Что такое дистанционное управление местное управление

Дистанционное управление в электроэнергетике

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 03.03.2019 2019-03-03

Статья просмотрена: 2200 раз

Библиографическое описание:

Дягилев, А. А. Дистанционное управление в электроэнергетике / А. А. Дягилев, С. В. Мелехина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 9 (247). — С. 92-94. — URL: https://moluch.ru/archive/247/56864/ (дата обращения: 28.12.2021).

В настоящее время все больше появляется устройств, работающих дистанционно — так называемых «умных» устройств. Их главными функциями является дистанционное управление (в простейшем случае включение и отключение) какого-либо оборудования.

Используемые в электроэнергетике передовые цифровые технологии позволяют получить ощутимый системный эффект за счет построения более совершенных модулей управления различными технологическими процессами.

Само по себе дистанционное управление — это передача управляющего сигнала от оператора к объекту управления, который расположен на определенном расстоянии. Чаще всего используется, когда доступ к объекту управления невозможен по каким-либо причинам или нежелателен, а также когда объект находится в движении.

В области электроэнергетики дистанционное управление — это управление на расстоянии отдельными элементами энергетической системы (агрегатами, аппаратами, механизмами) при помощи механических связей, а также при помощи электромагнитных устройств постоянного тока или тока промышленной частоты. [1]

Все системы дистанционного управления можно разделить по типу канала связи на механический и электрический.

Для механического канала характерно управление объектами, расположенными на определенном расстоянии друг от друга и для их управления необходима мгновенная реакция. Данный вид связи характерен для работы автомобилей, самолетов и так далее. А электрический канал можно подразделить на проводной, радиоканал, ультразвуковой, инфракрасный.

Можно выделить два вида управления. Это дистанционное управление и местное.

Под местным понимается управление выключателями с помощью командных аппаратов, которые расположены на приводе или на близком расстоянии от него. Главное преимущество местного управления — это простое устройство и принцип действия (по сравнению с дистанционным управлением).Одно из применений дистанционного оборудования это управление работой электрическими выключателями.

В электроэнергетике допускается местное управление для электрооборудования, которое проще в управлении и эксплуатация представляет наименьшую опасность для жизни человека (например-некоторыми типами вакуумных выключателей). Дистанционное управление логичнее применять для взрывоопасного оборудования (например, масляных выключателей).

Аппарат дистанционного управления — это электромагнитные коммутационные устройства для включения или отключения которых используются специальные командные аппараты (это кнопки, ключи и переключатели). Расположить эти аппараты можно на некотором расстоянии от самих аппаратов дистанционного управления, что и позволяет управлять ими дистанционно.

Для управления высоковольтными выключателями со щита управления подается сигнал на схему управления включить или отключить при помощи нажатия соответствующей кнопки. Расположение щита управления относительно управляемых включателей может быть в радиусе нескольких сотен метров.

Щит управления электроустановки необходим для централизованного управления и контроля работы электрооборудования. На нем располагают переключатели, рубильники, лампы и т. д. Для информирования рабочего персонала об изменении режимов работы электрооборудования на щите управления располагают различные устройства сигнализации. Данные устройства можно разбить на несколько групп:

− устройства сигнализации положения коммутационных аппаратов;

− устройства сигнализации действия автоматики;

Название сигнализирующих устройств отображает их функциональное применение.

Контролировать положение выключателей можно при помощи специальных контрольных ламп или светодиодов. При помощи цветового обозначения (свечение красного сигнала, когда включатель включен и зеленого, когда выключен).

Главное преимущество дистанционного управления в том, что диспетчер может управлять выключателями на значительном расстоянии, непосредственно с рабочего места через аппаратуру по каналам связи или при помощи микропроцессорных устройств РЗА (релейной защиты и автоматики) так называемой локальной сети.

Для дистанционного управления в установках низкого напряжения (электроустановках до 1000 В) в качестве аппаратов, которые могут быть использованы для дистанционного управления в установках низкого напряжения, служат автоматические воздушные выключатели и контакторы различных видов и исполнения.

В большинстве случаев контакторы используются для цепей управления электродвигателями. Служат для ускорения, торможения, блокировки двигателями.

Контактор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных коммутаций силовых цепей двигателей. Контакторы различаются по роду тока коммутируемой цепи, числу главных контактов (одно-, двух- и многополюсные), роду тока цепи катушки (управление постоянным или переменным токами), номинальным току и напряжению коммутируемых цепей, конструктивному исполнению и другим признакам. [2]

Существует и другой аппарат, предназначенный главным образом для управления трехфазными асинхронными двигателями, т. е. для их подключения к сети, отключения, обеспечения тепловой защиты и сигнализации о режимах работы — это магнитный пускатель. Их используют как мощные коммутационные аппараты для включения мощных нагрузок однофазных на 220В и трехфазных на 380В. Они позволяют вам дистанционно при помощи различных кнопок включать и отключать мощные нагрузки. Это не только электрические двигатели, но и уличное освещение, обогреватели и т. д.

Важную роль в процессе управлении играют устройства релейной защиты и автоматики. Они связаны с цепями управления коммутационных аппаратов (контакторов, пускателей, высоковольтных выключателей и др.) и служат для воздействия на них (отключения или включения).

В области электроэнергетики дистанционное управление электрооборудованием является одной из важных задач. В настоящее время широко применяются различные комплексы дистанционного контроля, учета и управления оборудования не только для маломощных приборов, но и для крупных электростанций.

Например, в последнее время большой популярностью пользуются дистанционные выключатели освещения в доме, квартире. Система «Умный дом» приобрела большую популярность и пользуется спросом. Эта высокотехнологичная система, которая позволяет объединить вместе все домашние коммуникации. Пользователь имеет возможность настроить работу всего оборудования в доме по своему желанию. Может дистанционно управлять системой освещения, водопровода, отопления работой кондиционера и даже работой всех розеток по отдельности. С каждым годом система становится все доступнее для разных классов населения.

Развитие интернет-технологий также позволяет использовать дистанционное управление. В настоящее время появляются специальные программы при помощи, которых человек может управлять электрооборудованием. При помощи обычного сотового телефона (смартфона) с использованием wi-fi сети можно управлять как бытовыми приборами, так и крупными объектами производственных комплексов.

Контролирование работы устройств можно осуществлять с помощью специальных приложений, где отображаются как на щите управления состояния работы системы в данный момент. Так же пользователю могут приходить смс оповещения, например об аварийных режимах работы того или иного оборудования. Таким образом, пользователь будет иметь возможность дистанционно узнавать о проблемах и решать появившееся вопросы, не выезжая на место расположения электрооборудования, что существенно упрощает процесс управления.

Дистанционное управление применяется также для управления оборудованием крупных подстанций.

Например, используются автоматизированные программные переключатели АПП в телеуправлении оборудованием. Данная система недавно была введена в эксплуатацию на ПС 500 кВ Щёлоков Тюменской области. [3]

АПП — это представленная в виде компьютерного алгоритма последовательность действий при переключениях, включающая проверку эксплуатационного состояния оборудования, формирование и реализацию команд телеуправления оборудованием из диспетчерского центра и центра управления сетями Сетевой компании, а также контроль правильности их исполнения в автоматическом режиме. [3]

То есть диспетчер в зависимости от задачи запускает ту или иную программу на выполнении. Таким образом, персоналу нет необходимости производить ряд сложных переключений. Происходит обмен информацией по каналам связи между диспетчером и подстанцией. Данный процесс имеет свои плюсы:

Так как работа в области электроэнергетики чрезвычайно опасна, дистанционное управление позволяет решить эту проблему. Персоналу нет необходимости контактировать с мощными и опасными для жизни электроустановками. Все необходимые переключения производятся дистанционно. Но у данного способа управления есть один существенный недостаток — это его цена.

С развитием технологического процесса будет появляться все больше возможности для перевода всего управления и контроля в электроэнергетике на дистанционное управление.

Источник

Схема управления 3-фазным асинхронным двигателем с двух постов управле-

Эта схема ( рис. 103, б ) отличается от рассмотренной выше наличием второго по-

ста управления, состоящего из кнопок SB3 «Пуск» и SB4 «Стоп».

Следует обратить внимание, что контакты обеих кнопок «Пуск» включены парал-

Такое включение кнопок позволяет включить двигатель при нажатии любой кноп-

ки – SB1 или SB3, и остановить двигатель нажатием кнопки SB2 или SB4.

Местное и дистанционное управление электроприводами. Правила Регистра

Местным называется управление электроприводом при помощи кнопочного поста

управления, находящегося в непосредственной близости от электропривода.

Дистанционнымназывается управление электроприводом при помощи кнопочно-

го поста управления, находящегося на некотором удалении от электропривода.

Управление с двух постов применяют для электроприводов ответственных прием-

ников электроэнергии – рулевых приводов, некоторых насосов и вентиляторов.

Например, по Правилам Регистра, пуск и остановка электродвигателей привода

руля должны осуществляться из румпельного отделения ( местное управление ) и из руле-

вой рубки ( дистанционное управление ).

В некоторых случаях пост дистанционного управления может состоять только из

одной кнопки «Пуск» или «Стоп».

Например, электродвигатели погружных осушительных и аварийных пожарных насосов должны иметь устройства дистанционного пуска, расположенные выше палубы переборок. Значит, пост дистанционного управления состоит из кнопки «Пуск». Этот

пост может находиться в рулевой рубке.

В то же время электродвигатели топливных и маслоперекачивающих насосов и се-

параторов топлива и масла должны отключаться дистанционно из мест, находящихся вне помещений этих насосов и вне шахты машинного отделения, но в непосредственной близости от этих помещений. Такой пост дистанционного управления состоит из кнопки «Стоп». Этот пост обычно располагается в коридоре при входе в машинное отделение.

Такое расположение постов дистанционного управления:

1. сводит к минимуму время, необходимое для включения или отключения электро-

привода ( не надо спускаться в машинное отделение ) и тем самым способствует повыше-

нию живучести судна при затоплении судовых помещений или пожаре в машинном отде-

2. исключает необходимость нахождения человека в машинном отделении, у поста местного управления, в условиях пожара в этом отделении или его частичного затопле-

18. Прочитать и объяснить работу структурной схемы авторулевого;

Отклонение судна от заданного курса воспринимается гирокомпасом ГК (рис. 10.32 ), который через датчик повернет ротор сельсина-приемника курса СП.

Последний через необратимую передачу НП поворачивает вал механического дифференциала МД. На второй вал механического дифференциала от штурвала подает-

ся заданное значение курса α . На выходном (третьем) валу МД получается разность между заданным и истинным значениями курса, которая характеризуется углом откло-

нения отзаданного курса α.

Рис. 10.32. Структурная схема авторулевого

Выходной вал МД поворачивает датчик курса ДК, который вырабатывает напряже

U = k α ( 10.11 ),

пропорциональ­ное углу рассогласования судна по курсу. Это напряжение являет-

ся основным управляющим сигналом.

Два других управляющих сигнала выра­батываются в блоке коррекции БК, вклю-

чающем в себя дифферен­цирующее ДУ и интегрирующее ИУ устройства.

Дифференцирующее устройство вырабатывает сигнал

U = k dα/d t ( 10.12 ),

пропорциональный скорости отклонения от заданного курса. Сигнал этого устройства

предназначен для ком­пенсации энергии поворота судна, т. е. для уменьшения его инер

ции путем отрицательной закладки руля.

Сигнал, вырабатываемый интегрирующим устройством, пропорционален инте

гралу от угла отклонения судна по времени

U = k ( 10.13 ),

Этот сигнал возникает при появлении внешних несимметричных сил ( волны, ветра ) и делает кладки пера руля несимметричными. Тем самым компенсируется снос судна с курса в результате действия односторонних сил.

Таким образом на входе усилителя У суммируются 3 сигнала (пропорциональный углу отклонения судна, его производной и интегралу ), образуя напряжение управления

U = k α+ k dα/dt + k ( 10.14 ),.

ную ( П ) в виде напряжения U , интегральную ( И ) в виде напряжения U , идифферен

циальную ( Д ) в виде напряжения U .

Напряжение управления U подается на вход усилителя У, откуда усиленный сиг-

нал поступает на исполнительный двигатель ИД, который поворачивает управляющий орган насоса Н рулевой ма­шины РМ.

Насос рулевой машины в соответствии с положением управляющего органа при

водит в движение поршни силовых цилин­дров СЦ, которые будут поворачивать руль на угол β.

При повороте руля приходит в движение рулевой датчик РД, имеющий механи-

ческую связь с баллером, вырабатывающий сигнал отрица­тельной обратной связи

U = k β ( 10.15 ),.

Этот сигнал вычитается из управляющего сигнала, а поэтому ограничивает угол перекладки руля и вместе с сигналом U обеспечивает удержание судна на заданном кур

се (по закону незатухающих колебаний).

Исполнительный двигатель ИД связан с управляющим органом насоса через исполнительный механизм. В зависимости от типа РМ в комплект авторулевого может входить исполнительный механизм ИМ-1 или ИМ-2.

В приборе ИМ-1 выходной валик имеет враща­тельное движение на некоторый угол ε, а в приборе ИМ-2 выходной валик совершает поступательное перемещение на некоторую вели­чину l.

Значение смещения определяет подачу насоса, а соответст­венно и скорость пере

кладки руля. Таким образом,

поэтому датчик ДН обратной связи по насосу, механически связан­ный с ИД, выра

U = k kdβ/d ( 10.17 ),

Этот сигнал отрица­тельной обратной связи вычитается из управляющего сигна-

ла и служит для уменьшения автоколебаний пера руля.

Процесс управления судном для удержания его на заданном курсе можно представить следующим образом.

При отклонении судна от заданного курса выработанный авторулевым управля-

ющий сигнал поступает через усилитель на ИД. Последний приводит в движение управ-

ляющий орган и датчик ДН, вырабатывает сигнал U , который вычитается из управляю-

щего сигнала усилителя.

Когда при определенном смещении управляющего органа насоса значение сигна-

ла отрицательной обратной связи станет равным управляю­щему сигналу на входе уси-

лителя, разность напряжений станет равной нулю, а следовательно, и напряжение, подаваемое на ИД, тоже станет равным нулю.

Двигатель остановится, а управляющий орган насоса будет повернут на опреде-

ленный угол. Насос рулевой машины в соответствии с управляющим органом приведет в движе­ние поршни СЦ рулевой машины, которые будут поворачивать руль.

При повороте руля рулевой датчик РД вырабатывает сигнал U , который вычитается из управляющего сигнала усилителя.

Поскольку в рассматриваемый момент разность сигналов на усили­теле была рав-

на нулю, то под действием сигнала обратной связи РД усилитель будет вырабатывать напряжение противоположной фа­зы, ротор ИД будет вращаться в обратную сторону и перемещать управляющий орган насоса к нулевому положению.

При этом сигнал U обратной связи датчика ДН насоса будет соответственно уменьшаться.

Когда управляющий орган насоса вернется в нулевое положение, рулевая маши-

на прекратит движение, руль остановится в определенном положении, сигнал датчика ДН будет равен нулю, сигнал датчика РД будет равен по значению управляющему напря­

жению U и противоположен по знаку. Разность сигналов на входе усилителя опять бу-

Под действием момента, созда­ваемого рулем, судно начнет возвращаться на за-

данный курс и в связи с этим значение управляющего напряжения U уменьшается. Это приводит к нарушению равенства сигналов и под действием напряжения, определяемого полярностью сигнала U рулевого датчика, ИД начинает смещать регулирующий орган насоса в противоположную сторону.

В результате обеспечивается возврат руля в диаметральную плоскость, когда судно оказывается на заданном курсе.

19. Прочитать и объяснить работу обобщенной разомкнутой системы ручного управления РЭГ-приводом;

Изменение направления подачи масла от насоса на рулевую машину, необходимое для перекладки руля, производится специальным управляющим устройством – сервомеханизмом.

В РЭГ-приводах с насосами постоянной подачи оконеч­ный каскад сервомеханизма представляет собой дросселирующий золот­ник, посредством которого насос связывается с рулевой машиной. Уп­равление золотником осуществляется магнитным (соленоид) или ма­шинным серводвигателем, который воздействует на золотник непосред­ственно или через промежуточный гидроусилитель.

Весьма часто в со­став управляющей кинематики включают гидроусилитель, что сущест­венно снижает мощность электрического серводвигателя.

Напомним, что при простом управления в качестве органов управления используют кнопки «Лево руля», «право руля» или рычаг управления ( «джостик» ).

Руль перекладывается все то время, пока нажата одна из кнопок или рычаг вы

Обобщенная разомкнутая схема ручного управления рулем по времени показана на рис. 10.17.

Рис. 10.17. Обобщенная разомкнутая система ручного управления РЭГ-приводом

При простом управлении рулем контур регулирования разомкнут. При подаче управляющего напряжения U последовательно отрабатывают все звенья и начинается перекладка руля.

Шток поршня гидроусилителя ГУ жест­ко связан с манипулятором насоса Н. Перемещение манипулятора ог­раничено. Поэтому пропорциональность между движением золотника гидроусилителя и ходом его поршня характерна только при сравнитель­но малых перемещениях.

При снятии управляющего напряжения U серводвигатель СР останавливается, но подача насоса Н не прекра­щается.

Для остановки руля необходимо, чтобы серводвигатель включением в обратную сторону сместил манипулятор насоса в исходное положе­ние. Таким образом, разовая перекладка руля содержит четыре опера­ции:

1. включение серводвигателя;

3. включение серводвигателя в обратном направлении;

Поворот руля на заданный угол описанным способом даже опытному оператору ( например, рулевому матросу ) выполнить практически невоз­можно.

Для нормальной работы требуется, чтобы при снятии входного уп­равляющего сигнала U = 0 серводвигатель занимал исходное по­ложение, что соответствует прекращению подачи масла на рулевую ма­шину.

В некоторых современных отечественных схемах управления (АТР, АИСТ) это делается специальным пружинным нуль-установите­лем, задача которого вернуть серводвигатель или, точнее, золотник гид­роусилителя ГУ в нулевое положение ( е = 0) после отключения.

Ино­странные фирмы часто используют сервопривод с электромагнитным управлением. Золотник такого привода всегда имеет пружинный само­возврат.

Таким образом, простое управление рулем по структурной схеме рис.10.17 принципиально возможно.

Для этого требуется только, чтобы элементы сервопривода автоматически возвращались в исходное поло­жение после отключения серводвигателя.

20. Прочитать и объяснить работу структурной схемы следящего управления РЭГ-приводом с механической обратной связью;

Изменение направления подачи масла от насоса на рулевую машину, необходимое для перекладки руля, производится специальным управляющим устройством – сервомеханизмом.

В РЭГ-приводах с насосами постоянной подачи оконеч­ный каскад сервомеханизма представляет собой дросселирующий золот­ник, посредством которого насос связывается с рулевой машиной. Уп­равление золотником осуществляется магнитным (соленоид) или ма­шинным серводвигателем, который воздействует на золотник непосред­ственно или через промежуточный гидроусилитель.

Весьма часто в со­став управляющей кинематики включают гидроусилитель, что сущест­венно снижает мощность электрического серводвигателя.

Напомним, что при следящем управления в качестве органа управления используют штурвал поста управления в рулевой рубке.

При повороте штурвала на определенный угол в необходимую сторону ( влево или вправо относительно нулевого положения ) перо руля повернется на такой же ( или пропорциональный ) угол и автоматически остановится.

Иначе говоря, перо руля повторяет поворот штурвала, как бы следит за движением штурвала, отсюда название – следящее управление.

Из сказанного следует, что у каждому положению штурвала после отработки соответствует определен­ное положение руля.

Таким образом, следящее управление является полуавтоматическим – на первом этапе управления участвует человек ( поворачивает вручную штурвал ), на втором этапе используются элементы автоматики ( сельсин-датчик руля в румпельном отделении ), обеспечивающие автоматическую ( без участия человека ) остановку руля.

Аксиометр является средством дополнительного контроля положения руля.

Система следящего управления может быть создана путем замыкания входа и выхода разомкнутой системы (рис. 10.16 ) через соответству­ющие преобразующие устройства.

Внутри следящего контура оказываются последовательно включенными два интегрирующих звена СР и РМ. Такие системы являются структурно неустойчивыми. Для прида­ния устойчивости одно из интегрирующих звеньев должно быть охва­чено жесткой обратной связью.

Широко распространены схемы (рис. 10.18 ), где обратной связью ох­вачены два звена: рулевая машина РМ и насос регулируемой подачи.

Рис. 10.18. Структурная схема следящего управления РЭГ-приводом с механической обратной связью

Образование внутреннего следящего контура превращает интегрирующее и апериодическое звенья, характерные для гидравлического привода, в обобщенное колебательное звено, передаточная функция которого имеет следующий вид:

где К — коэффициент усиления обратной связно масштабно увязывающий воз­действие на подачу насоса со стороны руля и со стороны усилителя.

ся (ε ).

Движение же задающего органа α может продолжаться из-за наличия специаль-

ной аккумулирующей пружины. Следовательно, при больших углах пере­кладки насос работает с максимальной подачей и начинает снижать ее за 5° до подхода к заданному положению.

При разомкнутом контуре II возможно простое управление рулем.

Постом управления непосредственно на вход усилителя подается уп­равляющий сигнал. Серводвигатель СР через ГУ или, в случае его от­сутствия, через кинематический механизм перемещает на некоторый угол α задающий элемент, угол поворота которого после отработки определит положение руля.

Контроль перекладки производится по двухстрелочному аксиометру заданного и действительного положения руля. Датчики аксиометра связаны соответственно с заданным α и фактическим α углами поворота пера руля. Отключе­ние серводвигателя производится по достижении α требуемого значения.

21. Прочитать и объяснить работу функциональной схемы электропривода подруливающего устройства с ВРШ;

К основным деталям устройства относятся ( рис. 10.34 ):

Рис. 10.34. Функциональная схема электропривода подруливающего устрой-

ЛПШ – линейный преобразователь шага, для преобразования угла поворота лопастей винта в пропорциональное напряжение ;

ДНШ – датчик нулевого шага, представляет собой конечный выключатель, контакты которого замкнуты только при нулевом шаге лопастей винта;

М – приводной электродвигатель винта, для вращения винта;

ПП – переключатель постов управления;

ПУ1- пост управления на крыле левого борта;

ПУ2 – то же, в рулевой рубке;

ПУ3- то же, на крыле левого борта;

РУ – распределительное устройство ( щит электропитания );

РШ – регулятор шага винта, для выработки напряжения, ;

ЭГП – электрогидравлический преобразователь;

РЗ – распределительный золотник;

1 – рычаг, для передачи информации о положении лопастей в ЛПШ и ДНШ;

2 – сервомотор, для создания усилия, поворачивающего лопасти винта;

3 – шток сервомотора, для передачи усилия от поршня сервомотора 2 к кондуктору 5;

4 – коническая зубчатая передача, для передачи вращающего момента электродвигателя на ступицу винта ( т.е. для вращения винта );

5 – кондуктор, устройство для непосредственного разворота лопастей винта.

Источник