схемы распределительных сетей. От ГПП (ЦРП) на отдельные участки прокладываются магистральные ВЛ-6 кВ, а к экскаваторам и другим установкам, близко расположенным от пункта питания, прокладываются радиальные ВЛ-6 кВ. Распределительные сети карьеров напряжением 35 кВ выполняются по магистральной схеме или радиально-ступенчатой. К магистральной ВЛ-35 кВ, проложенной на борту разреза или на нерабочих уступах в разрезе присоединяются передвижные комплектные подстанции ПКТП-35 кВ, к шинам 6 кВ которых подключаются кабельные или воздушные линии, питающие экскаваторы и другие установки.

Построение распределительных сетей схемы внутреннего электроснабжения карьера зависит от размеров и конфигурации площади открытых разработок, мощности и числа горных машин и механизмов, глубиныи числа одновременно отрабатываемых уступов, технологической схемы развития горных работ.

В зависимости от расположения распределительных воздушных и кабельных линий относительно фронта горных работ (вдоль или поперек) схемы электроснабжения карьеров разделяются на продольные, поперечные и комбинированные.

В продольных схемах распределительных сетей радиальные и магистральные воздушные линии могут сооружаться по трассам, проложенным по поверхности карьера, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. К этим ВЛ подключаются ПГШ экскаваторов, ПКТП и других установок.

При применении поперечной схемы распределительной сети по периметру разработки сооружаются магистральные бортовые ВЛ, к которым через приключательные пункты присоединяют ВЛ или КЛ (ответвления), спускающиеся в карьер и пересекающие уступы. К этим поперечным ВЛ с помощью ППП гибкими кабелями (КГЭ) присоединяются;, экскаваторы, ПКТП и другие установки.

Схема поперечной распределительной сети может выполняться и без бортовой магистральной ВЛ, а непосредственным спуском в карьер нескольких ВЛ, отходящих от источника питания.

Расстояние между ПИП, присоединенными к бортовой ВЛ, а также между поперечными ВЛ, спускающимися в карьер, выбирается в пределах 200—400 м в зависимости от принятой на карьере длины экскаваторного кабеля.

2.3 Системы освещения на карьерах Система освещения карьеров определяется такими факторами, как глубина и площадь карьера, высота и число рабочих уступов и забоев, а также машин и механизмов, работающих на карьере.

В практике наиболее распространенными являются следующие системы освещения карьеров:

— стационарное и переносное освещение со светильниками наружной установки;

— стационарное прожекторное освещение;

— местное освещение переносными прожекторами;

— смешанное освещение стационарными и переносными прожекторами.

Система освещения светильниками применяется на небольших карьерах. Светильники располагаются на опорах ЛЭП, устанавливаемых вдоль фронта работ. Светильники применяют и на крупных карьерах для освещения мест разгрузки (например, на отвалах). Кроме того, в последние годы на крупных и глубоких карьерах применяются светильники с ксеноновыми лампами для освещения всей площади карьера. Стационарное прожекторное освещение применяется на небольших карьерах, имеющих небольшие площадь и глубину. В этом случае прожекторы устанавливаются на стационарных опорах, располагаемых на нерабочем борту.

Система местного освещения переносными прожекторами применяется на глубоких карьерах, занимающих большую территорию и при большом числе рабочих уступов. Прожекторы устанавливаются на передвижных (переносных) деревянных или металлических мачтах или металлических опорах.

Широкое применение находит система смешанного освещения стационарными и переносными прожекторами и светильниками. Выполнение перечисленных систем для обеспечения требуемой освещенности связано с установкой большого числа прожекторов и светильников, большой протяженностью осветительных ЛЭП, с неудобством эксплуатации переносных опор. Кроме того, на карьерах, где ведутся взрывные работы, необходимо устройство приспособлений для защиты осветительной аппаратуры от механических воздействий взрывной волны и разлетающихся во время взрывов кусков породы. Поэтому в настоящее время все большее внимание уделяется устройству мощных осветительных установок обеспечивающих общую освещенность площади карьера в пределах требуемых норм. Так, например, для глубоких карьеров освещение всей площади предлагается производить светильниками с лампами ДКсТ.

Светотехнические расчеты сводятся к решению следующих задач: определение мощности ламп, для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и их расположения; определение числа и расположения светильников известной мощности для получения заданной освещенности; определение ожидаемой (расчетной) освещенности при известном типе, расположении и мощности светильников.

Для решения перечисленных задач в практике проектирования используются методы коэффициента использования светового потока и вытекающего из него метод удельной мощности и точечный.

При светотехнических расчетах для условий открытых горных работ пользуются значениями нормируемой освещенности.

2.4 Освещение карьеров и отвалов Электрическое освещение на карьерах и отвалах должно обеспечивать освещенность рабочих мест в соответствии с требованиями ЕКБ.

Склады взрывчатых материалов должны быть оснащены в соответствии с едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Машинные, служебные, складские помещения погрузочных комплексов, в которых установлены насосы, компрессоры, лебедки и другие машины и механизмы, оборудуются электрическим освещением в соответствии с требованием ПУЭ и действующими нормами искусственного освещения.

Для осветительных сетей карьера, а также для систем освещения передвижных машин должна применяться электрическая система с изолированной нейтралью при линейном напряжении не выше 220 В. При применении специальных видов освещения допускается напряжение выше 220 В.

Для питания ручных переносных светильников должно применяться линейное напряжение .не выше 36 В переменного тока и 48 В постоянного тока. При применении тепловозной тяги допускается применять для питания ручных переносных светильников постоянный ток напряжением до 75 В.

Для осветительных установок типа ДКСТ, устанавливаемых на стационарных опорах для освещения отвалов, автомобильных дорог внутри и вне карьера, а также для освещения рабочих площадок карьера, разрешается применение напряжения 220 В с питанием от индивидуальных трансформаторных подстанций с заземленной нейтралью.

Обслуживание осветительных установок с пусковыми устройствами производится по наряду не менее чем двумя лицами.

Защита отходящих линий напряжением 6—10 кВ от ПКТП 35/6−10 кВ, а также передвижных распределительных пунктов и распределительных устройств (РУ) напряжением 6—10 кВ с питающим и отходящим воздушными линиями должна осуществляться по схемам. Если воздушные линии выполнены на металлических или железобетонных опорах, установка трубчатых разрядников (комплектов FV1 и FV2) не требуется.

Зашита ПКТП напряжением 6−10/0,23−0,4 кВ при мощности трансформатора 630 кВ-А и менее должна осуществляться со стороны ВН установкой комплекта вентильных разрядников на вводе подстанции или на сборке у трансформатора (до предохранителей). Замена вентильных разрядников на трубчатые не допускается.

Защита трансформаторных подстанций 6−10/0.23−0,4 кВ, работающих

на отходящие воздушные линия длиной более 500 м и имеющих изолированную нейтраль, должна выполняться низковольтными вентильными разрядниками, присоединенными к шинам РУ соответствующего напряжения. Защита передвижных подстанций напряжением 6−10/0,23−0,4 кВ не требуется, если они к ВЛ подключены через промежуточные ПП, оборудованные вентильными разрядниками.

2.5 Требования, предъявляемые к защите от внутренних перенапряжений электроустановок Защита от внутренних перенапряжений карьерных электроустановок предназначается для глубокого ограничения перенапряжений, возникающих при коммутациях, как в нормальном режиме, так и в аварийном, отключающими аппаратами, при дуговых однофазных замыканиях на землю в карьерных сетях с изолированной нейтралью.

Поскольку к карьерным электроустановкам предъявляются повышенные требования по электробезопасности, то и требования к защите должны, прежде всего, увязываться с требованиями электр о безопасности.

Защита должна снижать перенапряжения до такого уровня, чтобы обеспечивался запас электрической прочности изоляции электрооборудования и наиболее лучший режим эксплуатации. Поэтому необходимо ограничивать перенапряжения достаточно глубоко. Наиболее перспективно для этой цели использование нелинейных резисторов на основе окиси цинка. Высокая нелинейность вольтамперной характеристики этих резисторов позволяет осуществлять глубокое ограничение перенапряжений.

2.6 Защита передвижных трансформаторных подстанций и распределительных устройств Открытые распределительные устройства (ОРУ) и передвижные трансформаторные подстанции напряжением 35/6−10 кВ с трансформаторами единичной мощностью 1600 кВ-А и более в районах с числом грозовых часов в году более 20 должны иметь защиту от прямых ударов молнии. Такая защита не требуется для ПКТП 35/6−10 кВ с трансформаторами единичной мощностью менее 1600 кВ-А независимо от числа грозовых часов в году, а также для всех ОРУ и подстанций напряжением 35/6−10 кВ в районах с числом грозовых часов в году не более 20.

Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях ненагруженных электродвигателей и трансформаторов конденсаторных установок при дуговых замыканиях на землю в сетях с изолированной и с компенсированной нейтралью. Резонансные перенапряжения могут существовать длительное время, пока не изменятся условия, при которых возник резонанс или феррорезонанс.

Перенапряжения на электродвигателях рассматриваются как наложение высокочастотных составляющих на напряжение рабочей частоты. Они могут быть разбиты на две группы; перенапряжения, возникающие в результате длительной работы сетей с изолированной или с неизолированной нейтралью в несимметричных режимах с одной заземленной фазой, и перенапряжения при неодновременном включении и отключении фаз электродвигателей при АПВ или АВР.

Работа высоковольтных электродвигателей в сетях с изолированной нейтралью, наличие неодновременностн включения и отключения контактов включателя в процессе коммутаций — создают условия для возникновения свободной составляющей колебаний в системе кабель—электродвигатель с частотой 10—15 кГц.

Перенапряжения при включения электродвигателей определяются временный разбросом включения фаз выключателя. Наихудшие условия возникают когда включение происходит в режиме противофазы напряжений сети и электродвигателя при запаздывании включения фаз на полпериода колебаний системы кабель — электродвигатель.

2.7 Защита вращающихся электрических машин

Защита от атмосферных перенапряжений для электрифицированных агрегатов, отключаемых во время грозы, не требуется. Защита питающихся по гибкий кабелям одноковшовых экскаваторов, не отключаемых при грозе, от атмосферных перенапряжений, должна выполняться комплектом вентильных разрядников.

Защита вращающихся электрических машин (насосов и землесосов, установок гидромеханизации, насосов водоотливных установок и т. п.), присоединенных к ВЛ напряжением 6—10 кВ непосредственно или через короткие (до 50 м) кабельные вставки, должна осуществляться с учетом грозовой активности к мощности двигателей.

В районах с сильной грозовой активностью, но при суммарной мощности двигателей менее 1000 кВт, а также в районах с умеренной и слабой грозовой активностью и суммарной мощностью двигателей 3000 кВт и более рекомендуется выполнять защиту по упрощенной схеме .

В районах с умеренной и слабой грозовой активностью при суммарной мощности двигателей менее 3000 кВт защита может выполняться без установки защитных емкостей.

Двигатели напряжением до 1000 В, присоединенные непосредственно к БЛ, специальной защиты не требуют, если длина ВЛ, питающей двигатели, не превышает 500 м. При большей длине ВЛ на концевой опоре необидно устанавливать искровой разрядник с зазором 7—10 мм.

2.8 Выбор средств защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений Вентильные разрядники выбирают, исходя из номинального напряжения защищаемого электрооборудования, уровня электрической прочности его изоляции и наибольшего возможного напряжения частотой 50 Гц между проводом и землей в месте присоединения разрядника к сети. Номинальное напряжение вентильного разрядника должно соответствовать номинальному напряжению сети, на которой он устанавливается. Серия и тип вентильных разрядников должны соответствовать назначению разрядников по виду защищаемого оборудования.

Трубчатые разрядники предназначаются для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции линии электропередачи — в совокупности с другими средствами защиты ~ - изоляции электрических машин и электрооборудования станций и подстанций. Отечественной промышленностью на напряжение 3−35кВ выпускаются трубчатые разрядники серий: РТФ — разрядник трубчатый фибробакелитовый и РТВ — разрядник трубчатый винипластовый .

В обозначении разрядников в числителе указывается номинальное напряжение кВ, в знаменателе — нижний и верхний пределы отключаемых токов кА.

При выборе трубчатых разрядников для установки в электрическую сеть необходимо учитывать:

— номинальное напряжение сети;

— ток короткого замыкания (к.з.) в точке сети, куда предполагается установить трубчатый разрядник;

— режим работы нейтрали сети, где будет работать выбираемый разрядник (в зависимости от режима нейтрали принимается расчетный ток к.з.);

— разрядные характеристики защищаемой изоляции.

Верхний предел обрываемого разрядником сопровождающего тока должен быть не менее максимального эффективного значения тока к.з. в данной точке сети (с учетом апериодической составляющей), а нижний предел — не больше минимального возможного в данной точке сети тока к.з. (без учета апериодической составляющей).

Максимальный ток к.з. определяется для наиболее неблагоприятной возможной схемы работы сети как действующее значение тока к.з. в первый полупериод с учетом апериодической составляющей, для чего действующее значение симметричной составляющей за первый полупериод умножают на 1,3. Минимальный сопровождающий ток определяется так же, но без учета апериодической составляющей.

Трубчатые разрядники необходимо выбирать так, чтобы значение тока к.з. было ближе к верхнему пределу обрываемых разрядником токов, поскольку в процессе эксплуатации внутренний диаметр разрядника увеличивается из-за выгорания трубки и весь диапазон отключаемых токов смешается в сторону больших значений. Для сети с изолированной нейтралью трубчатые разрядники выбирают по току двухили трехфазного к.з. на землю.

При выборе трубчатых разрядников для сети с изолированной нейтралью следует иметь в: виду, что весьма малые токи, соответствующие токам однофазного замыкания на землю, гасятся разрядниками, хотя это и не указано в их паспортных данных. Разрядники на 35 кВ отключают емкостные тока до 15 А, а разрядники на 6 и 10 кВ — до 80—90 А. Ток к.з. проходящий через трубчатые разрядники во время их работы, может ограничиваться сопротивлением их заземления настолько, что он окажется ниже нижнего предела, указанного в паспорте разрядника.

Места перехода с ВЛ на кабельную линию защищают одним комплектом трубчатых разрядников, устанавливаемых на опоре перехода. Кабельные вставки должны быть защищены с обеих сторон трубчатыми разрядниками. В местах перехода с деревянных опор на железобетонные и металлические трубчатые разрядники устанавливают на первых железобетонных или металлических опорах.

Для защиты от атмосферных перенапряжений на стационарных и передвижных контактных и питающих сетях должны применяться вентильные и трубчатые разрядники.

Вывод: В разделе Электроснабжение и электрооборудование предприятия проанализирована система электроснабжения АО «Костанайские минералы», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго».

3. СТРУКТУРА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

3.1 Структура и технические средства управления производства На щитах и пультах операторной размещены многочисленные средства отображения информации; мнемосхема со световой аварийной и технологической сигнализацией, звуковые сигнализаторы, индикаторы, алфавитно-цифровые печатающие устройства, дисплеи, регистрирующие и показывающие вторичные приборы. Кроме того, в операторской находятся средства регулирования, программно-логического управления, защиты и блокировки. Они могут быть выполнены в традиционном исполнении или же в виде микропроцессорных контроллеров, на которые возлагается определённые функции управления процессом. На щитах и пультах помещены и органы управления, с помощью которых человек может непосредственно вмешиваться в процесс. Управление технологическим процессом с помощью АСУТП осуществляется следующим образом.

Устройства регулирования и управления автоматически поддерживают нормальный технологический режим процесса. Оперативный технологический персонал ТОУ (операторы, начальник установки, начальник смены) получает текущие оперативные данные от чувствительных элементов с помощью приборов, индикаторов и сигнализаторов, а также развёрнутую обратную информацию от информационной под системы АСУТП через пульты и дисплеи и принтеры. На основании получаемой информации технологический персонал анализирует ход процесса.

Оперативный технологический персонал при управлении технологическим объектом использует управляющую подсистему АСУТП, которая исходя из заданного критерия управления, выясняет, достигается ли цель управления.

Если цель не достигается, то управляющая подсистема определяет, как не обходимо изменить технологический режим, т. е. каковы должны быть управляющие воздействия. В зависимости от режимов работы АСУТП рассчитанные значения могут реализовать в виде рекомендации оператору, путем изменения установок регуляторов, непосредственно через исполнительные механизмы.

Эксплуатация вычислительной техники и комплекса преобразователей осуществляются эксплуатационным персоналом АСУТП.

Связь данной АСУТП с другими АСУ (с АСУ следующего и предыдущего по ходу обрабатываемого сырья технологических процессов, с АСОДУ — автоматизированной системой оперативно-диспетчерского управления, с АСУ предприятия) осуществляется с помощью специальных устройств связи.

Горно-транспортное предприятие представляет собой сложный технологический комплекс, состоящий из отдельных технологических звеньев, работа которых должна быть четкой и согласованной.

Для решения этой задачи проектом предусматривается диспетчерская служба, которая координирует работу в целях улучшения организации производства, рационального использования карьерного оборудования, увеличение пропускной способности транспортных звеньев. Эффективность диспетчерской службы зависит от правильного выбора структуры и средств диспетчеризации.

Отечественная и зарубежная практика показала, что целесообразнее автоматизировать работу различных установок, чем управлять ими централизованно с диспетчерского пункта. Если же автоматизация какой-либо установки невозможна, то управлять ею должны операторы, находящиеся непосредственно у механизмов.

Диспетчерская служба увязывает деятельность всех участков и служб между собой и другими цехами рудоуправления. Она создает условия для централизованной гибкой маневренности всеми имеющимися в рудоуправлении ресурсами в целях наиболее эффективного их использования для быстрого оказания участкам необходимой помощи и предупреждения отклонений от установленных оперативных графиков.

Проектом предусматривается трехступенчатая диспетчерская связь:

— горный диспетчер;

— транспортный диспетчер;

— энергодиспетчер.

Горный диспетчер рудника согласовывает работу отдельных звеньев карьера. В обязанности горного диспетчера входит:

1. контроль за нормами режимов работы карьера; регулирование взаимоотношений между участками и службами;

2. учет произведенной за смену работы;

3. оказание помощи и контроля за своевременным устранением

аварий.

Транспортный диспетчер осуществляет оперативное управление автомобильным и железнодорожным транспортом в карьере.

Энергодиспетчер следит за обеспечением энергией горного оборудования, осуществляет оперативные включения и отключения электроприемников, воздушных линий, подстанций.

Энергодиспетчер и транспортный диспетчер в своей работе подчиняются горному диспетчеру.

Связь на карьере является техническим средством управления открытыми горными работами. На карьере проектом предусматривается следующие виды связи:

— связь горного диспетчера;

— связь транспортного диспетчера;

— административно-хозяйственная связь;

Административно — хозяйственная связь объединяет управление карьера с цехами, отделами службами, предприятиями. Все цеха, участки, отделы рудоуправления и главные специалисты подключены к АТС промзоны.

Оперативно-диспетчерская связь с производственными участками, отделами, бригадами осуществляется следующими видами: телефонная связь, громкоговорящая связь, радиосвязь.

Прямая телефонная связь с начальниками участков, цехов, отделов и главными специалистами осуществляется через коммутатор «Псков-2», «Миг».

Связь диспетчера с вскрышными, добычными и отвальными участками осуществляется радиостанцией типа «KENWOOD».

Для связи диспетчера с машинистами локомотивов осуществляется с помощью радиостанции «Недра».

Связь с аварийными бригадами и дежурными механиками осуществляется с помощью малогабаритных носимых радиостанций типа «KENWOOD».

Помимо АСОДУ (автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления) в АО «Костанайские минералы» внедрена система автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ. Внедрение систем автоматизированного проектирования позволяет получить значительный экономический эффект, который достигается как в сфере производства, так и в сфере проектирования. Система дает возможность оперативной корректировки проектных и плановых решений при изменении исходных данных и при необходимости оценки новых вариантов.

ИГД им. Д. А. Кунаева разработал для АО «Костанайские минералы» и внедрил программно-технический комплекс «Система автоматизированного сбора информации об основных показателях горно-траспортного комплекса карьера на основе спутниковой навигации», разработал программное обеспечение для подсчета запасов руды на основе базы данных геологической информации по материалам детальной и эксплуатационной разведок, создали методику картирования месторождения по технологическим показателям при обогащении. Таким образом, создана методическая основа для разработки автоматизированной технологии геолого-технологического моделирования Джетыгаринского месторождения; формирование и внедрение баз данных маркшейдерской информации; решение основных маркшейдерских задач с графической интеграцией результатов; операции с поверхностями; определение площадей и объемов объектов в заданных контурах; определение горной массы и погашенных запасов полезного ископаемого.

Для электронного информационного обмена между управлением и подразделениями предприятия были созданы сетевые структуры в подразделениях и коммутационный узел на промзоне. Этот узел играет роль связующего звена между всеми доменами сетевой структуры предприятия.

Технические каналы передачи данных реализованы на SHDSL и беспроводной технологии, этот выбор обусловлен рельефом местности и соотношением цена — производительность. Аппаратно реализован на коммутаторах и маршрутизаторах CISCO, SHDSL модемах TELINDUS и беспроводных мостах VIP 110−24.

Таким образом, на сегодняшний день на АО «Костанайские минералы» реализована разветвленная сетевая инфраструктура, позволяющая производить информационный обмен в различных режимах, в которую и будет включена система автоматизированного учета электроэнергии.

3.2. Организация и строение АСКУЭ Первой АСКУЭ можно считать информационно-измерительную систему электроэнергии ИИСЭ-1−48. В этих системах для измерения электрической энергии использовались электроиндукционные счетчики и устройства формирования импульсов, выходные сигналы которых поступали на входы устройств сбора данных. Последние представляли собой контроллеры, построенные на основе стандарта КАМАК, и выполняли функцию электронных сумматоров. Система ИИСЭ нашла широкое применение в промышленности, а заложенные в ней системные и архитектурные решения были использованы во многих отечественных АСКУЭ.

Волна компьютеризации привела к появлению и быстрой смене новых поколений АСКУЭ. Изменилась сама технология учета энергоресурсов: она становилась информационной. Информационные технологии вторглись в приборы учета электроэнергии, что привело к появлению микропроцессорных многофункциональных счетчиков электрической энергии и мощности, в которых используются измерительные СБИС и мощные микроконтроллеры с большим объемом памяти для хранения данных учета. В течение 90-х годов происходила достаточно быстрая смена поколений АСКУЭ, что отражало общую тенденцию появления более коротких (2−3 года) жизненных циклов в разработке микросхем и программного обеспечения. Из таблицы 1, в которой представлена классификация АСКУЭ с точки зрения совокупности наиболее характерных признаков, определяющих разбиение этого класса автоматизированных систем на основные типы, которые условно можно отнести к отдельным поколениям систем АСКУЭ, видно, что за последние годы каждые пять лет, происходит смена поколений АСКУЭ.

Таблица 1

Классификация АСКУЭ

Варианты организации и построения АСКУЭ систем учета электроэнергии следующие:

1. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт.

Это наиболее простой вариант организации АСКУЭ. Счетчики не объединены между собой. Между счетчиками и центром сбора данных нет связи. Все счетчики опрашиваются последовательно при обходе счетчиков оператором. Опрос производится через оптический порт с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. На компьютере центра сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную базу данных (БД). Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков. Для максимальной экономии средств на создание АСКУЭ в этом варианте роль центра сбора данных можно возложить на переносной компьютер. Недостатками данного способа организации АСКУЭ является большая трудоемкость сбора данных со счетчиков и невозможность использования в системе индукционных или электронных счетчиков с импульсным выходом. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт позволяет решать следующие задачи:

— точное измерение параметров поставки/потребления;

— коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

— контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

— обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;

— диагностика полноты данных;

— описание электрических соединений объектов и их характеристик;

— диагностика счетчиков;

— поддержание единого системного времени.

2. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером Счетчики, объединенные общей шиной RS-485, или по интерфейсу «токовая петля» на мультиплексор (типа МПР-16), или устройством сбора и подготовки данных (УСПД) могут располагаться в различных распределительных устройствах и опрашиваться один или несколько раз в месяц с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. Между счетчиками и центром сбора данных нет постоянной связи. УСПД выполняет роль коммуникационного сервера.

На компьютере центра сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков.

Выделенный компьютер для центра сбора данных в этом варианте также может отсутствовать, его роль может выполнять переносной компьютер.

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков переносным компьютером через преобразователь интерфейсов, мультиплексор или модем позволяет решать следующие задачи:

— точное измерение параметров поставки/потребления;

— коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

— контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

— обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;

— диагностика полноты данных;

— описание электрических соединений объектов и их характеристик;

— диагностика счетчиков;

— поддержание единого системного времени.

3. Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков Счетчики постоянно связаны с центром сбора данных прямыми каналами связи и опрашиваются в соответствии с заданным расписанием опроса. Первичная информация со счетчиков записывается в БД. Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем компьютера центра сбора данных. В качестве компьютера центра сбора данных используется локальная ПЭВМ. На ней же происходит обработка данных и ведение БД. В зависимости от количества пользователей, количества счетчиков и интервалов их профиля, квалификации пользователей, сложности математической обработки и т. д. локальная БД может функционировать либо под MS Access, либо под СУБД ORACLE8.X. Сбор данных в БД происходит периодически с заданными интервалами.

Организация АСКУЭ с проведением автоматического опроса счетчиков локальным центром сбора и обработки данных позволяет решать следующие задачи:

— точное измерение параметров поставки/потребления;

— комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

— контроль энергопотребления и параметров качества электроэнергии (ПКЭ) по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5 минут, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

— обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии и контролю ПКЭ;

— фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов;

— сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений;

— диагностика полноты данных;

— описание электрических соединений объектов и их характеристик;

— параметризация коммуникаций и характеристик опроса;

— диагностика системы;

— поддержание единого системного времени.

4. Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы, приведена на рисунке 3.

Основная часть счетчиков постоянно связана с центрами сбора данных первого уровня прямыми каналами связи и опрашивается в соответствии с заданным расписанием опроса, как в третьем способе организации АСКУЭ. Между некоторыми счетчиками и центром сбора данных первого уровня может не быть постоянной связи, они могут опрашиваться с помощью переносного компьютера, как во втором способе организации АСКУЭ.

3.3 Особенности использования АСКУЭ Система предназначена для построения автоматизированной системы коммерческого и технического учета пара, воды, газов, расхода тепла с паром и водой, расхода электроэнергии. Кроме того, система позволяет вести оперативный контроль технологических параметров: давления, температуры, мощности, мгновенных значений расхода энергоносителей и их тепловой энергии на предприятиях промышленности, энергетики, транспорта.

Согласно статистике, приведенной представителем Госстандарта России Геннадием Ворониным, в России в настоящий момент эксплуатируется более миллиона различных средств измерения. За один только 2006 год было зарегистрировано свыше полутора тысяч новых типов средств измерений. То есть сейчас уместно говорить о существовании специфической среды — мир измерений. Исходя из этого, встает глобальный вопрос — как объединить все источники измерения в некую систему для осуществления надежного контроля и учета различных физических компонентов, в том числе и энергоресурсов.

Переход на рыночные методы управления экономики предъявляет жесткие требования к достоверности и оперативности учета энергоресурсов. Эти требования могут быть удовлетворенны только путем создания автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ), естественно созданных на базе современных средств вычислительной техники, высокоточного оборудования для измерения и передачи информации.

Использование в составе АСКУЭ персональных компьютеров (ПК) со специализированным программным обеспечением (ПО) придает этим системам дополнительную гибкость и актуальность в применении. Помимо решения основной задачи по обеспечению функционирования АСКУЭ, эти ПК могут обеспечивать решение целого ряда прикладных, не менее важных задач, а именно:

— задачи по оценке состояния систем потребления энергоресурсов,

— задачи по достоверизации измерений и отдельных составляющих и всего комплекса в целом,

— своевременно выявлять потери и области нецелесообразного расходования тех или иных ресурсных компонентов и своевременной локализации мест этих потерь.

Внедрение системы является эффективной базой для проведения энергосберегающих мероприятий.

Задачи АКУЭ как измерительной системы: основной целью учета энергоресурсов является получения достоверной информации о количестве полученных от поставщика тех или иных энергоносителей (или каких либо расходных веществ) с тем, чтобы точно рассчитать или спрогнозировать объемы затрат (денежных средств), требуемых конкретному производству для оптимизации своих ресурсов, грамотного планирования своих производственных и общехозяйственных перспектив. Эта информация позволяет:

а) производить финансовые расчеты между участниками рынка;

б) управлять режимами энергоресурсного потребления;

в) определять и прогнозировать все составляющие баланса энергоресурсов: выработка (поставка), отпуск, потери и т. п.;

г) осуществлять финансовые оценки процессов производства, передачи и распределения энергоносителей;

д) контролировать техническое состояние систем энергоресурсов в технологических установках потребителя и их соответствие требованиям нормативно-технических документов.

Цель создания системы достигается выполнением функций:

— организации автоматизированного сбора, обработки и хранения коммерческой информации, привязанной к единому астрономическому времени;

— организации автоматизированного сбора, обработки хранения технической информации о приращениях перетоков электрической энергии, служащей для контроля достоверности коммерческой информации, актуализации расчетной модели и для решения других задач;

— организации автоматизированного сбора, обработки хранения вспомогательной информации («журналы событий» счетчиков электрической энергии и УСПД), необходимой для технического контроля состояния измерительных комплексов средств коммерческого учета;

— контроля достоверности поступающей коммерческой информации, основанного как на критериях избыточности данных, так и на других принципах;

— технического контроля состояния измерительных комплексов средств коммерческого учета с помощью вспомогательной информации;

— анализа качества электроэнергии с помощью параметров и средств обработки, регламентируемых действующими нормативными документами;

— организации и поддержки базы данных о схеме расстановки измерительных комплексов средств коммерческого учета на оптовом рынке, т. е. об их соответствии конкретным энергообъектам и принадлежности этих энергообъектов соответствующим субъектам рынка (функция необходима для привязки схемы расстановки средств расстановки коммерческой наблюдаемости к расчетной схеме определения объектов поставки и равновесных цен);

— организации и поддержки базы данных нормативно-справочной информации (НСИ) по техническим характеристикам эксплуатируемых измерительных комплексов средств коммерческого учета АСКУЭ уровней субъектов рынка, ОКУ и Региональных центров сбора информации;

— сведения системы балансов оптового рынка;

— определения фактических погрешностей измерительных каналов и АСКУЭ на основании текущих среднечасовых режимов оборота электроэнергии на рынке;

— организации эффективного администрирования базами данных, принятых от измерительных комплексов средств коммерческого и технического учета, и поступивших для технического контроля;

— организации удобного доступа пользователей к коммерческой и технической информации;

— администрирования технических средств системы сбора информации.

По учету неэлектрических энергоносителей:

— отображение технологических параметров: давления, температуры и расходов;

— расчет и отображение потребление (выработки) энергоносителей в заданные интервалы времени (час, сутки, месяц, год); давление, температуры, уровней и др.;

— расчет и отображение средних значений технологических параметров;

— коррекция расходов энергоносителей по температуре и давлению, а также расчет тепловой энергии;

— в случае использовании диафрагмы, расчет и отображение расходов энергоносителей по действующим ГОСТ 8.563.1−3-97;

— формирование и выдача необходимых рапортов и форм отчетной документации;

— отражение всех контролируемых параметров в виде гистограмм.

Контроль достоверности учета энергоресурсов достигается за счет ежемесячного составления баланса поступивших и отпущенных энергоресурсов с учетом потерь. Баланс составляется на основе показаний ряда счетчиков, которые снимаются в 24 часа местного времени последних суток каждого месяца. Принятая в настоящее время система ручной записи показаний счетчиков малоэффективна и дает дополнительные погрешности при расчете баланса, особенно если число контролируемых счетчиков довольно значительно.

Внедрение АСКУЭ дает возможность:

а) оперативно контролировать и анализировать режимы потребления энергоресурсов;

б) осуществлять оптимальное управление потребляющими системами внутри предприятий или иной структуры;

в) собирать и формировать банк данных отдельных энергообъектов.

С метрологической точки зрения АСКУЭ представляет собой специфический тип измерительной системы, которая реализует процесс измерения и обеспечивает автоматическое получение результатов измерений в удобной для Заказчика форме.

3.4 Технические средства АСКУЭ и их технические характеристики В дипломном проекте предлагается модернизировать автоматизированную систему контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Производители предлагают разнообразные по конфигурации и конструктивному исполнению и функциональным возможностям информационо-измерительные комплексы технических средств (КТС).

Несмотря на стремление создателей КТС придать комплексам универсальность, они характеризуются определенным ограничением размеров базы данных (БД) и жесткой структуры ее заполнения. Ограничения БД по размерам может быть снято не сложной доработкой программного обеспечения (ПО) и применения более мощного компьютера.

Каждому счетчику представленному АСКУЭ, выделен нумерованный канал-строка для записи сведений (например, паспортные характеристики счетчика, трансформаторов тока и напряжения) и регистрируемого расхода электроэнергии. Другая часть БД также имеет строчное построение, но служит для определения суммарного электропотребления по показания счетчиков нескольких присоединений.

Одним из способов преодоления функциональной ограниченности ПО типовых комплексов, которая сдерживала дальнейшее развитие АСКУЭ, заключается в изменении структуры учетной системы. Для этого верхний уровень иерархии типовой АСКУЭ дополняется еще одной (ВК БД) предназначенной для ведения единой БД. Создание станции не требует специальной техники. Функции ВК БД может выполнять обычный офисный персональный компьютер (ПК) (системные требования: Pentium 150, 16 Mb RAM, OC Windows 98). При наличии объединяющего сервера информационно — измерительный комплекс технических средств АСКУЭ приобретает следующий вид, представленный на рисунке 5.

Рисунок 5. Информационно-измерительный комплекс Нижний (полевой) уровень АСКУЭ образуют счетчики электрической энергии и импульсным выходным сигналом. [7]

Средний (контроллерный) уровень занимают устройства сбора и передачи данных (УСПД), размещенные на подстанции и принимающие сигналы от счетчиков в импульсном или аналоговом виде. Все УСПД объединены локальной вычислительной сетью (ЛВС) в которую введена рабочая станция СВК БД, третьего (верхнего) уровня завершающая формирование второго уровня АСКУЭ. В туже сеть включены автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов, занимающихся планированием, расчетам, анализом электропотреблением. Размеры БД в ВК БД 2Gb (без сжатия).

Рисунок 6. Верхний и диспетчерский уровни АСКУЭ Верхний и диспетчерский уровни представлены схемой информационной сети на рисунке 6. [8]

Краткая характеристика основных компонентов системы:

— электронные счетчики электроэнергии ЕвроАЛЬФА класса 0.5, измеряющие активную и реактивную электроэнергии в одном направлении с записью профиля нагрузки в память счетчика. Счетчики оснащены платой последовательного интерфейса RS485 (до 1200 м), предназначены для высокоточного коммерческого и технического учёта;

— МПР-16−2М предназначены для преобразования интерфейсов RS232 и/или RS422/RS485 в ИРПС с мультиплексированием на 16 каналов и возможностью каскадного включения;

— УСПД серии RTU-325 предназначены для автоматического сбора, обработки, хранения данных со счётчиков и передачи информации по телекоммуникационным каналам на верхний уровень АСКУЭ;

— АРМ АСКУЭ — автоматизированные рабочие места на базе персональных компьютеров с программным обеспечением SCADA;

— BACK-PRO — источник бесперебойного электропитания компьютера АРМ. Необходим для корректного завершения работы программного обеспечения АРМ при авариях в электропитании;

— инженерный пульт — переносной компьютер для наладочных и сервисных работ с программным обеспечением AlphaPlus-E;

Кроме основного оборудования используются некоторые вспомогательные технические средства — преобразователи интерфейсов и т. п., а также кабельная продукция.

На нижнем уровне системы учета установлены микропроцессорные счетчики ЕвроАЛЬФА (производитель ООО «СП АББ ВЭИ Метроник»). Многофункциональный микропроцессорный счетчик электрической типа ЕвроАЛЬФА, классов точности 0,2; 0,5; 1,0. предназначен для учета активной и реактивной энергии и мощности в цепях переменного тока, а также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электрической энергии для передачи измеренных, вычислительных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии.

Результаты измерений получаются путем вычисления выходных сигналов тока и напряжения микропроцессорной схемой основной платы счетчика. Установка дополнительных плат, в зависимости от модификации, позволяет расширить возможности счетчика. Измеренные данные и другая информация отображается на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ).

Применение ПО ALPHAPLUS_E позволяет создание и модификацию программ для нужной конфигурации счетчика, программирование, диагностирование и коммерческое чтение данных, вести журнал связей и выполнять другие задачи. При этом связь компьютера со счетчиком на месте может обеспечиваться с помощью оптического преобразователя через оптический порт.

Счетчики имеют возможность измерять и отображать некоторые параметры энергосистемы: фазные токи и напряжения, частоту сети, коэффициент мощности трехфазной сети и пофазно.

Расширенный объем памяти до 128 Kb на дополнительной плате позволяет значительно расширить глубину записи данных графика нагрузки.

Возможность измерения активной и реактивной энергии и мощности, наличие режима многотарифности, учет и глубина графика нагрузки, наличие дополнительных плат определяется модификацией счетчика.

Многофункциональный микропроцессорный счетчик э/э типа ЕвроАЛЬФА, классов точности 0,2; 0,5 и 1,0 предназначен для учета активной или активно-реактивной энергии в трехфазных цепях переменного тока, а также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета э/э (АСКУЭ) для передачи измеренных и вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению э/э.

Для построения систем АСКУЭ на базе счетчиков ЕвроАЛЬФА могут использоваться интерфейсы (импульсные выходы, ИРПС, RS-232, RS-422/485). Счетчики имеют современный безопасный корпус, позволяющий проводить установку практически в любой электрический шкаф, используя стандартное расположение монтажных отверстий.

Результаты измерений получаются путем обработки и вычисления входных сигналов тока и напряжения микропроцессорной схемой основной платы счетчика. Применения ПО ALPHAPLUS_E позволяет производить создание и модификацию программ для нужной конфигурации счетчика, программирование, диагностическое и коммерческое чтение данных.

Рисунок 7. Электронный счетчик ЕвроАЛЬФА Возможность изменения активной и реактивной э/э и мощности, наличие режима многотарифности, учет и глубина графика нагрузки, наличие дополнительных плат определяется модификацией счетчика.

Жидкокристаллический индикатор.

Жидкокристаллический дисплей используется для отображения измеренных величин или других вспомогательных данных. Для измеряемых величин используются семь разрядов ЖКИ.

Конструкция дисплея:

Индикатор активной энергии.

Индикатор наличия напряжения.

Индикатор отсутствия/наличия ошибки.

Индикатор расчета энергии по первичной стороне.

Индикатор нажатия кнопки.

Индикатор реактивной энергии.

Индикатор действующего тарифа.

Индикатор вспомогательного режима работы дисплея.

Индикатор отсутствия/наличия нагрузки.

Индикатор измеряемой энергии.

В нормальном режиме на дисплее отображается следующая информация: измеряемые величины, действующий тариф, наличие фазных напряжений, символ OK или Error, отсутствие/наличие нагрузки, вид измеряемой энергии (активная, реактивная), символ измерения по первичной стороне (для счетчиков трансформаторного включения).

Измеряемые величины отображаются последовательно в течении определенного времени, обычно равного 6 секундам. Нажатие кнопки SCROLL (или подсветка светочувствительного элемента SCROLL, например фонариком) замораживает «прокрутку» показаний, при повторном нажатии отображается следующая величина и далее «прокрутка» осуществляется в ручном режиме.

При измерении по вторичной стороне отображение энергии производится в kWh (kvarh) с одним знаком после запятой.

При измерении по первичной стороне с учетом коэффициентов трансформации отображение величин производится следующим образом: Во вспомогательном режиме количество знаков после запятой больше на единицу.

Для многотарифных счетчиков энергия отображается вместе с индикатором тарифа 7, при этом действующий тариф индицируется миганием индикатора, например Т1 для первого тарифа.

Стрелки индикатора нагрузки 9 начинают вращаться, как только ток нагрузки превысит порог чувствительности счетчика. Если ток нагрузки меньше этой величины, то индикатор светится постоянно (стрелки неподвижны).

Основные элементы счетчика ЕвроАЛЬФА. Электронные элементы счетчика расположены на одной основной печатной плате с планарно-поверхностным и навесным монтажом. На печатной плате установлены следующие компоненты: трехфазный источник питания, резистивные делители напряжения, нагрузочные резисторы для трех датчиков тока, кварцевый генератор мегагерцового диапазона, измерительная СБИС, микроконтроллер, схема сброса, память EEPROM, импульсный индикатор LED, жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Структурная схема счетчика приведена на рисунке 8.

Рисунок 8. Структурная схема счетчика ЕвроАЛЬФА Токи и напряжения в линии переменного тока измеряются при помощи специальных датчиков тока и резистивных делителей напряжения.

Измерительный процессор. В счетчиках ЕвроАЛЬФА используется такая же микропроцессорная схема измерения, как и многофункциональных счетчиков АЛЬФА.

Измеренные величины вычисляются путем умножения сигналов, поступивших с датчиков напряжения и тока с помощью измерительной СБИС. СБИС содержит программируемый цифровой сигнальный процессор с тремя встроенными аналого-цифровыми преобразователями.

Микроконтроллер вычисляет интегрированные значения, обрабатывая сигналы активной и реактивной энергии и, кроме того, обеспечивает фиксацию отсутствия фазных напряжений.

Все необходимые данные для обеспечения достоверности результатов многотарифных вычислений содержатся в памяти EEPROM. Эти данные включают: конфигурацию, постоянные, активную энергию по тарифам и суммарная энергия (kWh), реактивная по тарифам и суммарная энергия (kvarh).

Выводы:

Основные параметры, на которых был обоснован выбор счетчиков ЕвроАЛЬФА следующие:

Точность. Счетчик ЕвроАЛЬФА удовлетворяют и превосходят требования, содержащихся в основных государственных стандартах для классов 0,5. Электронные устройства счетчика измеряют и индуцируют потребленную/выданную э/э и мощность с требуемой точностью в широком диапазоне изменения токов, напряжений, коэффициентов мощности и температуры окружающей среды.

Надежность. Счетчик ЕвроАЛЬФА является полностью электронным. В отличии от электрических счетчиков он не имеет движущихся частей, что повышает эксплуатационную надежность прибора и обеспечивает его многолетнюю работу. В схеме используется энергонезависимая память EEPROM и оперативная память (RAM).

Гибкость. Счетчик ЕвроАЛЬФА легко адаптируется к различным требованиям по учету э/э. Он обеспечивает широкий диапазон многотарифных функций, что позволяет вводить необходимые расписания тарифных зон с учетом типов дней и сезонов.

Доступная цена. За последние десять лет парк электронных счетчиков существенно расширился, причем покупатели все больше отдают предпочтение этим надежным и пригодным для эксплуатации на десятки лет без обслуживания и ремонта счетчикам. В настоящее время их цена по сравнению с аналогичными приборами электромеханических на 30% выше и имеет тенденцию к постоянному снижению.

16-канальный мультиплексор-расширитель МПР-16−2M предназначен для создания систем АСКУЭ на базе счетчиков электроэнергии семейства АЛЬФА и преобразования уровней сигналов различных интерфейсов и может устанавливаться на коммунальных и промышленных объектах.

Мультиплексор содержит:

— преобразователь сигналов интерфейса RS232 в сигналы интерфейсов ИРПС и RS422/485 и обратно с гальванической развязкой;

— преобразователь сигналов интерфейса RS422/485 в сигналы интерфейсов ИПРС и RS422/485 и обратно с гальванической развязкой.

Каждый МПР позволяет подключать на общие шины «запись/чтение» до 16-ти счетчиков семейства АЛЬФА через интерфейс ИРПС «токовая петля», и объединять до 16-ти мультиплексоров через интерфейс RS422/485. Передача информации от счетчиков на персональный компьютер может осуществляться по интерфейсу RS232 от МПР-16−2(М) через нуль-модемный кабель, на расстояние до 15 м., или по интерфейсу RS422/485 на расстояние не более 1,2 км. Передачу информации от счетчиков на расстояния свыше 1,2 км следует производить через телефонный модем, подключаемый к разъему интерфейса RS232 МПР-16−2(М), причем используется только один модем на всю объединенную группу мультиплексоров.

Одновременное присутствие линий связи всех счетчиков на общих шинах увеличивает эффект влияния помех на качество приема или передачи информации счетчик-мультиплексор‚ что в ряде случаев делает практически невозможным обмен информацией между этими устройствами. Для уменьшения влияния различных помех на каналы связи в МПР-16−2(М) введена функция по канальной коммутации, обеспечивающая подключение в данный момент времени к общим шинам мультиплексора только одного опрашиваемого счетчика со своими линиями связи.

Технические характеристики 16-канального мультиплексора — расширителя МПР-16−2M приведены в таблице 4.

Таблица 4

Технические характеристики мультиплексора — расширителя

Конструктивное отличие МПР-16−2(М) от предыдущих модификаций

МПР-16 заключается в наличии дополнительной платы с микроконтроллером (РК)‚ которая и обеспечивает коммутацию каналов мультиплексора.

Мультиплексор состоит из следующих функциональных блоков:

— узел интерфейса RS232;

— узел интерфейса ИРПС «токовая петля»;

— 2 канала интерфейса RS422/485;

— блок по канальной коммутации (РК);

— ключи конфигурации SW1(плата МПР), П1 и П2 (плата PK);

— источник питания.

Структурная схема мультиплексора представлена на рисунке 9.

Рисунок 9. Структурная схема мультиплексора Сигналы RS232 через разъем X4 поступают на драйвер узла интерфейса RS232 и далее через элементы гальванической развязки и ключи конфигурации подаются на 16 канальный узел интерфейса ИРПС и блок поканальной коммутации (РК).

Узел интерфейса ИРПС «токовая петля» (разъемы X5, X6) содержит 16 идентичных каналов, каждый из которых включает в себя источники тока приемника и передатчика. Все каналы приемников интерфейса объединяются в общую шину «чтение», а каналы передатчиков в общую шину «запись». Обобщенные шины «чтение/запись» нормализуются в сигналы уровня CMOS-логики и поступают на ключи конфигурации. Управление состоянием каналов (on/off) осуществляется блоком РК. Два канала интерфейса RS422/485 включают в себя драйверы уровня, элементы гальванической развязки и узел арбитража потока данных. Канал интерфейса «slave» (разъем Х2) предназначен для подключения счетчиков или мультиплексоров (в случае объединения нескольких мультиплексоров каскадом в одну группу). Второй канал интерфейса «host» (разъем Х3) предназначен для подключения к устройству сбора данных или объединения нескольких «ведомых» мультиплексоров в одну группу при параллельной схеме соединений.

Блок РК осуществляет функцию разделения каналов и реализован на базе микроконтроллера. Блок поддерживает два режима работы:

— основной — подключение канала производится по команде коммуканикационного протокола АВВ «who are you». В этом режиме блок прослушивает через свой канал UART команды, выдаваемые системой опроса на мультиплексор. В режиме сеанса связи определяется связной номер опрашиваемого счетчика и открывается канал мультиплексора, номер которого равен связному номеру счетчика, при этом все остальные каналы отключаются. После окончания сессии обмена все каналы переводятся в состояние «off».

— пассивный — подключены все каналы мультиплексора. Режим по канальной коммутации отключен.

Ключи конфигурации SW1 (плата МПР), П1 и П2 (блок РК) представляют собой DIP-переключатели предназначенные для задания различных режимов работы МПР и блока РК. Положения ключей при задании режимов работы мультиплексора представлены в таблице 5.

Источник питания (ИП) мультиплексора состоит из трансформатора напряжения, выпрямителей и параметрических стабилизаторов. ИП осуществляет питание интерфейсов и внутренней схемы МПР по пяти гальванически развязанным каналам.

Таблица 5

Положения ключей при задании режимов работы мультиплексора

Мультиплексор состоит из основной электронной платы, дополнительной электронной платы (платы РК), пластмассового корпуса с крепежными ушками.

На основной плате размещены:

— источник питания мультиплексора с клеммником для подключения сети 50 Гц, 220 В (разъем Х1) и светодиодом индикации наличия питания;

— схемы интерфейсов ИРПС «токовая петля» RS 232 и RS422/485 с разъемами серии DB;

— ключи конфигурации SW1;

— специальный разъем для подключения платы РК.

Электронная плата мультиплексора помещена в прямоугольный пластиковый корпус, выполненный из ударопрочной и термохимически стойкой пластмассы. Корпус имеет крышку, основание и специальные ушки крепления его к плоскости. Все детали корпуса соединяются между собой винтами — саморезами. Разъемы интерфейсов «токовая петля» (X5, X6), RS422/485 (X2, X3) и RS232 (X4), клеммник подключения питания и светодиод индикации наличия питания, располагаются на боковых поверхностях корпуса.

Одним из самых современных и технически совершенных УСПД, соответствующим всем требованиям по организации коммерческого учета электроэнергии является УСПД RTU-325 семейства RTU-300 серийно выпускаемого компанией АББ ВЭИ Метроника. RTU-325 — это УСПД повышенной функциональности, надежности и точности, предназначенное для построения цифровых, пространственно-распределенных, проектно-компонуемых, иерархических, многофункциональных, автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии и мощности (АСКУЭ) с распределенной обработкой и хранением данных. УСПД RTU-325 обеспечивает максимальную гибкость схемы сбора, обработки, хранения и передачи данных. Измерительная информация RTU-325 в части коммерческих данных может служить основанием для проведения коммерческих расчетов между электропотребляющими и электропоставляющими организациями в соответствии с действующими договорными правилами и тарифами. УСПД может также использоваться для построения систем технического учета электроэнергии и мощности.

Функции, реализуемые УСПД RTU-325:

1. Сбор, обработка, накопление, хранение и отображение данных по электроэнергии, мощности и параметрам электросети с электросчетчиков, в том числе через каскадно-подлеченные УСПД.

2. Преобразование данных по электроэнергии и мощности, полученных от счетчиков, в именованные физические величины.

3. Подключение до 256 счетчиков, от 1 до 24 последовательных линий RS-232/RS-485.

4. Объединение измерений, полученных со счетчиков, в групповые измерения, определяемые пользователем при параметрировании УСПД.

5. Считывание со счетчиков (технического) графика нагрузки (1, 3, 5, 15, 30, 60 мин), приведение его к единым интервалам профилей счетчиков. В памяти УСПД сохраняются как технический, так и коммерческий учет потребленной и выданной активной и реактивной энергии за расчетный период для счетчиков и групп суммарно, и по тарифным зонам.

6. Хранение считанных со счетчиков и рассчитанных значений по точкам учета и группам в энергонезависимой памяти с глубиной хранения не менее (глубина хранения программируется):

— средних мощностей на технических (менее чем 30-минутных) интервалов — 2 часа,

— средних мощностей по точкам учета на коммерческих (30-минутных) интервалах — 45 суток,

— средних мощностей по группам учета на коммерческих (30-минутных) интервалах — 3 месяца,

— расход электроэнергии за месяц по каждому каналу — 18 месяцев,

— расход электроэнергии за месяц по группам — 3 года.

7. Многопользовательская, независимая передача данных по различным коммуникационным каналам, работа в сети.

8. Широкий диапазон рабочих температур — от минус 25 (40) до плюс 60 (70) єС.

9. Защитное промышленное исполнение.

10. RTU-325 выпускаются в заказных исполнениях, в зависимости от требуемого объема энергонезависимой памяти для хранения данных, набора каналов сбора и передачи данных. По специальному заказу выпускаются исполнения с расширенным диапазоном температур эксплуатации и поддержкой бесперебойного электропитания на базе внешнего аккумулятора.

Линии связи от УСПД собираются на монтажной панели, оснащенные розетками типа DB-37 F. Принципиальная схема подключения к ней специализированных вычислительных комплексов 1 и 2 (СВК 1 и СВК 2) представлена на рисунке 10. При выводе одного из комплексов в ремонт шлейфы цепей учета, подключенные к установленным платам ввода, закорачиваются штекерами типа DB-37P. СВК 1 и СВК 2 базируются на персональных компьютерах с процессорами Intel Pentium 166 MMX с ОЗУ 64 Mb. В каждом из них установлены по две одновекторные 16-канльные платы ввода НЕКМ. 426 419.002. Оба комплекса работают круглосуточно с перерывами на техобслуживание (1 раз в 6 мес.): СВК 1 — основной, данные с него в масштабе реального времени передаются в энергоснабжающую организацию (ЭСО), СВК 2 — резервный.

Рисунок 10. Принципиальная схема подключения СВК 1 и СВК 2

Локальная вычислительная сеть бюро эксплуатации АСКУЭ построена в соответствии со стандартами IEE 802.3 (Ethernet) с выделенным сервером. Рабочие станции и СВК подключены к серверу передачи данных (СПД) и к станции резервного копирования (СРК) через 16-портовый коммутатор ЛВС кабелями типа UTP категории 5. В корпоративную ЛВС ЭСО, территориальную (на n километров) от ЛВС бюро эксплуатации АСКУЭ, данные передаются по выделенной паре при помощи модемов SBNI 12−10 (производительновосибирская НПФ «Гранч») установленных в СПД. Передача данных другим потребителям информации организована через роутер типа SBIC4−14 «Гранч».

Сервер передачи данных имеет процессор Intel Pentium 3, 600 МГц, ОЗУ DIM 128 Mb, 2 винчестера по 4 Гб (или более) каждый, рекомендуется вариант с двумя накопителями для организации системы защиты от сбоя типа RAID-контроллер Fast Trak 100 для зеркалирования дисковой памяти, сетевой адаптер Ethernet 100/10 и модем для выделенной медной пары SBNI 12−10. СПД выполняет функции файлового сервера, сервера преобразования протокола и сервера приложений.

Станция резервного копирования имеет процессор Intel Pentium 3, 866 МГц, ОЗУ DIMM 256 Мb, винчестер 20 Гб, винчестер для записи/перезаписи компакт-дисков CD-WR 24 IDE. СРК является рабочим местом программиста бюро эксплуатации АСКУЭ и выполняет функции межсетевого экрана во время сеанса Ethernet.

Рабочие станции, подключенные к ЛВС бюро эксплуатации АСКУЭ, предназначены для получения документов и контроля мощности предприятия. Такая система позволяет: устанавливать параметры настройки, формировать любой вид документов с помощью программы «супергениратор документов», контролировать суточные графики потребления, передавать информацию в ЛВС для пользователей, расход электроэнергии за разные периоды времени, суммарный расход энергии за указанный месяц, квартал, год и смену, число используемого максимума нагрузки, косинус ц за разные периоды и т. д.

Перечисленная информация может быть представлена в любом виде, удобном для использования при расчетах за электропотребление, определение технико-экономических показателей системы электроснабжения предприятия с учетом функциональных производственных задач, решаемых пользователем системы. В СВК формируются суточные графики потребления электроэнергии и мощности, сводные ведомости, таблицы и т. д.

Так как в системе АКУЭ имеются удалённые устройства, применяется кабель марки AWG-24 Ї это кабель балансной системы на основе витой пары. Кабель называется балансной системой, так как сигнал на одной проводящей жиле является абсолютно таким же что на другой, но этот сигнал инверстен. Для тог чтобы сигнал от счётчика прошёл до УСПД и вследствие отражения не вернулся обратно необходимо согласовать нагрузку кабеля согласующими резисторами величиной в 120 Ом. Но это условие не диктуется, а рекомендуется. В кабеле при передаче сигнала на значительные расстояния (1200 м.) возникает рост разности потенциалов на конце линии в виду быстрых переходных процессов которые порождают электромагнитные помехи (ЭМП) эти помехи могут привести к ошибкам в данных. Для устранения этих помех используется согласование нагрузки, а так же витых проводов, суть которых расположение их максимально близко друг к другу.

Балансная система устраняет две проблемы — это инодуцирование ЭМП (наводка) и излучение ЭМП. В первом случае проводник играет роль антенны принимает электромагнитные волны при этом на проводниках наводится ЭДС которая препятствует нормальному прохождению сигнала. В балансной системе шум наведенный на одном проводе является тем же шумом, что и на другом проводе, таким образом, эти шумы гасится друг относительно друга и при этом шум является общим для всей системы. При втором случае излучение на одном проводе поглощается другим излучением ЭМП другого провода, т. е. есть тенденция к поглощению помех, что делает систему не эффективным излучателем.

Вывод: АСКУЭ предназначена автоматизированного коммерческого и технического учета расхода электроэнергии. Для АСКУЭ выбраны счетчик электроэнергии типа ЕвроАЛЬФА, УСПД RTU-325 семейства RTU-300 и кабель марки AWG-24.

4 СИСТЕМА УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. ВЫБОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

4.1 Общие сведения о системе SCADA

SCADA — это программный продукт для создания систем мониторинга, управления и сбора данных, под управлением операционной системы Windows.

Этот продукт много лет успешно эксплуатируется АСУТП на современных предприятиях СНГ по переработке нефти и газа, в энергетике, химической промышленности и многих других отраслях производства.

Программное обеспечение SCADА имеет мощную базу данных, удобный и простой графический интерфейс, модульную среду исполнения и современные средства экспорта импорта данных.

SCADA дает предприятию:

— Точное соблюдение технологических нормативов и регламента. Значительное уменьшение процента брака, автоматическое повешение качества;

— Устранение ошибок допускаемых операторами путем полной автоматизации процессов управления;

— Установление непосредственных взаимосвязей между производством, отделом планирования, складом и поставщиками;

— Точный учет количества выпущенной продукции на всех стадиях про изводства, не зависящий от действия оператора;

— Предупреждение аварий на производстве;

— Комплексный статический анализ причин, влияющий на качество выпускаемой продукции;

— Автоматическая и современная генерация отчетов для руководящего персонала.

Решение этих и большинства других задач работы предприятия может базироваться исключительно на внедрении современных систем автоматизации, поскольку именно они могут дать наиболее быстрый эффект в расчете на единицу капитальных вложений.

Основой для внедрения промышленных автоматизации служат так называемые системы SCADA — это сокращенное английского термина Supervisory Control And Data Acquisitionдиспетчерское управление и сбор данных. До настоящего времени большинство SCADA — пакетов применялось, как правило, для создания интерфейса оператора и регистрации, данных производственного процесса. В редких случаях к этому добавлялись возможности по автоматическому управлению и генерации отчетов. Основными причинами, сдерживающее комплексное внедрение SCADA — систем на промышленных объектах, были недостаточная надежность таких систем, низкая производительность, трудности в наращивании и интеграции SCADA с корпоративными системами управления и сложности адаптации с появлением SCADA — пакетов нового поколения фирмы, занимающихся промышленной автоматизацией, отделы АСУТП на предприятиях и компании — системные интеграторы получили возможность использовать на практике огромный потенциал, предлагаемый такими системами. Отсутствие в новых SCADA — системах недостатков, сдерживающих их внедрение в прошлом, позволяет на их основе строить интегрированные системы управления как для очень больших, так и компактных систем АСУТП в любой области промышленности.

4.2 Сруктурная схема управления аппаратурой Первое, и самое важное обстоятельство — SCADA пакеты, в отличии от большинства программ, непосредственно связанны с процессами, происходящими на предприятии, поскольку через системы серверов ввода-вывода подключаются к разнообразнейшей аппаратуре, управляющей и контролирующей производственный процесс.

Основная роль человеко-машинного интерфейса — обеспечить взаимодействие пользователя с устройствами ввода/вывода и через них с контролируемым оборудованием. Программный SCADA — пакет Citect обеспечивает взаимодействие не только с устройствами ввода/вывода, но и с другими источниками информации типа баз данных, Windows-программ и внешних компьютерных систем. Вся информация с датчиков, управляющих механизмов и промышленных контроллеров в реальном масштабе времени поступает в SCADAсистемы. Для обеспечения простоты подключения этих устройств в Citect включены сотни готовых серверов ввода/вывода, ориентированных на конкретные типы оборудования. Кроме того, наличие стандартных интерфейсов, таких как ОРС, DDE, ActiveX, TCP/IP и других позволяет применять серверы, разработанными другими компаниями, что гарантирует открытость решения.

Поступающие в SCADA — систему данные не только сохраняются во внутренней базе данных, но и могут обрабатываться согласно определенными инженерами алгоритмам, то есть управление без участия оператора. Конечно, наиболее ответственные задачи, такие как система противоаварийной защиты, должны, по крайней мере, дублироваться на уровне контроллера, но большинство супервизорных алгоритмов может быть реализовано в системе SCADA.

4.3 Особенности схемы сигнализации Наряду с алгоритмами в современной SCADA — системе предусмотрена возможность автоматической генерации сигналов тревоги в соответствии с заданными инженерами или технологами критериями. Возникающие сигналы тревоги могут отображаться на экране, записываться в журнал и быть доступны одновременно для нескольких рабочих мест оператора. Подтверждение этих сигналов, или квитирование осуществляется операторами, имеющими соответствующие права доступа к системе. С каждой тревогой можно связать определенное действие, которое будет выполняться при выполнении этой тревоги (например, запуск звукового файла).

Средством информации оператора о возникновении каких-либо аварийных ситуаций и неисправностей являются конфигурируемые тревоги. Система тревог может контролировать всё: переменные, группы переменных, выражения, результаты расчетов и т. д. Например, можно выводить сообщение, когда уровень жидкости в резервуаре станет слишком высоким, когда двигатель перегреется и т. д.

Очень большое значение имеет быстрое распознавание и идентификация тревог. SCADA — пакет Citect выводит информацию о тревогах в специализированные окна, однако самые свежие данные видны в каждом окне. Тревоги можно группировать по цвету, шрифту и порядку вывода в зависимости от приоритета, категории и времени возникновении. В SCADA — пакете Citect специальное итоговое окно тревог, куда выводится вся их предыстория.

Регистрация информации в основном заключается в сборе и записи определенных аналоговых и дискретных параметров контролируемого оборудования или процесса. Программное обеспечение SCADA — Citect не накладывает никаких ограничений на тип регистрируемых данных и представляет широкий выбор функций регистрации:

— события регистрируются в момент возникновения (например, тревоги, этапы процесса, сигналы датчиков и т. д.);

— регистрируются все действия оператора (типа ручного запуска процесса, аварийной остановки, изменение контрольных показателей и т. д.);

— регистрируются все ошибки и события внутри системы управления (аппаратные тревоги, сведения об обмене данными, ошибки сети и т. д.).

Очень часто назначением системы автоматизации является сбор и хранение информации, как в качестве архива, так и для дальнейшего анализа. SCADA — система Citect позволяет архивировать данные самого разного типа без каких-либо ограничений на тип и местонахождение выводного устройства. С каждым событием может быть связанно действие, которое будет выполняться в момент возникновения этого события. Например, при завершении какого-либо процесса об этом можно уведомить оператора и выполнить некоторую последовательность завершающих действий.

Событие — это некоторая возникшая в системе ситуация, имеющая для системы определенное значение (например, полное заполнение резервуара или завершение какого-либо процесса и т. д.). Контролируемые события могут иметь отношения ко всему предприятию или иметь локальное значение с точки зрения операторской станции. Если SCADA — система Citect используется в сети, то события могут обрабатываться любым Citect-компьютером (или всеми компьютерами). Для того чтобы интуитивно понятной для оператора форме отображать на экране компьютера текущее состояние производственного процесса или мнемосхемы, в SCADA — системе Citect встроены специальные графические средства так называемой RAD-графики.

4.4 Графические средства SCADA — система Citect RAD

Графики строятся на базе весьма простого набора графических объектов, а именно: прямоугольников, эллипсов, точечных рисунков, отрезков, кривых, ломаных, текстов, символов и труб. У каждого объекта есть некоторый, общий для всех набор свойств. Все они могут быть непосредственно связанны с параметрами контролируемого оборудования, которые будут определять поведение графических объектов.

Перемещение, вращение, изменение размеров, цвета, заполнения, видимости на экране и т. д. любого объекта могут выполняться в зависимости от реальных производственных условий, а изменение параметров процесса может быть выполнено путем изменения параметров объекта.

На действия оператора могут реагировать все объекты, поэтому операторский интерфейс может быть сделан настолько простым, интуитивно понятным и гибким, насколько это возможно.

В комплект поставки SCADA — система Citect входят библиотеки образов, содержащие наиболее часто используемые графические изображения типа насосов, резервуаров, вентилей, двигателей и т. д. Их применение существенно расширяет возможность пользовательских экранов.

4.5 Генерация отчетов производственных показателей Отчет SCADA — система Citect — это документ, отражающие некоторые производственные показатели и выдаваемый периодически, по запросу либо при возникновении какого-либо события, например, при изменении состояния какой-либо переменной, в момент запуска SCADA — система Citect или в указанное время дня.

Отчеты могут генерироваться в любом удобном для пользователя формате. В него может входить форматированный текст, оперативная и накапливаемая информация и даже результаты математических вычислений. Кроме того, отчеты могут содержать и некоторые команды: замена производственных параметров, загрузка инструкций, выполнение диагностики, смена составов смесей и т. д. Отчеты могут выводиться на экран, распечатываться, а также сохранятся на диске для последующей распечатки или просмотра. Их можно автоматически сохранять в SQL-базах и других ODBC-совместных базах данных.

В промышленных системах автоматизации и прочих ответственных приложениях отказы оборудования приводят к замедлению производства и иногда к возникновению потенциально опасных ситуаций.

Устранять отказы в системе без потери ее функциональных возможностей и производительности позволяет ее реализация функций резервирования. Благодаря дублированию устройств ввода/вывода, SCADA — система Citect поддерживает конфигурации с полным резервированием. Определив одно устройство как основное, а другое как резервное, SCADA — система Citect в случае отказа будет автоматически переключатся с одного на другое. Благодаря SCADA — система Citect записывать изменения контрольных параметров как основное, так и резервное устройство, даже те устройства ввода/вывода, которые проектировались без учета этой возможности, могут теперь использоваться в системах с резервированием.

Резервирование SCADA — система Citect тесно связанно с системой тревог. В случае сбоя SCADA — система Citect уведомит оператора об отказе конкретного устройства и сообщит, какое резервное оборудование было включено в работу.

Вывод:

Проблема автоматического интегрирование в групповое электропотребление показаний счетчика, находящегося в цепи решена на уровне программного обеспечения вычислительного комплекса АСКУЭ.

Принятая структура построения АСКУЭ не требует построения затратной реконструкции имеющейся системы с целью снятия ограничения на дальнейшее расширения ее сферы охвата (новых измерительных узлов).

Достоинства этой системы: Система позволяет устанавливать параметры настройки преобразователей; формировать любой вид документов; контролировать выполнение заданных лимитов; контролировать суточные графики потребления; передача информации в локальную сеть для экономических служб; число использования максимальной нагрузки; cos ц за разные периоды и т. д. Перечисленная информация может быть представлена в любом виде, удобном для использования при расчетах за потребление электроэнергии, определение технико-экономических показателей системы электроснабжения предприятия с учетом функциональных производственных задач.

Возможен контроль и других параметров измерения энергоресурсов, например газообразных, жидких и твердых сред без изменения структуры АСКУЭ вводя лишь изменения (датчики) и аппаратные средства.

Недостаток этой системы в том, что этот проект дорогостоящий требующий высококвалифицированного обслуживающего персонала, а так же присутствует человеческий фактор.

Возможности, заложенные в системы SCADA, не исчерпываются упомянутым выше. Разработчики прикладывают постоянные усилия по оптимизации таких программ, делая их все более удобными для конечного потребителя.

Разумеется, внедрение SCADA — систем не являются самоцелью или дань моде на всеобщую компьютеризацию. Основным и главным критерием является тот факт, что установка SCADA должна не только окупить затраты на ее внедрение, но и в кратчайшие сроки изменить весь характер производственного процесса таким образом, чтобы повысить эффективность предприятия в целом.

Использование информации полученной от АСКУЭ, позволяет энергослужбам ответственно подходить к регулированию суточных графиков электропотребления, а экономистам — реально рассчитывать удельные нормы расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции. Внедрение финансовых расчетов за потребление электроэнергии по данным АСКУЭ дает возможность обоснованно планировать режим энергопотребления производства и влиять на уменьшения общего расхода электроэнергии предприятия.

Благодаря выводу оперативной информации о потреблении электроэнергии на компьютере главного энергетика он может эффективно воздействовать на режим работы системы электроснабжения объектов завода, а энергетики цехов контролировать работу дежурного персонала.

Программное обеспечение создано на базе инструментального пакета программ, что позволит персоналу АСУ электросети самому овладеть методикой программирования с целью внесения изменений и дополнений в существующий проект и разработки программ для новых распределительных пунктов.

Внедрение АСКУЭ будет способствовать обеспечению устойчивости работы всего предприятия, а также снижению напряженности работы и электротехнического персонала особенно в критических ситуациях.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Организационная структура горно-транспортного предприятия Горно-транспортное предприятие является самостоятельным структурным подразделением АО «Костанайские минералы» и подчиняется непосредственно председателю правления АО «Костанайские минералы».

Горно-транспортное предприятие в своей работе руководствуется Законами Республики Казахстан: «О труде в РК», «Об охране недр», «О стандартизации», «Об обеспечении единства измерений», «О сертификации», «Гражданского Кодекса», «Конституции РК» и других нормативных актов Уставом АО «Костанайские минералы», приказами, а также настоящим Положением.

Горно-транспортное предприятие возглавляет начальник, который назначается на должность и освобождается от занимаемой должности приказом по АО «Костанайские минералы». На должность начальника горно-транспортного предприятия назначается лицо, имеющее высшее техническое образование и стаж работы на инженерно-технических (руководящих) должностях не менее 5 лет.

В случае временного отсутствия начальника горно-транспортного предприятия его замещает уполномоченный высшим руководством специалист, главный инженер.

Штатное расписание горно-транспортного предприятия разрабатывается начальником, согласовывается с начальником ООТиЗ, утверждается председателем правления АО «Костанайские минералы».

Деятельность горно-транспортного предприятия осуществляется в соответствии техническим проектом отработки запасов Джетыгаринского месторождения хризотил-асбест, календарного плана горных работ, утвержденного техническим директором АО «Костанайские минералы». Отчет о работе горно-транспортного предприятия предоставляется на утверждение ежеквартально.

Основной задачей горно-транспортного предприятия является:

— планирование, организация, и ведение горных работ с целью добычи руды и перспективного развития карьера;

— обеспечение нормативных запасов руды;

— управление качеством и количеством добываемой руды, согласно плана и фирменных стандартов;

Горно-транспортное предприятие состоит из следующих структурных звеньев, представленных на рисунке 11:

— горный цех (участок по осушению карьера);

— цех буровзрывных работ (буровой участок, взрывной участок, стационарный пункт изготовления водомасляной эмульсии);

— цех породных и пыльных отвалов (ПДСУ);

— цех по эксплуатации электросетей;

— цех по ремонту электромеханического оборудования;

— цех технологического транспорта;

— отдел главного энергетика, отдел главного механика, экономический отдел, технический отдел, производственный отдел, маркшейдерский отдел, геологический отдел, бухгалтерия.

Функции горно-транспортного предприятия:

— дробление (рыхление) горной массы с применением буровзрывных работ;

— выемка и погрузка горной массы на транспортные средства;

— поставка рудной массы на дробильно-сортировочный комплекс обогатительной фабрики;

— приемка и складирование вскрышной массы, отходов обогатительной фабрики;

Функции структурных звеньев горно-транспортного предприятия.

Горный цех осуществляет следующие функции:

— добыча и подача руды на дробильно-сортировочный комплекс обогатительной фабрики;

— выполнение вскрышных работ для создания нормативных запасов руды;

— своевременная и качественная проходка трасс под железнодорожные пути;

— строительство и обслуживание автодорог;

— осушение карьера;

— правильная эксплуатация и содержание экскаваторного парка.

Цех буровзрывных работ осуществляет следующие функции:

— выполнение буровых работ по породе и руде согласно проекта;

— производство взрывных работ;

Цех по ремонту электромеханического оборудования осуществляет следующие функции:

— планово-предупредительные ремонты механических и электрических частей горного оборудования;

— устранение сложных аварийных ремонтов.

Цех технологического транспорта осуществляет следующие функции:

— эксплуатация автомобилей марки БелАЗ;

— эксплуатация машин на базе тракторов гусеничных.

— эксплуатация зданий, сооружений, оборудования.

Главный инженер по горным работам осуществляет общее руководство производственно-технической деятельностью горно-транспортного предприятия.

Заместитель начальника горно-транспортного предприятия по общим вопросам осуществляет следующие функции:

— организация и руководство хозяйственной деятельностью горно-транспортного предприятия;

— обеспечение противопожарной безопасности в зданиях и сооружениях горно-транспортного предприятия;

— работа с ТОО ТД «Костанайские минералы» (годовая, месячная заявки на материально-технические средства).

Отдел главного энергетика осуществляет следующие функции:

— организация технически правильной эксплуатации и своевременного ремонта электрооборудования горных машин (экскаваторов, буровых станков), водоотливного и другого вида промышленного оборудования.

— бесперебойное электроснабжение потребителей, правильная эксплуатация и ремонт систем электроснабжения, электрических сетей и приемников электрической энергии.

Отдел главного механика осуществляет следующие функции:

— организация, правильная эксплуатация обеспечение бесперебойной, длительной, производительной и безопасной работы механического оборудования;

— руководство развитием ремонтной базы, механическим хозяйством и эксплуатацией механического оборудования.

Технический отдел осуществляет следующие функции:

— организация и руководство разработкой перспективных и текущих планов горных работ, внедрение новой техники и прогрессивных технологий;

— контроль за исполнением утвержденных планов, участвует в разработке технических условий на поставку руды, удельных норм расхода материалов, технических паспортов ведения горных работ;

— организация и участие в рассмотрении проектов научно-исследовательских, проектно-конструкторских, строительства новых и реконструкции действующих объектов.

Экономический отдел осуществляет следующие функции:

— организация и совершенствование работы по экономическому планированию в подразделении, направленному на организацию рациональной хозяйственной деятельности, выявление и использование резервов производства с целью достижения наибольшей экономической эффективности;

— осуществление работ по совершенствованию организации труда, управления производством, форм и систем заработной платы.

Производственный отдел осуществляет следующие функции:

— организация и оперативное регулирование производственных процессов;

— календарное, месячное, недельное, суточное планирование объемов горных работ;

— оперативный учет и анализ основных производственных показателей;

— учет и планирование основных производственных единиц техники, их рациональное использование, повышение производительности.

Маркшейдерский отдел осуществляет следующие функции:

— своевременное и качественное осуществление комплекса маркшейдерских работ для обеспечения наиболее полного и комплексного использования запасов месторождения, определение и учет выполненных объемов горных работ, балансовых запасов и запасов по степени их подготовленности, а также потерь и разубоживания руды;

— ведение по горному комплексу плановой и исполнительной горно-графической документации, составление установленных отчетностей по горным и маркшейдерским работам, а также по охране недр, участие в разработке месячных, годовых, перспективных планов горных работ;

— осуществление ведомственного контроля за правильностью ведения горных работ в соответствии с проектом и мероприятий по охране недр и окружающей среды, а также за осуществлением других требований, определяющих деятельность маркшейдерской службы.

Геологический отдел осуществляет следующие функции:

— систематическое осуществление геологических работ для обеспечения наиболее полного и комплексного использования запасом месторождения, достоверности их разведанности и своевременной изученности в целях укрепления сырьевой базы, и качественного использования сырья;

— обеспечение буровзрывных, горных работ геологической и гидрогеологической документацией, составление геологических отчетностей установленных форм, участие в разработке текущих, годовых, перспективных планов горных работ, месячных, недельных, суточных графиков поставки руды на фабрику, контроль за их исполнением;

— осуществление ведомственного контроля за соблюдением установленного порядка пользования недрами, правильностью ведения горных работ, работ по геологической изученности недр, за выполнением требований по охране недр;

— ведение графической документации (планшеты, карты и т. д.) с целью изучения месторождения, выяснения геологических особенностей, влияющих на эксплуатацию месторождения.

Бухгалтерия осуществляет следующие функции:

— обеспечение правильной постановки и достоверности бухгалтерского учета в соответствии с законодательством РК;

— контроль за расходованием денежных средств и материальных ценностей;

— осуществление режима экономии и хозяйственного расчета.

5.2 Расчет эффективности внедрения системы Целью экономической части дипломной работы является: определение насколько целесообразным будет внедрение проектируемой системы учета электроэнергии в производство. Главными целями автоматизации производственных процессов являются:

1. повышение производительности труда за счёт более рационального использования производственных мощностей;

снижение трудоёмкости технологических операции;

возможность дистанционного контроля и управления за параметрами технологических операций в режиме реального времен;

4. уменьшение доли человеческого участия в технологических операциях с опасными и вредными условиями труда.

Важная роль в эффективности производства принадлежит совершенствованию организации, организационного планирования и управления, то есть решению организационных задач на всех уровнях планирования и управления производством.

Многочисленные исследования и анализы состояния производства свидетельствуют о наличии значительных резервов повышения производительности технологического оборудования. При высокой и всё возрастающей сложности энергопроизводства, одними из основных путей реализации этих резервов заключается в дальнейшем повышении уровня автоматизации производства и эффективности применяемых способов организации управления и планирования производства на всех уровнях управления и планирования.

Главное внимание во всех звеньях планирования и руководством производством должно быть сосредоточено на наиболее рациональном использовании материальных, трудовых и финансовых ресурсов, природных богатств, устранение излишних издержек и потерь.

Именно эти вопросы являются главными в управлении и планировании производства.

5.3. Организация труда и заработной платы Графики выходов на работу классифицируются следующим образом:

— по годовому режиму работы, прерывные и непрерывные;

— по числу рабочих смен в сутки, одно, двух, трёх и четырёхсменные графики.

Основной производственный персонал фабрики работает в три смены по 8 часов:

1 смена с 8−00 до 16−00 часов

2 смена с 16−00 до 24−00 часов

3 смена с 24−00 до 8−00 часов Вспомогательные и ремонтные службы всех цехов работает в одну восьмичасовую смену с 8−00 до 17−00 часов с перерывом на обед один час по пятидневному графику с двумя общими выходными днями. По такому же графику работает лаборатория, контора и управленческий аппарат.

Рассчитываем номинальный фонд рабочего времени и коэффициенты списочного состава для непрерывного и прерывного режима работы.

Технологические смены не имеют специального перерыва на обед, однако в течение смены при условии существующей подмены разрешается перерыв на 20−25 минут для принятия пищи в специальном помещении.

Принятая система заработной платы повременно-премиальная. Шкала и условия премирования разрабатываются отделом труда и заработной платы предприятия, в согласии с профсоюзной организацией.

Фонд зарплаты рабочих рассчитывается раздельно по основным производственным и вспомогательным.

Основанием для расчета является: штатная ведомость, составленная на основании норм обслуживания агрегатов и фактических штатов действующего предприятия; проектируемая система заработной платы и единых тарифных ставок.

Размер фонда оплаты труда может быть определен на основании численности трудящихся и сдельных расценок или тарифных ставок.

Часовая тарифная ставка, для рабочего первого разряда определяется:

(1)

где Зmin — минимальная заработная плата по предприятию, тенге/мес;

Тгод — количество рабочих часов одного рабочего за год, ч/год;

Тарифные ставки других разрядов (Чтсi) рассчитываются на основе тарифной ставки рабочего первого разряда (Чтс1) и соответствующих этим разрядам тарифных коэффициентов (kтi);

Дифференциация заработной платы по отраслям и внутри отраслей осуществляется межотраслевым и внутриотраслевым регулированием размеров заработной платы при помощи формулы:

(2)

где kотр — отраслевой коэффициент;

kпов — повышающий коэффициент.

Размер заработной платы устанавливается законодательством, коллективным договором и другими соглашениями предприятий с профсоюзными организациями.

Премия за выполнение плана может быть учтена как доплата к прямой заработной плате, и входит в состав основной заработной платы и соответственно себестоимость.

Общий размер премии за выполнение и перевыполнение плана по объему производства не может превышать определенного процента прямого заработка (40 — 60%).

Доплата за совмещение профессий стимулирует выполнение установленного объема работ при меньшей численности рабочих. Доплаты устанавливаются в процентах к тарифной ставке по основной работе и к тарифной ставке заменяемого рабочего. Конкретные размеры этих доплат устанавливает руководство предприятия по согласованию с профсоюзным комитетом.

Доплаты за сверхурочную работу в плановый фонд не включаются. Сверхурочной считается работа, выполняемая сверх установленного рабочего времени. Доплаты за сверхурочную работу определяются исходя 50% за каждый сверхурочный час от часовой тарифной ставки. Доплаты за работу в выходные и праздничные дни определяются отдельно для рабочих — сдельщиков и рабочих — повременщиков:

— для рабочих — сдельщиков не менее 100% к используемым расценкам;

— для рабочих — повременщиков не менее 100% от применяемых тарифных ставок.

Процент доплат к заработной плате определяется следующим образом

— доплаты по прямой сдельной зарплате определяются по принятому проценту перевыполнения норм выработки

— прочие доплаты к тарифной заработной плате берутся по отчетным данным с соответствующей корректировкой.

Фонд дополнительной заработной платы исчисляется обычно в процентах к дневному фонду и складывается из оплаты очередных и дополнительных отпусков, прочих выплат из фонда дополнительной заработной платы (оплаты времени, затраченного на выполнение государственных и общественных обязанностей; выходные пособия).

В таблице 8 приведен расчет фонда заработной платы и численный состав персонала обслуживающий систему АСКУ Таблица 8

Фонд заработной платы

Социальный налог (Ссн) юридических лиц осуществляющих деятельность на территории Республики Казахстан составляет 7 ч 20% от годового фонда оплаты труда работников (за вычетом отчислений в индивидуальный пенсионный накопительный фонд). Размер выплат по социальному налогу можно определить по формуле:

тенге (3)

где Фот — фонд оплаты труда, тенге;

Нсн — норма выплат по социальному налогу, Нсн=20%

5.4 Расчет эксплутационных затрат на создаваемую систему Эксплуатационные расходы включают в себе следующие элементы:

— затраты на оплату потребленных энергоресурсов;

— заработная плата обслуживающего персонала;

— амортизационные отчисления;

— затраты на текущий ремонт.

Амортизация — процесс постоянного переноса стоимости основных производственных фондов на годовую продукцию в целях накопления средств для их полного восстановления (реновация). Денежным выражением размера амортизации является амортизационные отчисления, включаемые себестоимость продукции.

Размер амортизационных отчислений для зданий, сооружений и технологического оборудования может определяться различными методам, одним из которых является метод равномерного начисления, основан на величинах: норме амортизации по данной подгруппе и стоимости фиксированных и нематериальных активов (основных средств). Расчет амортизации можно осуществить по формуле:

(4)

где Кi — стоимость основных фондов i-ой подгруппы фиксированных активов, ден.ед.;

Н0 — норма амортизации основных фондов i-ой подгруппы фиксированных активов, 8,5%.

Таблица 9

Сводный расчет затрат на эксплуатацию и содержание СА

Затраты на эксплуатацию системы.

С= (5)

где — затраты на электроэнергию 82 925,632 тенге.

— фонд оплаты труда 286 855 тенге.

— социальный налог 516,339 тенге.

— амортизационные отчисления 55 753,81 тенге.

— затраты на ремонт

— затраты на вспомогательные материалы

тенге

тенге

5.5 Экономическая эффективность АСКУЭ промышленных предприятий Эффект — это полезный результат в абсолютном выражении. Он может быть техническим, если улучшается технические или технологические параметры; экономическим, если достигается экономия затрат; социальным — если улучшается условия труда, изменяется характер и содержание труда, уменьшается загрязнение отражающей среды (экологический эффект).

Экономическая эффективность — это относительная величина, которая находится сопоставлением экономического эффекта и вызвавших его затрат (или не оборот). Эффективность показывает дельную величину экономического эффекта на единицу затрат (или на оборот). При определении общей эффективности капитальных вложений анализируются дополнительные показатели: производительность труда, фондоотдача, удельные капитальные вложения (на вводимые в действия производственные мощности или прирост продукции), количество условно высвобожденных рабочих, натуральные показатели и другие. Снижение себестоимости продукции предприятия является одним из главных показателей эффективности внедрения в производство автоматизированных систем управления производственным процессом. По мере автоматизации технологических процессов предприятия, снижения степени человеческого участия в производстве и повышения уровня его организации АСКУЭ можно вводить в обратный контур управления энергопотреблением не через энергетика-диспетчера или руководителя, а через соответствующие устройства управления нагрузками-регуляторами. До тех пор, пока в технологии производства преобладает человек со своими случайными волевыми решениями, АСКУЭ сохранится как автоматизированная система, позволяющая, в первую очередь, выявлять все потери энергоресурсов. Уровень энергопотребления предприятия складывается из двух составляющих: базовой и организационно-технической.

5.6 Срок окупаемости системы АСКУЭ Срок окупаемости системы определяется как отношение капитальных вложений к прибыли от всего объема товарного концентрата и составит:

(6)

где КВ — капитальные вложения; С — эксплуатационные затраты

— экономический эффект, исходя из годового потребления заводом электроэнергии в 40 354 661 тенге и эффекта в 20% от внедрения системы равна

тенге.

Отсюда следует срок окупаемости системы в течение девяти месяцев.

Вывод: модернизированная система учета электроэнергии может принести следующий экономический эффект:

1. годовой экономический эффект от внедрения — тенге.

2. срок окупаемости равен 9 месяцев.

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1 Санитарно-гигиенические условия Производственные объекты могут проектироваться только после согласования с Министерством экологии и биоресурсов, архитектурного и санитарного надзора предусмотренных территориальной комплексной схемой охраны природы.

Площади производственных объектов подлежит размещать с подветренной стороны. Все производственные объекты должны иметь санитарно-защитную зону размеры, которых принимаются на основании расчетов по методикам Государственного комитета природы и в соответствии с классификацией производственных объектов и сооружений.

Размеры защитных зон для предприятий, зданий и сооружений, В которых проектируются работы с применением физических факторов: радиоактивных веществ, электромагнитных волн, источники шума, вибрации и т. д. — устанавливаются индивидуально в соответствии с санитарными правилами работы с указанными факторами. Территории защитных зон должны быть благоустроенны и озеленены. На случай аварии, на территории объектов должно предусматриваться размещение средств пожаротушения, обеззараживающих средств обработки пострадавших и территории самого поврежденного объекта.

На территории промышленного объекта должны выделяться функциональные зоны: производственная, административно-хозяйственная, транспортно-складская и вспомогательных объектов. На объектах использующие вредные вещества, следует отделять административно-хозяйственные и вспомогательные зоны от производственной и транспортно-складской, разрывами.

В проектах производственных зданий и сооружений удельная площадь, приходящая на одного на одного рабочего, должна составлять не менее 4,5 м.

Труд человека всегда протекает в определенных условиях, в производственных помещениях или вне него, на постоянном или не постоянном рабочем месте и т. д. Производственное помещение — это замкнутое пространство в специально предназначены зданиях и сооружениях, в которых постоянно или периодически осуществляется деятельность людей, связанная с участием в различных видах производства, в организации, контроле и управлении производством, а также с участием во вне производственных видах труда на предприятиях транспорта, связи и т. д.

На предприятиях производственная деятельность которых связана с вредными веществами, должны быть разработаны нормативно-технические документы по безопасности труда на предприятии, применение вредных веществ, а также выполнены комплексы организационно-технических и медико-биологических мероприятий.

Мероприятия по обеспечению безопасности труда при контакте с вредными веществами должны предусматривать: замену вредных веществ в производстве менее вредными, сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми; выпуск конечных продуктов в не пылящих формах; замену пламенного нагрева электрическим; твердого и жидкого топлива — газообразного; ограничения содержания примесей вредных веществ в исходных и конечных продуктах, применение прогрессивной технологии производства исключающий контакт человека с вредными веществами; выбор соответствующего производственного оборудования и коммуникаций, не допускающий выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны в количествах, превышающие предельно допустимые концентрации при нормальном ведении технологического процесса, а также правильную эксплуатацию санитарно-технического оборудования и устройств.

6.2 Освещение рабочих мест

Одним из важнейших элементов благоприятных условий труда является рациональное освещение помещений и рабочих мест. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомление. При плохом освещении рабочий плохо видит окружающие предметы и плохо ориентируется в производственной обстановке. Успешное выполнение рабочих операций требует от него дополнительных усилий и зрительного напряжения. Неправильное и недостаточное освещение может привести к опасной ситуации. Наилучшие условия для полного зрительного восприятия создает солнечный свет.

Производственные здания, как правило, в дневное время освещаются естественным светом. Замена его искусственным светом допускается в помещениях, где солнечный свет отрицательно влияет на технологический процесс, в помещениях, где не требуется постоянное присутствие рабочих; в складах, расположенных ниже горизонта земли и др.

Естественный солнечный свет характеризуются большой интенсивностью, равномерностью освещения, относительно невысокой средней яркостью на единицу площади, изменение освещенности в течении суток, а также в зависимости от времени года и географического расположении местности.

Искусственное освещение может быть общим (все производственное освещение освещаются однотипными светильниками одинаковой мощности), комбинированным (к общему освежению добавляется местное освещение рабочих мест). Применение одного местного освещения недопустимо, поскольку резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет глаза, замедляют процесс работы, и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях с боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение. Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразнее использовать люминесцентные лампы.

Лампы накаливания являются наиболее распространенными источниками света бытовых и производственных помещений, что объясняется их достоинствами: они просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требует дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатком является малая мощность света, при большой яркости нити накала, низкий КПД равный 10−13%, срок службы 800 — 1000 ч. Эти лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что ведет к недостаточному восприятию человеком цветов окружающих предметов.

Люминесцентные лампы позволяет в производственных и других помещениях создать искусственный свет, приближающийся к естественному освещению. Они по сравнению с другими лампами экономичны и благоприятно с гигиенической точки зрения. Преимущества их в высокой световой передаче, они в 2,5 — 3 раза экономичней ламп накаливания. Срок их службы составляет 5000 ч. Свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы делает лампу относительно пожаробезопасной. Недостатки: пульсация светопотока, вызывающая стробоскопический эффект; дорогостоящая и относительная сложность включения схемы; чувствительность к колебаниям температуры.

При использовании газоразрядных ламп должен быть установлен порядок утилизации вышедших из строя ламп с ртутным наполнителем и предусмотрено место, и наличие средств их утилизации.

Аварийное освещение предназначено для обеспечения освещенности производственного помещения при отключении рабочего освещения. Оно должно быть достаточным для безопасного выхода людей из помещений и продолжения работы в помещениях и на открытых пространствах в тех случаях, когда отключение рабочего освещения может вызвать пожар, взрыв, отравление газами, расстройство технологического процесса, нарушение работы важнейших объектов, таких как водоснабжение электростанций, узлы радиопередачи и т. д.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей при аварийном режиме должна составлять не менее 2 лк в нутрии зданий и не менее 1 лк на открытых площадках. Аварийное освещение должно освещенность для эвакуации людей по линиям основных проходов и на ступеньках лестниц не менее 0,5 лк.

Светильники аварийного освещения должны быть присоединены к сети, не зависящей от сети рабочего освещения; допускается питание от рабочей освещения с автоматическим переключением на независимый источник питания. Светильники аварийного освещения должны освещаться от светильников рабочего освещения типом, размером или иметь специальные знаки.

Для аварийного освещения разрешается применять как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы. Применение ламп типов ДРЛ, ДРИ и ксеноновых для этих целей запрещается.

6.3 Защита от действия электромагнитных полей Электромагнитное поле складывается из электрического поля, обусловленного напряжением на токоведущих частях электроустановок, и магнитного, возникающего при прохождении тока по этим частям. Волны электромагнитного поля распространяется на большие расстояния.

В промышленности источниками электромагнитных полей являются электроустановки, работающие на переменном токе от 10 до 10⁶ Гц; приборы автоматики, электроустановки с промышленной частотой 50−60 Гц.

Электромагнитное поле оказывает на человека биологическое воздействие, а также может быть причиной искровых разрядов между человеком и металлическими предметами.

Биологическое воздействие электромагнитных полей на человека проявляется в развитии тормозных процессов центральной нервной системы, что сопровождается головными болями, вялостью, сонливостью, быстрой утомляемостью. Наблюдается также изменение в функционировании сердечно-сосудистой системы: изменяется давление, учащается пульс. Однако эти явления не стойки и исчезают после отдыха вне электромагнитного поля. Воздействие электромагнитного поля объясняется явлением поляризации, а также тем, что через тело человека протекает ток, вызванный емкостными связями токоведущих частей с землей. Наиболее опасным для человека являются электромагнитные поля высоких и сверхвысоких частот.

Критерием оценки степени воздействия на человека электромагнитных полей может служить количество электромагнитной энергии, поглощенной при пребывании в электромагнитном поле. Величина поглощаемой человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающей через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека.

Защитные меры от действия электромагнитных полей сводятся в основном к применению защитного экранирования, дистанционного управления установками, излучающими электромагнитные волны, и применению индивидуальных средств защиты.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля на рабочих местах обслуживаемого персонала недолжна превышать:

— при воздействии до 1 часа: — 60 кВ/м;

— при воздействии свыше 1 часа до 9 часов величина электростатического поля определяется по формуле или из графика.

Предельно допустимый уровень воздействия магнитного поля на все тело устанавливается равным 4 МТл (3,2 кА/м). Продолжительность пребывания работающего в магнитном поле при работе под напряжением не должна превышать 50% от общей продолжительности рабочего дня.

6.4 Электробезопасность Электробезопасность — система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Для защиты людей от поражения электрическим током в условиях производства следующие меры: стараются работать при малых напряжениях, контролируют изоляцию, обеспечивают недоступность токоведущих частей, применяют защитное заземление, защитное отключение и защитные средства.

Применение малых напряжений, при которых напряжение прикосновения человека к сети не превосходит длительно допустимого значения, является весьма эффективной защитной мерой.

В помещениях, особо опасных и с повышенной опасностью, при проведении работ внутри металлических аппаратов или резервуаров допускается напряжение на ручных переносных светильниках не выше 12 вольт, а на ручном электроинструменте — не более 36 вольт.

В порядке профилактики также периодически контролируют состояние сопротивление изоляции проводов относительно земли и друг друга. Применяют двойную изоляцию.

В производственных помещениях всех категорий, в которых имеется оборудование, работающее при напряжении более 1000 вольт, устраивают сплошное ограждение, несмотря на то, что оборудование изолировано.

Защитное отключение обеспечивается устройством, которое автоматически отключает неисправный участок сети при возникновении напряжения, опасного для человека.

Защитное зануление позволяет перевести замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, которое позволяет срабатывать защите и отключить поврежденный участок электрической сети.

Защитными средствами называются приборы, аппараты и перевозимые приспособления и устройства, а также отдельные части устройств, приспособлений и аппаратов, служащие для защиты персонала, работающего на электроустановках, от поражения электрическим током, от воздействия дуги и продуктов ее сгорания при коротком замыкании.

Все защитные средства принято делить в зависимости от их назначения на три группы: изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие защитные средства обеспечивают изоляцию человека от токоведущих частей, а также от земли. В зависимости от степени защиты изолирующие средства делятся на основные и дополнительные. К основным относятся изолирующие средства, обладающие высокой электрической прочностью, выдерживающие длительное напряжение и позволяющее персоналу работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением. К дополнительным относятся изолирующие средства, которые сами по себе не могут обеспечить защиту при рабочем напряжении электроустановки, но усиливают защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми их применяют.

В электроустановках напряжением выше 1000 вольт основными защитными средствами являются оперативные и изолирующие штанги, измерительные и токоизмерительные клещи, указатели напряжения и изолирующие устройства и приспособления для ремонта (изолирующие лестницы, площадки). К дополнительным относятся диэлектрические перчатки, боты, резиновые коврики, изолирующие подставки.

Для электроустановок до 1000 вольт основные защитные средствадиэлектрические калоши, резиновые коврики и изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, а также для предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся переносные ограждения — щиты, ограждения, изолирующие накладки и ограждения, временные переносные заземления и предупредительные плакаты.

Вспомогательные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты обслуживающего персонала от световых, тепловых и механических воздействий: защитные очки, рукавицы, а также средства для работы на высоте (пояса, когти).

Защитные средства изготавливают по установленным стандартам. Они имеют клеймо, указывающее, для каких напряжений эти средства предназначены.

Перед использованием перчатки, боты и калоши каждый раз тщательно осматривают и очищают от пыли и грязи. При обнаружения дефекта (обрыва, пореза, прокола) использование перечисленных средств не допускаются. Электрозащитные средства в точно установленные сроки осматривают и испытывают. Так, токоизмерительные клещи, предназначены для работы при напряжении до 10 кВ, и измерительные штаги испытывают в течении 5 минут трехкратным линейным напряжением не реже одного раза в год.

Основной и надежной мерой защиты работающих при ошибочной подаче напряжения на участок или появление на нем наведенного напряжения является установка переносных заземлений.

Для обеспечения малого сопротивления, надежности соединения, гибкости и портативности провода и проводки переносных заземлений выполняют из меди.

7. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Литосфера — земная кора, определяющая часть биосферы, на которой развивается растительный и животный мир, обитает человек. Литосфера находится в тесной взаимосвязи с водным и воздушным бассейнами. Человек все больше и больше осваивает недра Земли. Из земной коры извлекаются миллиарды тонн полезных ископаемых. Одним из основных способов добычи является открытый. При этом карьерами и отвалами пустых парод нарушено свыше 10 миллионов гектар плодородных земель.

Перед разработкой карьера плодородный слой почвы необходимо снимать и складировать, для того, чтобы после выработки полезных ископаемых его можно было вернуть на место и засадить растительностью. При открытой разработке месторождений через образовавшиеся котлованы в недра земли наступает большое количество атмосферных осадков, которые изменяют естественный режим фильтрации недр, режим подземных вод и т. д.

Большие изменения в биосфере вызывают продукты переработки руд и горных пород, засоряющие пылью, газами, сточными водами и пустой породой окружающую природную среду. При бурении скважин происходит миграция и смещение высокоминерализированых вод с пресными.

Проникновение по стволам пробуренных скважин соленых вод можно привести к ухудшению качества питьевой воды и прекращению их использования, скважины также могут явиться причиной проникновения в плодоносные слои поверхностных загрязненных вод.

Для предупреждения подобного явления поисковые и разведочные скважины подвергают ликвидационному тампону. В последнее время разработаны новые способы геодезических и геологических поисков полезных ископаемых на огромных территориях, применяют спутниковые съемки, проводят опорное глубинное бурение.

Интенсивная откачка подземных вод с целью осушения месторождения полезных ископаемых может привести к истощению и нарушению водосточных горизонтов.

Обилие природных богатств создает впечатление их неисчерпаемости. Однако все возрастающие потребности человечества и минеральных ресурсах, рост технического процесса привели к исчезновению многих богатств. При этом называются различные истощения запасов угля, нефти, руд, металлов. В природе почти не встречаются чистые руды, содержащие только железо и алюминий. Руды в большинстве случаев — это комплекс большого числа полезных ископаемых, которые, как правило, не извлекаются полностью.

Полезные ископаемые относятся к не возобновляемым ресурсам, поэтому необходимо придавать большое значение наиболее полному извлечению всех компонентов, имеющихся в сырье, совершенствованию системе разработки различных мест месторождений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Высокая стоимость энергоресурсов обусловила в последние годы кардинальное изменение отношения к организации энергоучета в промышленности и других энергоемких отраслях. Потребители начинают осознавать, что в их интересах необходимо рассчитываться с поставщиком энергоресурсов не по каким-то условным нормам, договорным величинам или устаревшими не точными приборами, а на основе современного и высокоточного приборного учета.

Промышленные предприятия пытаются, как-то организовать свой энергоучет «вчерашнего дня», сделав его адекватным требованиям дня сегодняшнего. Под давлением рынка энергоресурсов, потребители приходят к пониманию той простой истины, что первым шагом в экономии энергоресурсов и снижении финансовых потерь является точный учет.

Современная цивилизованная торговля энергоресурсами основана на автоматизации приборного учета, сводящей к минимуму участие человека на этапе измерения, сбора и обработки данных и обеспечивающий достоверный, точный, оперативный и гибкий, адаптируемый к различным тарифным системам учета, как со стороны поставщика энергоресурсов, так и со стороны потребителя.

С этой целью, как поставщики, так и потребители создают на своих объектах автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов — АСКУЭ. При наличии современной АСКУЭ промышленное предприятие полностью контролирует весь свой процесс энергопотребления и имеет возможность по согласованию с поставщиками энергоресурсов гибко переходить к разным тарифным системам, минимизируя свои энергозатраты.

В результате работы над дипломной работой была модернизирована система учета электроэнергии.

В технологической части приведена технология добычи хризотил-асбеста. Благодаря модернизации системы учета электроэнергии решаются задачи эффективного потребления электроэнергии с учетом технологического процесса.

Во второй части дипломной работы «Электроснабжение и электрооборудование» проанализирована система электроснабжения АО «Костанайские минералы», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго».

В специальной части дипломной работы была обоснованна необходимость и целесообразность модернизации системы коммерческого учета электроэнергии. Произведён выбор основных технических средств автоматизации, имеющих высокую надёжность, точность и гибкость (микропроцессорный счетчик э/э типа ЕвроАЛЬФА, мультиплексор-расширитель МПР-16−2M, УСПД RTU-325 семейства RTU-300, кабель марки AWG-24). Выбрано программное обеспечение АСКУЭ: SCADA-Citect.

В разделе «Организационная структура, экономические показатели при разработке и внедрении» был рассчитан экономический эффект от внедрения модернизируемой системы равный 8 070 932,2 тенге. Срок окупаемости модернизации системы учета энероэнергии равен 9 месяцам.

В разделе «Охрана труда» выполнен анализ существующей системы организационно-технических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности при эксплуатации АСКУЭ, рассмотрены вопросы производственной санитарии и гигиены труда, электробезопасности и экологии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Петренко Л. И. Электрические сети. Сборник задач. — Киев, «Вища школа», 1985 — 270 с.

Неклепаев Б. Н. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования Рожкова Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций.- М.: Энергоатомиздат, 1987. -648 с.

Васильев А. А. Электрическая часть станций и подстанций.- М.: Энергоатомиздат, 1990. -576 с.

Идельчик В. И. Электрические системы и сети. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 592 с.

Методические рекомендации по компенсации реактивной мощности на предприятиях химической промышленности. Отделение научно-исследовательского института технико-экономических исследований. — Черкасы, 1984 г. 36 с

Правила устройства электроустановок.- 7-е изд. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006

Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35−750 кВ. — М.: ВГПИ и НИИ «Энергосетьпроект», 1991.

Рожков Л.Д., Корнеева Л. К., Чиркова Т. В. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. Проф. Образования. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 448 с.

Неклепаев Б.Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций (справочные материалы). — 4-е изд., перераб. И доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 40 с.

Методические указания задания на дипломный проект по дисциплине «электрооборудование электрических станций, сетей и систем». Иваново 2006 г. Составитель С. К. Енова. Рецензент Л. К. Карнеева. Редактор О. С. Иванова.

Методические указания к выполнению дипломного проекта «электрическая часть подстанций» по дисциплине «электрооборудование электрических станций, сетей и систем». Иваново 2006 г. Составитель С. К. Енова. Рецензент Л. К. Карнеева. Редактор О. С. Иванова.

Материалы для проектирования 407−03−456,87. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств напряжением 6…750кВ подстанций. Разработаны утверждены и ВГПИ И НИИ введены в действие «энергосетьпроект» минэнерго СССР протокол от 12.08.87 г. № 32. В. М. Семенков., К. М. Антипов.

Временные санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электромагнитных полей, создаваемых электротехническими объектами. Москва, 1984 г.

Методические указания по определению уровней электромагнитного поля средств управления воздушным движением гражданской авиации ВЧ-, ОВЧ-, УВЧ-, СВЧ-диапазонов № 4550−88. (М., 1988 г.)

Я.С. Гельфанд. Релейная защита и автоматика на переменном оперативном токе. Под общ. ред. М. И. Царева. Изд. 2-е, переработанное М., «энергия», 1973 г.

В.В. Кривенко, В. Н. Новелла. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Учебное пособие для вузов. — М.: Энергия госздат, 1981.

Гомельский Государственный Политехнический техникум. Проекты (работы) дипломные. Требования и порядок подготовки представления к защите и защита. автоматический управление электроэнергия освещение Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1964.

Справочник по релейной защите. Под ред. М. А. Берковича. М.: Госэнергоиздат, 1963

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. Изд14-е, переработанное и дополненное. М.: Энергоатомиздат.