Дипломная работа: Автоматизация и диспетчеризация систем электроснабжения

6. Разработка автоматизированной системы диспетчерского контроля жизнеобеспечения на базе контроллеров Continium

6.1 Назначение системы диспетчерского контроля жизнеобеспечения на базе контроллеров Continium

Другим способом автоматизации диспетчерского пункта промышленного предприятия является создание единой службы диспетчерского контроля по всем жизненно важным направлениям инженерного обеспечения производственного цикла предприятия, такими как:

·        управление системами отопления, вентиляции, кондиционирования;

·        управление системами освещения и энергоснабжения;

·        интеграция охранных, пожарных систем, систем контроля доступа и CCTV;

·        интеграция инженерного оборудования со встроенными контроллерами управления;

·        получение полной информации о работе всех систем зданий на предприятии.

Что позволит получить следующие преимущества: контроль за событиями в зданиях предприятия, контроль за персоналом и посетителями, контроль за расходованием энергоресурсов - электроэнергия, тепло, вода, газ, контроль за планово-предупредительным ремонтом, интеграция в работу систем АСУТП, управление процессами с одной рабочей станции.

Выполнение этих задач на одной рабочей станции возможно, если внедряемая система основывается на контроллерах семейства "Continium". Основные характеристики этой системы:

·        двухуровневая распределённая система управления;

·        до 4.000.000 сетевых контроллеров на шине Ethernet;

·        интеграция с предыдущими семействами "Infinity" и "Eclipse";

·        программа управления "Continuum Cyberstation" - графический интерфейс, Windows NT и SQL server;

·        открытая система;

·        интеграция любых систем, имеющих RS-232/485 интерфейс;

·        встроенный язык программирования "Plain English".

Система сбора и обработки информации в рамках системы диспетчерского учёта предназначена для оперативного контроля потребления энергоресурсов и состояния технических средств: релейной защиты, противопожарной защиты, повышения оперативности управления и улучшения условий работы оперативного и ремонтного персонала. Совокупность перечисленных функций, в конечном итоге, направлена на снижение материальных и людских потерь от: перерасхода энергоресурсов, потребления некачественной электроэнергии, выхода из строя силового эл. оборудования, пожаров, утечки взрывоопасных и ядовитых газов, хищений оборудования и кабеля.

6.2 Общие требования к разрабатываемой системе

Система сбора и обработки информации (ССОИ) является системой верхнего уровня контроля и управления распределённой сетью: электронных электросчётчиков, модулей DI-6 Continium, станций автоматической пожарной сигнализации SecuriPro. И характеризуется высокой степенью интеграции устройств подсистемы Continium, высокой информативностью подсистемы и определяется большим количеством нестандартных конструктивных, функциональных и архитектурных особенностей оборудоваемого объекта (рис. 6.1). Структурно ССОИ подразделяется на три части:

·                   ядро системы;

·                   аппаратные средства обработки информации;

·                   программно-аппаратные средства обработки, маршрутизации и передачи данных по выделенной локальной вычислительной сети системы.

Ядро системы включает в себя общий сервер системы на базе персонального компьютера с программным обеспечением, обеспечивающим обмен и разделение информации от рабочих станций операторов и распределенных контроллеров системы. Также в ядро системы входят автоматизированные рабочие места оперативных дежурных на базе персональных компьютеров, на которые выводится вся необходимая информация и осуществляется управление системой либо частью её.

Аппаратные средства обработки информации это сетевые контроллеры, предназначенные для сбора, обработки и хранения информации непосредственно от технических средств противопожарной защиты таких как:

·                   система обработки информации от электронных счётчиков электроэнергии;

·                   система сбора информации от средств релейной защиты;

·                   системы автоматической охранной и пожарной сигнализации;

·                   системы пожаротушения;

·                   системы вентиляции;

·                   системы оповещения.

Программно-аппаратные средства обработки, маршрутизации и передачи данных по выделенной локальной вычислительной сети системы. Предназначены для распределения информационных потоков по выделенным линиям связи от распределенных подсистем автоматики, на центральный пост оперативного наблюдения (рис. 6.2).

Рис. 6.1 Локальная вычислительная сеть АСДУ, построенная на базе контроллеров "Continium"

Рис. 6.2 Блок-схема обмена информацией в информационно - управляющей системе АСДУ

7. Линии и каналы связи ССОИ

Для обмена информацией между устройствами верхнего уровня системы предусмотрено использование вновь прокладываемых линий выполненных витой парой пятой категории. Прокладка осуществлена по предусмотренным лоткам, кабелеканалам, и телефонной канализации.

7.1 Аппаратная платформа

Активное оборудование выделенной локальной компьютерной сети взято от производителей LUCENT, Cisco, ZELAX. Серверы доступа DSL предназначены для построения выделенной IP-сети системы и должны иметь следующие характеристики:

·                   два слота и два порта Ethernet;

·                   интегрированная IP-маршрутизация с поддержкой RIP, RIP 2 и OSPF;

·                   режимы Frame Relay и PPP;

·                   аутентификация и управление услугами на базе RADIUS;

·                   поддержка PAP/CHAP;

·                   поддержка SNMP и управление Navis;

·                   различные транковые интерфейсы DS3, OS3/STM-1, транковые каналы T1/E1;

·                   встроенная поддержка Ethernet 10/100 Mbit/s;

·                   поддержка бриджинга (802.3);

·                   поддержка L2TP, ATMP, PPTP;

·                   высокопроизводительная RISC-архитектура;

·                   поддержка межсетевых экранов;

·                   линейные карты SDSL должны обеспечивать высокоскоростной сетевой доступ и высокую плотность портов при малых габаритах;

·                   многоскоростной доступ на базе SDSL от 144Кбит/с до 2,3 Мбит/с;

·                   гибкую конфигурацию, карты SDSL на 8 и 16 портов;

·                   высокую плотность 1536 портов SDSL в стандартной 7-ми футовой стойке

·                   стандартная сигнализация 2B1Q;

·                   совместимость с клиентским оборудованием фирмы Lucent Technologies DSLPipe-S, HS, HST, HS1E.

В системе должен быть установлен дополнительный сервер базы данных, работающий в режиме "горячего" резерва, при отказе основного сервера резервный должен быть подключён автоматически. База данных должна формироваться параллельно на обоих серверах.

7.2 Коммутаторы

Коммутаторы должны иметь следующие характеристики:

·                   не блокируемая производительность на всех портах, включая и гигабитные порты;

·                   коммутационная шина 8,8 Гбит/с и максимальная скорость коммутации

6,6 млн. пакетов в секунду;

·                   12-10 Base T/100 Base TX портов с автоматической подстройкой скорости, с полосой пропускания до 200 Мбит/с для индивидуального пользователя, сервера или рабочей группы;

·                   работа по стандартной медной кабельной системе 5-й категории на расстояние до 100 м;

·                   8 Мбайтная распределённая архитектура памяти;

·                   наличие 16МБ DRAM памяти и 8 МБ флэш памяти;

·                   объединение полосы пропускания с использованием технологий FastEtherChanel Gigabit EtherChanel;

·                   поддержка протокола 802.1Q для создания виртуальных локальных сетей на каждом порту.

·                   групповое управление через поддержку отслеживания протокола IGMP на аппаратном уровне.

7.3 Терминальные устройства доступа

Терминальные устройства DSL доступа должны представлять собой высокоскоростные SDSL модемы внешнего исполнения с функциями маршрутизатора/моста для подключёния пользователей по одной паре проводов на скорости до 2,3 Мбит/с. Данный модем должен поддерживать PPP, MP, MP+,

Frame Relay, а также безопасность соединения с помощью дополнительного программного обеспечения Secure Connect Firewall и шифрования. Дальность работы по одной паре до 6,5 км со скоростью 384 Кбит/с (жила 0,5 кв. мм).

Терминальные устройства доступа должны обеспечивать:

·                   симметричную скорость передачи данных до 2,3, Мбит/с;

·                   технологию с адаптивной скоростью;

·                   поддерживать расстояния до 6,3 км. При 384 Кбит/с.

·                   одновременную маршрутизацию и бриджинг- протокол PPP, MP, MP+, Frame Relay;

·                   полнофункциональное обеспечение безопасности с возможностью установки межсетевого экрана Secure Connect (дополнительно) и шифрования;

·                   режим Plug-and-play;

·                   полнофункциональный мониторинг и контроль над коммутируемыми и выделенными сетями доступа.

7.4 Активное оборудование системы Continuum (Andover Controls)

Сервер базы данных предназначен для обработки всей поступающей информации от сети распределенных контроллеров, записи её в SQL базу данных системы и хранения на встроенных носителях. Срок хранения базы данных определяется администратором системы.

В системе должен быть предусмотрен дополнительный сервер базы данных, работающий в режиме "горячего" резерва, и при отказе основного сервера. Дополнительный сервер должен быть подключён к системе автоматически, без вмешательства администратора системы. Для предотвращения утери информации, хранящейся в базе данных в составе сервера необходимо предусмотреть аппаратные средства резервного копирования базы данных.

Минимальное требование к базовому программному обеспечению:

·                   Windows 2000 File Server-Service Pack не менеё 1;

·                   Internet Explorer 4.01;

·                   MS SQL Server 7, Service Pack не ниже 3;

·                   A MAPI-compliant E-mail server software.

Рабочие станции операторов с предустановленным программным обеспечением Continuum Cyberstation должны удовлетворять следующим требованиям:

·                   контроль и управление интеллектуальными объектами программным обеспечением на платформе Windows NT , с установленной кодовой страницей English(USA);

·                   интерфейс сходный с Windows Explorer;

·                   встроенные функции OLE;

·                   адресация до 4 миллионов узлов сети Ethernet;

·                   совместимость с оборудованием Infinity;

·                   графическое меню;

·                   иметь систему шаблонов для сокращения времени конфигурации;

·                   пользовательские графические панели, встроенная библиотека управления и модуль оперативной помощи;

·                   планировщик, система контроля и генерации отчетов, определяемые пользователем.

При восстановлении питания контроллер автоматически, без вмешательства персонала, должен восстановить все мониторные функции, возобновить работу согласно реальному времени и восстанавливать статус и специальные процедуры, если это было предусмотрено при инсталляции. Каждый контроллер должен быть оборудован устройством, гарантирующим сохранение в памяти в течение не менеё 48 часов параметров, содержащих данные для восстановления после возобновления питания.

Модули DI-6 Continium предназначены для сбора и передачи информации в локальную сеть о состоянии средств релейной защиты.

7.5 Резервирование

В случае обрыва (короткого замыкания) на линиях связи:

·                   контроллер CX9900 4M-4-T - интерфейс SIB 71;

·                   терминальное устройство DSL доступа DSL-HST-E – сервер доступа

(DSLMX-20 AC);

·                   сервер доступа (DSLMX-20 AC) –коммутатор WS –C2950-12.

Рис.7.2 Схема резервирования данных управляющего уровня

Также в случае выхода из строя основного коммуникационного порта сетевого контроллера CX9900 4M-4-T (COM 1), либо любого вышеперечисленного оборудования резервный коммуникационный порт, ближайшего по расположению контроллера CX9900 4M-4-T, автоматически принимает на себя программно-аппаратные функции вышедшего из строя устройства по сбору, обработке и передаче данных на центральный диспетчерский пульт, с сохранением информации в базе данных (Рис. 7.2).

Переключение с основного коммуникационного порта контроллера, на резервный коммуникационный порт ближайшего контроллера осуществляется автоматически программным путём.

8. Проектирование релейной защиты трансформатора 6/0,4 КВ

8.1 Выбор схемы защиты

Выбор трансформатора тока.

 , (8.1)

 , (8.2)

По шкале токов находим ток для вычисления коэффициента трансформации:

 ;

8.2 Расчёт установок защит по току и проверка чувствительности

Расчёт токовой отсечки трансформатора:

 , (8.3)

 , (8.4)

 , (8.5)

 , (8.6)

Токовая отсечка по чувствительности проходит.

8.3 Расчёт максимальной токовой защиты трансформатора

 , (8.7)

 , (8.8)

     , (8.9)

 , (8.10)

Максимальная токовая защита по чувствительности к двухфазным к.з. – проходит.

 , (8.11)

Максимальная токовая защита не обладает достаточной чувствительностью к однофазным коротким замыканиям на стороне 0,4 кВ, поэтому устанавливают специальную токовую защиту нулевой последовательности.

8.4 Расчёт специальной токовой защиты нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ

 , (8.12)

 , (8.13)

Защита работает с выдержкой времени меньше .

Рис. 8.1 Схема защиты трансформатора 6/0,4 кВ

Рис. 8.2 Схема комплекта защиты К3-22 (а) цепи переменного тока, (б) цепи оперативного тока, (в) цепи сигнализации

Рис. 8.3 Схема вывода сигнала

9. Безопасность и экологичность

Важным моментом в комплексе мероприятий направленных на совершенствование условий труда диспетчера СЭС являются мероприятия по охране труда. Этим вопросам с каждым годом уделяется все большеё внимание, т.к. забота о здоровье человека стала не только делом государственной важности, но и элементом конкуренции работодателей в вопросе привлечения кадров. Для успешного воплощения в жизнь всех мероприятий по охране труда необходимы знания в области физиологии труда, которые позволяют правильно организовать процесс трудовой деятельности человека.

9.1           Опасные и вредные факторы при работе с компьютером

Источниками вредного излучения являются дисплей и процессорный блок компьютера. В реальных условиях электромагнитные поля относительно невелики по уровню, существенно неоднородны в пространстве и нестационарны во времени. Одним из факторов, снижающих уровни электромагнитного поля, является хорошеё заземление.

В результате неправильной осанки может развиться грыжа межпозвоночных дисков шейного или поясничного отделов, перенапряжение мышцы шеи, плеча и грудной клетки.

При многочасовой работе с неправильной осанкой также могут быть признаки травмы запястья - ладони и запястья немеют, опухают, возникают боль и покалывание указательного и среднего пальцев.

В результате неправильного положения руки при работе за компьютером может возникнуть синдром "теннисного локтя", который возникает в результате воспаления общего сухожилия мышц-разгибателей, расположенных около локтя.

Помещения, где расположены ПК, должны иметь естественное и искусственное освещение. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. Допускается применение ламп накаливания и светильников местного освещения. Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

Для обеспечения нормируемых значений в помещениях пользования ПК следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Рабочие места с ПК по отношению к световым проёмам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева. Расстояние между рабочими столами и видеомониторами должно быть не менеё 2 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менеё 1,2м. Идеально ПК должны размещаться по периметру помещения. Площадь на одно рабочеё место с ВДТ должна составлять не менеё 6 кв.м.

Профессиональные пользователи ПК должны проходить обязательные (при приёме на работу) и периодические медицинские осмотры. Женщин со времени установления беременности и в период кормления ребенка грудью к выполнению всех видов работ, связанных с использованием видео дисплейных терминалов, не допускают.

Снятию локального утомления, улучшению мозгового кровообращёния, снятию утомления с плечевого пояса и рук, с туловища и ног, глаз способствует комплекс физкультурных пауз.

9.2 Анализ микроклимата

Значительным физическим фактором является микроклимат рабочей зоны, особенно температура и влажность воздуха. Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Исследования показывают, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывает большое влияние на работоспособность оператора. Увеличивается время реакции оператора ЭВМ, нарушается координация движений, резко увеличивается число ошибочных действий. Высокая температура на рабочем месте оператора отрицательно влияет на психологические функции: понижается внимание, уменьшается Объём оперативной памяти, снижается способность к ассоциациям.

В конторских помещениях чаще всего бывает пониженная влажность воздуха. Зимой из-за систем центрального отопления, а летом - из-за применения кондиционеров и вентиляторов. Пониженная влажность воздуха отрицательно сказывается на состоянии кожного покрова человека: кожа теряет влагу, становится сухой и шершавой. При пониженной влажности ощущается сухость во рту, появляется жажда.

Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха влияют на теплообмен и необходимо учитывать их комплексное воздействие. Нарушение теплообмена вызывает тепловую гипертермию, или перегрев. Температура тела в тяжелых случаях достигает выше 40-41С, наступает сильное потоотделение, значительно учащается пульс, дыхание, появляется шум в ушах.

На рабочем месте в помещении ДП поддерживается оптимальная температура. В зимнеё время температура воздуха 20-23С, а в летнеё время не должна превышать 25С. Постоянно проводится должная уборка. Помещение регулярно проветривается.

Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственного помещения в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха

9.3 Анализ уровня шума на рабочем месте

С физиологической точки зрения шумом является всякий нежелательный, неприятный для восприятия человека шум. Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. При длительном воздействии шума на организм человека происходят нежелательные явления:

снижается острота зрения, слуха;

повышается кровяное давление;

понижается внимание.

Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем, что приводит к заболеваниям сердца и повышенной нервозности.

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления в Дб в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31.5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Допустимым уровнем звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочем месте следует принимать данные из таблицы 9.2.

Таблица 9.2 Допустимые уровни звукового давления

Таким образом, шум в помещениях ДП не превышает допустимого уровня.

9.4 Анализ освещения

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Освещению следует уделять особое внимание, так как при работе с монитором наибольше напряжение получают глаза.

При организации освещения необходимо иметь в виду, что увеличение уровня освещённости приводит к уменьшению контрастности изображения на дисплеё. В таких случаях выбирают источники общего освещения по их яркости и спектральному составу излучения.

Общая чувствительность зрительной системы увеличивается с увеличением уровня освещённости в помещении, но лишь до тех пор, пока увеличение освещённости не приводит к значительному уменьшению контраста.

Для определения приёмлемого уровня освещённости в помещении необходимо:

o        определить требуемый для операторов уровень освещённости лицевых панелей дисплеёв внешними источниками света;

o        если требуемый уровень освещённости не приёмлем для других операторов, работающих в данном помещении, надо найти способ сохранения требуемого контраста изображения другими средствами.

Рекомендуемые соотношения яркостей в поле зрения следующие:

·        между экраном и документом 1:5 - 1:10;

·        между экраном и поверхностью рабочего стола 1:5;

·        между экраном и клавиатурой, а также между клавиатурой и документом - не болеё 1:3;

·        между экраном и окружающими поверхностями 1:3 - 1:10.

Местное освещение на рабочих местах операторов обеспечивается светильниками, устанавливаемыми непосредственно на рабочем столе, или на вертикальных панелях специального оборудования с вмонтированными в него экранами видеотерминалов. Они должны иметь непросвечивающий отражатель и располагаться ниже или на уровне линии зрения операторов, чтобы не вызывать ослепления.

Если рабоче место находится рядом с окном, необходимо избегать того, чтобы терминал был обращён в сторону окна. Его необходимо расположиться под прямым углом к нему, причём экран дисплея тоже был перпендикулярен оконному стеклу (исключаются блики на экране).

Избавиться от бликов можно с помощью оконных штор, занавесок или жалюзи, которые позволяют ограничивать световой поток, проходящий через окна. Чтобы избежать отражений, которые могут снизить чёткость восприятия, нельзя располагать рабочеё место прямо под источником верхнего света.

В помещении моего рабочего места здания ВЦ на окнах используются жалюзи совместно с занавесками.

Стена или какая-либо другая поверхность позади компьютера должна быть освещена примерно также как и экран. Необходимо остерегаться очень светлой или блестящей окраски на рабочем месте - она может стать источником причиняющих беспокойство отражений

В таблице 9.3 приведены нормы проектирования естественного и искусственного освещения для третьего разряда зрительной работы по СНиП II-4-710.

Таблица 9.3 Нормы естественного и искусственного освещения.

Кроме освещённости, большое влияние на деятельность оператора оказывает цвет окраски помещения и спектральные характеристики используемого света. Рекомендуется, чтобы потолок отражал 80-90%, стены - 50-60%, пол - 15-30% падающего на них света. К тому же цвет обладает некоторым психологическим физиологическим действием. Например, тона "теплой" гаммы (красный, оранжевый, желтый) создают впечатление бодрости, возбуждения, замедленного течения времени и ощущение тепла. "Холодные" тона (синий, зеленый, фиолетовый) создают впечатление покоя и вызывают у человека ощущение прохлады. Предметы и поверхности, окрашенные в "холодные" цвета, кажутся меньше, чем окрашенные в "теплые" тона (при их одинаковой светлости) и как бы удаляются от смотрящего.

С осторожностью следует применять сочетания различных тонов, так как одновременное использование "теплых" и "холодных" тонов может вызвать состояние растерянности и беспокойства.

Действие на человека недостаточной освещённости рабочей зоны и пониженной контрастности. Неудовлетворительное освещение утомляет не только зрение, но и вызывает утомление всего организма в целом. Неправильное освещение часто является причиной травматизма (плохо освещённые опасные зоны, слепящие лампы и блики от них). Резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю ориентации работающих, а также вызывают потерю чувствительности глазных нервов, что приводит к резкому ухудшению зрения.

9.4.1 Расчёт искусственного освещения

Имеются помещения центрального диспетчерского пункта, предназначенные для работы диспетчеров, размером:

длина 5 м;

ширина 4 м;

высота 2,5 м.

Потолок, пол и стены окрашены краской. Метод светового потока сводится к определению количества светильников по следующей формуле:

N=(*Sп*К*Z) / (F* *n)

где Енорм - нормируемая минимальная освещённость на рабочем месте, лк;

Енорм=400лк;

Sn - площадь производственного помещения, м2; S=20м2;

К - коэффициент запаса светового потока, зависящий от степени загрязнения ламп, К=1.4,

Z – коэффициент минимальной освещённости, для люминесцентных ламп=z=1.1

F – световой поток лампы, лм;

коэффициент использования светового потока ламп;

n – число ламп в светильнике, n=2.4;

коэффициент затенения,=0.9

Индекс помещения определяется по формуле:

А и В - длина и ширина помещения, м;

Нр - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

После подстановки данных, находим индекс помещения:

i=(5*4) / (2*(5+4))=1.11

Коэффициенты отражения потолка и пола принимаем 0.75 и 0.50 соответственно.

В зависимости от индекса помещения и коэффициентов отражения потолка и пола находим коэффициент использования светового потока по таблице.

Выбираем тип люминесцентных ламп низкого давления:

Лампа ЛТБ-20, световой поток 975 лм;

Лампа ЛТБ-30, световой поток 1720 лм;

Лампа ЛТБ-40, световой поток 3000 лм.

Подставив все значения, найдем количество светильников:

N=(400*20* 1.4*1.1)/(975*0.54*2.4*0.9)=10.8=11 шт;

N=(400*20* 1.4*1.1)/(1720*0.54*2,4*0.9)=8.1=6 шт;

N=(400*20*1.4*1.1)/(3000*0.54*2.4*0.9)=3.52=4 шт.

Из трёх вариантов выбираем наиболеё экономичный.

Для определения оптимального варианта надо рассчитать:

Руд =N*F/Sn

1. Руд =11*975 / 20=538.25

2. Руд =6*1720 / 20=516

3. Руд =4*3000 / 20=600

Следовательно, наиболеё экономичным будет вариант 2:

ЛТБ-30, и поэтому конструктивно выбираем его.

9.5 Статическое электричество

Электризация - это комплекс физических и химических процессов, приводящих к разделению в пространстве зарядов противоположных знаков или к накоплению зарядов одного знака. ЭВМ может являться источником статического электричества. Электризуется поверхность дисплея, при прикосновении к которому может возникнуть электрическая искра. Вредное воздействие статического электрического электричества сказывается не только при непосредственном контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего вокруг заряженной поверхности.

В исследованиях показано, что под действием статических полей экрана монитора ионы и частички пыли приобретают положительный заряд и устремляются к ближайшему заземленному предмету - обычно им оказывается лицо пользователя, и результатом может стать не проходящая сыпь. Однако с помощью хорошего фильтра можно почти полностью освободиться от статических полей.

При статической электризации напряжение относительно земли достигает десятков, а иногда и сотен тысяч вольт. Значения токов при этих явлениях составляют, как правило, доли микроампера (0.0001-1мА). Человек начинает ощущать ток величиной 0.6-1.5мА. По ГОСТ 12.1.038-82 напряжение электрического тока не должно превышать 42В в помещениях без повышенной опасности, какими являются кабинеты кафедры Информатики ТГУ.

Таким образом, мероприятия по устранению или снижению повышенного уровня электромагнитных излучений в рабочей зоне должны быть направлены на предупреждение переоблучения персонала путём увеличения расстояния между оператором и источником, сокращение продолжительности работы в поле излучения, экранирование источника излучения.

9.6 Электромагнитные излучения

Мониторы являются основным источником различных видов излучений (электромагнитного, ионизирующего, неионизирующего) и статического электричества. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) монитора является потенциальным источником рентгеновского излучения.

Спектр излучения компьютерного монитора включает в себя рентгеновскую, ультрафиолетовую и инфракрасную области, а также широкий диапазон электромагнитных волн других частот. В ряде экспериментов было обнаружено, что электромагнитные поля с частотой 60 Гц (возникающие вокруг линий электропередач, видеодисплеёв и даже внутренней электропроводки) могут инициировать биологические сдвиги (вплоть до нарушения синтеза ДНК) в клетках животных. В отличие от рентгеновских лучей электромагнитные волны обладают необычным свойством: опасность их воздействия совсем не обязательно уменьшается при снижении интенсивности облучения, определённые электромагнитные поля действуют на клетки лишь при малых интенсивностях излучения или на конкретных частотах - в "окнах прозрачности". Источник высокого напряжения компьютера - строчный трансформатор - помещается в задней или боковой части терминала, уровень излучения со стороны задней панели дисплея выше, причём стенки корпуса не экранируют излучения. Поэтому пользователь должен находиться не ближе чем на 1.2 м от задних или боковых поверхностей соседних терминалов.

По результатам измерения электромагнитных излучений установлено, что максимальная напряженность электромагнитного поля на кожухе видеотерминала составляет 3.6 В\м, однако в месте нахождения оператора её величина соответствует фоновому уровню (0.2-0.5 В\м); градиент электростатического поля на расстоянии 0.5м мене 300 В\см является в пределах допустимого.

На расстоянии 5 см от экрана ВТ интенсивность электромагнитного излучения составляет 28-64В\м в зависимости от типа прибора. Эти значения снижаются до 0.3-2.4 В\м на расстоянии 30 см от экрана (минимальное расстояние глаз оператора до плоскости экрана).

Тем не менеё, в течение рабочего дня необходимо равномерно распределять и чередовать различную по степени напряженности нагрузку (ввод данных, редактирование программ, печать документов или чтение информации с экрана). При этом непрерывная работа за монитором не должна превышать четырёх часов при 8 часовом рабочем дне, а количество обрабатываемых символов (знаков) 30 тыс. за 4 часа работы.

Таким образом, при использовании вышеуказанной аппаратуры и соблюдении изложенных требований условия работы за дисплеём выполнены в соответствии с основными требованиями санитарных норм и правил.

9.7 Электро- и пожаробезопасность

Для обеспечения электробезопасности в помещении проверены следующие показатели:

·                   соответствие напряжения в сети тому, на которое рассчитан ПК;

·                   наличие защитного заземления;

·                   меры защиты от перепадов в сети.

Приборы, находящиеся в помещении работают от номинального напряжения 220 В. В нашем случае применено заземление с изолированной нейтралью. Заземление выведено на заземляющий контур с сопротивлением 4 Ома. Заземление дисплеёв осуществляется через системный блок ЭВМ.

Соединение ПК с сетью выполнено с помощью трёхжильного медного силового кабеля с вилкой, имеющей клеммы заземления. Все провода в рабочем помещении имеют характеристики, соответствующие токам и напряжениям в сети.

При эксплуатации ЭВМ возможны возникновения следующих аварийных ситуаций:

·                   короткие замыкания;

·                   перегрузки;

·                   повышение переходных сопротивлений в электрических контактах;

·                   перенапряжение;

·                   возникновение токов утечки.

10. Расчёт экономической эффективности автоматизированной системы централизованного диспетчерского управления электроснабжением

10.1 Основные показатели экономической эффективности

При разработке технико-экономического обоснования проекта АСДУ, важное значение имеёт решение о внедрении принципиально "новой" системы или о постепенном расширение существующей "старой". Руководству предприятия, ответственному за развитие служб инженерного обеспечения, необходимо боле широко рассматривать вопросы интеграции этих служб и рассчитывать на боле долгосрочную перспективу. Это позволит: снизить производственные издержки, избавиться от вопросов технологической несовместимости оборудования автоматизации и диспетчеризации, обеспечить болеё эргономичные и благоприятные условия труда диспетчерским службам и персоналу. При этом необходимо рассматривать болеё широкий спектр подбора активного оборудования, линий коммуникации, исполнительных устройств и программного обеспечения, связывая этот выбор с возможностью перспектив развития и экономической целесообразностью.

Основным критерием экономической эффективности разработки и внедрения АСУ является рост прибыли промышленного предприятия на основе роста производительности коллективного труда и в основном за счет снижения затрат на производство продукции. В качестве количественного выражения экономической эффективности АСУ принимается годовая экономия от внедрения АСУ (Э год.), расчётный коэффициент затрат (Ер), срок окупаемости капитальных затрат (Т), годовой экономический эффект (Э).

Величина годовой экономии рассчитывается по формуле:

 , (10.1)

Где

,  – годовой объём реализуемой продукции до и после внедрения АСУ, млн.рублей;

,  – затраты на рубль реализуемой продукции после внедрения АСУ;

 - прибыль от реализации продукции до внедрения АСУ, тыс. рублей;

- годовой прирост прибыли за счет снижения издержек производства, млн. рублей.

Годовой экономический эффект определяется по формуле:

, (10.2)

где

 - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в данной отрасли (в расчёте  принять равным 0,33);

 - капитальные вложения, связанные с созданием и внедрением АСУ.

Эффективность затрат определяется показателями:

 ;  , (10.3)

Внедрение системы считается достаточно эффективным, если расчётный коэффициент () затрат равен или больше нормативного (), т.е.

 ;  , (10.4)

В автомобильной промышленности  принять равным 0,3, следовательно внедрение системы эффективно, если

 ;

10.2      Определение капитальных затрат на внедрение первой очереди АСУЭ

Сумма капитальных затрат определяется следующим образом:

 , (10.5)

где

 - предпроизводственные затраты на проектирование АСЦДУ;

 - капиталовложения в технические средства системы.

 включают в себя затраты на составление тех. задания, проектирование и внедрение системы. Данные работы будут производиться силами работников завода с привлечением сторонних организаций. Трудозатраты работников завода должны составить:

·        на предпроектное обследование и составление тех. задания – 24 человеко-месяцев;

·        на проектирование и внедрение – 216 человеко–месяцев.

Среднемесячная зарплата ИТР по заводу составляет 8462 руб., процент отчислений на соцстрах с зарплаты равен 36,8. Отсюда трудозатраты работников завода на создание АСЦДУ составят:

Затраты на привлечение сторонних организаций для разработки проекта привязки технических средств, прокладки линий связи, выполнение необходимых НИР составят ориентировочно 5500 000 руб.

 включает в себя затраты на приобретение, монтаж технических средств АСЦДУЭ, а также на строительство или реконструкцию помещения под размещение комплекса технических средств (КТС) системы, т.к. под КТС выделяется готовое помещение (ЦПД),не требующеё реконструкции, т.о. последние затраты в данном случае равны нулю. Следовательно, определится по формуле:

 , (10.6)

где

 - стоимость технических средств;

- затраты на транспортировку и монтаж технических средств.

 согласно методике определения экономической эффективности внедрения АСУП в предварительных расчётах принимается в размере 10% от стоимости технических средств, т.е. = 0,1.  включает в себя стоимость ЭВМ (), телемеханического комплекса (), датчиков () и линий связи ().

 согласно спецификации и ценника средств вычислительной техники составляет: = 1300 тыс.руб.

 согласно предварительного разброса КП и Объёма снимаемой с объектов информации составляет: = 300 тыс.руб.

 принимается обычно 30% от стоимости телемеханики, т.е. 90 тыс.руб.

Согласно спецификации и ценника датчиков величина

= 290000 руб.

Определяем :

(10.7)

 , (10.8)

Определение эксплуатационных расходов АСЦДУЭ.

Эксплутационные расходы АСЦДУЭ () определяются по формуле:

, (10.9)

где

 - расходы за год по зарплате и отчислениям на соцстрах персонала, занятого обслуживанием тех. средств системы, руб.;

 - сумма годовых амортизационных отчислений технических средств системы, руб.;

 - расход материалов и запчастей на текущий ремонт и содержание технических средств, руб.;

 - стоимость потребляемой электроэнергии, руб.;

 - прочие расходы.

Для АСДУ требуется обслуживающего персонала 8 человек в одну смену. Существующий комплекс телемеханики ТМЭ-I обслуживается персоналом в количестве 8 человек в одну смену, т.е. обслуживающий персонал не увеличивается. Учитывая, что предполагается использование двух серверов при трёхсменном режиме работы требуется 12 диспетчеров, 5 инж.электроников и 4 электромеханика 5-го разряда. Расходы в год на зарплату обслуживающего персонала и отчисления на соцстрах составляют:

Норма амортизации средств АСУ составляет 12%, т.е.

Стоимость материалов и запчастей на текущий ремонт и содержание технических средств, исходя из опыта эксплуатации технических средств АСУ ВАЗа, составляет 1 - 1,5% от стоимости технических средств.

руб.

Стоимость потребляемой электроэнергии определяется исходя из установленной мощности оборудования ( = 10 кВт), годового фонда времени(Т=8760), тарифа за 1 кВт·час электроэнергии(=0,998 руб.) и коэффициентом интенсивности использования мощности (В = 0,85 , согласно отраслевой методики определения эффективности АСУП).

руб.

Стоимость прочих расходов складывается из стоимости затрат на, содержание помещения (амортизационные расходы, расходы на освещение, отопление, уборку). Эти расходы не изменятся при внедрении АСЦДУЭ, т.к. технические средства будут установлены в зале ЦДП, где сейчас установлены и функционируют тех. средства диспетчеризации.

Определим сумму эксплуатационных затрат:

руб.

10.3 Расчёт годовой экономии от внедрения АСЦДУЭ

Экономия от внедрения АСЦДУЭ будет за счет снижения издержек производства. Статьи экономии рассмотрены ниже.

10.3.1 Экономия от снижения расходов энергоресурсов за счет внедрения задачи управления расходом энергоресурсов

В решении данной задачи цель (экономия) будет достигаться лишь в том случае, если производства будут, выполнять план по расходу энергоресурсов, рассчитанный и скорректированный управляющей системой.

Следовательно, экономия энергоресурсов будет равна разности между этой запланированной величиной расхода и той фактической величиной, которая была бы без внедрения управляющей системы. Оценить эту разность можно уже сейчас, анализируя графики суточного потребления энергоресурсов в течение нескольких месяцев. Т.е. сравнивая фактический месячный расход с тем, который бы планировался, определим величину возможной экономии энергоресурсов.

Рис. 10.1 График суточного потребления электроэнергии ОАО "АвтоВАЗ"

Исходя из статистических данных о расходах энергоресурсов за 2001 и 2002 годы по заводу и производствам, и применяя описанный метод расчёта плана расходов энергоресурсов, рассчитаем план расхода заводом энергоресурсов каждого вида.

На рис. 10.1 приведен график суточного потребления электроэнергии заводом за февраль 2002 года (выходные дни в выборке отсутствуют).

Выпуск продукции в течение суток в данном периоде практически постоянен, следовательно, можно оперировать с данными расхода как с данными удельного расхода (Рис.10.1). Рассчитаем среднюю величину расхода электроэнергии:

 , (10.10)

Где  - величина расхода за  - ные сутки.

Затем из статистической выборки удаляем значение расхода, превышающие  как значение, характеризующе неэффективную работу завода в данные сутки.

Рассчитаем плановую величину суточного расхода:

 , (10.11)

где

 - суточного расхода электроэнергии, не превышающеё , = 384 ;

 - количество указанных значений.

Величина возможной экономии электроэнергии составляет от месячного расхода:

Исследуя аналогичным образом графики потребления за несколько месяцев 2005 и 2006 годов и принимая во внимание то, что при внедрении задачи управления расходом АСЦДУЭ организуется только Учёт и планирование по производствам, т.е. полностью реализовать полученный резерв в потреблении энергоресурсов не удастся, получим следующие величины годовой экономки энергоресурсов:

·                   электроэнергия - 1%

·                   ХПВ - 2%

·                   ПВ - 2%

·                   дем. вода - 1,5%

·                   9° вода - 2%

·                   метан - 1,5%

·                   кислород - 2%

·                   ацетилен - 1,7%

·                   азот - 2,5%

·                   сжатый воздух - 3%

·                   углекислота - 2%

Пользуясь данными о годовых расходах и стоимости каждого вида энергоресурсов из таблицы 13 , получим величины экономии за счет снижения расхода каждого вида энергоресурсов. Итак, общая экономия за счет уменьшения расхода энергоресурсов при внедрения задачи управления расходом составит 18048000 руб.

10.3.2 Экономия от снижения платы за нагрузку

При внедрении задачи управления нагрузками завод получит возможность эффективно управлять нагрузками и ликвидировать превышение лимита. До настоящего момента времени завод не платил штрафа за превышение лимита, хотя факты превышения были часто. В настоящем году за превышение лимита по нагрузке будет введен десятикратный штраф. Но так как фактических штрафов в исследуемом периоде не было, эффект будем рассчитывать только за счет уменьшения платы за максимальную нагрузку.

Из анализа данных о величинах заявленных предприятием нагрузок на квартал и фактических максимальных нагрузок следует, что за 1992 год, завод превысил заявляемую нагрузку во втором квартале на 6,954 МВт, в третьем - на 4,1 МВт, в четвертом - на 8 МВт. Это повлекло к однократной доплате за максимальную нагрузку в следующем размере:

33,6 руб. - стоимость 1 кВт потребляемой мощности за год.

Зa nepвый квартал заводом было уплачено за 237 МВт, потреблено же было 233,2 МВт, т.е. за счет неточного заказа потери завода составили:

При внедрении системы будет производиться болеё точный заказ максимальной мощности и ликвидироваться превышение лимита, таким образом экономия за счет уменьшения платы за нагрузку составит:

руб.

Что в ценах 2006 г. примерно соответствует 17 млн.руб.

10.3.3 Экономия от снижения потерь в сетях электроснабжения и улучшения качества электроэнергии

Управление сетями электроснабжения на основе расчёта режимов системы электроснабжения ВАЗа позволит существенно сократить потери активной мощности электроэнергии и обеспечить повышение качества эксплутационных напряжений.

На основании отечественного и зарубежного опыта внедрение оптимизационных методов управления сетями электроснабжения обеспечивает сокращение потерь электроэнергии в электрической сети на уровне 0,3% от общего потребления электроэнергии заводом.

В соответствии с указанным ожидаемый годовой эффект при ожидаемом годовом потреблении электроэнергии Ргод =1326792 тыс. КВт/ч и стоимости 1 КВт·ч электроэнергии в размере:

=0.998 руб. КВт/ч составит:

руб. , (10.12)

Кроме прямого экономического эффекта обеспечивается косвенный эффект за счет повышения качества напряжения, что приводит к улучшению эксплутационных условий (снижение технологических ущербов), увеличению сроков службы и межремонтных циклов электрооборудования.

В связи с отсутствием в настоящеё время методики расчёта указанного экономического эффекта его ориентировочная величина  обычно принимается в размерах 0,54% от общего электропотребления, что составит:

 руб.

10.3.4 Экономия теплоэнергии

Пусконаладочным управлением было произведено обследование сетей теплоснабжения и в техническом отчете управления пусконаладочных работ "Разработка мероприятий по наладке системы технологического теплоснабжения" даны рекомендации по эксплуатации сетей теплоснабжения и рассчитана экономия тепла при выполнении этих мероприятий. Но данные мероприятия выполнимы при наличии информации о потреблении теплоэнергии. Такую информацию можно будет получить при внедрении АСУДП.

Согласно указанному отчету экономия от снижения расхода тепла составит:

 руб. ,

Где 216 руб.- стоимость 1 Гкал.

10.3.5 Экономия электроэнергии за счет эффективного управления компрессорами

Оценим величину экономии электроэнергии при управлении системой компрессоров. Рассчитаем расход электроэнергии на дросселирование при работе компрессоров в I и II смены за счет неравномерно потребления сжатого воздуха по заводу:

, где

 - производительность компрессора;

60 мин количество минут в часе;

16 ч. – время работы двух смен;

300 дн. - количество дней в году (рабочих);

0,25 - коэффициент дросселирования (из практики эксплуатации);

2 шт. - количество компрессоров К-250 , работающих в режиме дросселирования в I и II смены;

100 КВт.ч. - удельная норма расхода электроэнергии на 1000 .

При внедрении системы коэффициент дросселирования должен снизиться в 2 раза. Тогда экономия электроэнергии составит:

руб.

10.3.6 Экономия от сокращения численности персонала

При внедрении АСУДП отпадает необходимость в обсчитывании диаграммных лент группой расчёта. В настоящеё время указанная группа состоит из 5 человек. Также можно сократить дежурный персонал ГПП, т.к. его основные функции будут формализованы управляющей системой. Расчёт показывает возможность сокращения 5 человек.

Экономия фонда заработной платы составит:

 руб. ,

где

10 - количество сокращаемого персонала;

7000 - средняя месячная заработная плата;

1,36 - значение коэффициента отчисления на соцстрах.

Экономия по учитываемым статьям составит:

 руб.

10.4      Расчёт годового экономического эффекта

Годовая экономия от внедрения АСЦДУА составит:

 руб. , (10.13)

Годовой экономический эффект составит:

руб. , (10.14)

Определим расчётный коэффициент затрат:

 , (10.15)

Срок окупаемости системы будет равен:

 года,

что меньше нормативного срока - 3,3 года, следовательно разработка и внедрение автоматизированной системы централизованного диспетчерского управления завода эффективны.

Заключение

Будуще промышленного производства связано с необходимостью жесткого контроля над энергоресурсами, ограничением и снижением их доли в себестоимости продукции. Решение этих задач необходимо связывать с энергосбережением и внедрением новых технологий управления предприятиями. Решительный шаг в этом направлении - это разработка и внедрение интегрированных автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), которые включают в себя обеспечение жизнеобеспечения всего промышленного предприятия. Рассмотренная в дипломной работе АСДУ промышленного предприятия, построенная на базе контроллеров "Continium", даёт возможность повысить эффективность управления и комплексно решать задачи жизнеобеспечения.

Для организации эффективного диспетчерского контроля можно рекомендовать к установке интегрированные системы управления промышленными объектами, что приведет к большей оперативности диспетчерских служб и болеё качественному обслуживанию систем жизнеобеспечения предприятия.

Литература

1.                 Поспелов Г.Е. АСУ и оптимизация режимов энергосистем. Минск: Энергия. 1979, 467 с., 2 экз.

2.                 Гельман Г.А. Автоматизированные системы управления электроснабжением промышленных предприятий. -М.: Энергоатомиздат, 1984.-255 с., 3 экз.

3.                 В. С. Самсонов Автоматизированные системы управления в энергетике. М. Высшая Школа, 1990. –400 с., 2 экз.

4.                 Власов Б.В., Ковалёв А.П. Автоматизированные системы управления предприятиями массового производства. М.: Высшая школа. 1987, -423 с., 5 экз.

5.                 Кустов А.А. Автоматизация управления рациональным электропотреблением. -Тольятти, 1990. 160 с., 20 экз.

6.                 Соскин Э.А., Киреёва З.А. Автоматизация управления промышленным энергоснабжением. -М.: Энергоатомиздат, 1990.-384 с., 8 экз.

7.                 Мукосеёв Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий. -М.: Энергия, 1973.-584 с., 20 экз.

8.                 Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. -М.: Высшая школа, 1969.-510 с., 10 экз.

9.                 Маликонов А.Г. Методы разработки автоматизированных систем управления. М.: Энергия. 1973, 300 с., 1 экз.

10.            Лифанов Е.И. Системное решение АСКУЭ для промышленного предриятия // Энергетик, 1999 г., № 4

11.            Алиев Т.М. Измерительная техника // Высшая школа, 1991 г.

12.            Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. Госэнергонадзор Минтопэнерго России, АОЗТ "Энергосервис", 1994 г.

13.            ПУЭ // Главгосэнергонадзор России, 2002 г.

14.            Правила эксплуатации электроустановок потребителей // Главгосэнергонадзор России, 1997 г.

15.            Потребич А.А., Шевцов В.И., Овчинникова Н.С. и др. Применение интегрированной системы для решения задач АСУ ПЭС // Электрические станции, 1996 г., № 2

16.            AndoverControls. Continium Configuration // Andover Controls Corporation World Headquarters 300 Brickstone Square Andover, Massachusetts 01810 USA

17.            Securiton AG. SecuriStar Introduction // SecuriGroup Headquarters Zolikhofen Suiss

18.            Федосеёв, Релейная защита электрических систем // "Энергетика", Москва, 1976 г.

19.            Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы. СПб.: Питер. 2001, 668 с., 2 экз.

20.            Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. СПб: Питер. 2000, 570 с., 2 экз.

21.            Вендров А.М. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем. М.: Финансы и статистика. 2000, 470 с. 1 экз.