nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị cơ bản xây dựng hệ scada mạng điện phần 2

Héi liªn hiƯp KHKT ViƯt nam Liªn hiƯp héi kHKT công trình Báo cáo tổng kết đề tài trọng điểm cấp nhà nớc Kc 03 Tự động hóa Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo scada phục vụ cho ngành lợng thay cho nhập ngoại M số kc 03.11 Chủ nhiệm: PGS Nguyễn trọng quế Phần Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị xây dựng hệ scada mạng điện 6684-2 28/11/2007 Hà nội 2003 MỤC LỤC Chương I: Các khái niệm bản, chọn phương án I Các khái niệm Dịng hiệu dụng Đo cơng suất lượng II Phương hướng việc nghiên cứu transducer III Vi hệ thống ADE 7753 IV Phân tích vần đề kỹ thuật áp dụng vào ADE 7753 Chương II Thiết kế transducer, đo đại lượng sở ADE 7753 I Phương hướng II Các cách truy cập vào ADE 7753 III Tổ chức hệ thống Chương III Xây dựng thiết bị I Sơ đồ lắp ráp II Chương trình phần mềm BÀI TĨM TẮT Đây nội dung đề tài nhánh 3,4,5,6,7 đề tài Nhà nước KC – 0311 ký kết ngày 6/11/2001 với chủ nhiệm chương trình khoa học công nghệ diện Nhà nước KC – 03 Nội dung đề tài nhánh sau: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo transducer đo đại lượng sau: - Dịng áp hiệu dụng - Cơng suất lượng tác dụng - Công suất lượng phản kháng - Công suất lượng biểu kiến - Chu kỳ lưới điện - Hệ số công suất cosφ Cấp xác tất thang đo 0,5% FS Đầu thống hoá 4-20mA nối tiếp kiểu số theo chuẩn RS 485 Có thể đặt giá trị báo động Hợp đồng ký kết 11/2001/HD – DTCT – KC03 Đây biến đổi đại lượng điện mà quản lý điện (SCADA) cần phải thu thập, kết nối với hệ thống đo lường điều khiển hệ thống điện Việt Nam Trong đề tài áp dụng thành tựu vi hệ thống tức hệ thống ADE 775X Analog devices đời năm 1999 đến vào hồn thiện Tính vi hệ thống cao hẳn biển đổi lắp ghép linh kiện rời từ trước dùng Vi hệ thống lại cho phép sử dụng linh hoạt, đề tài bố trí nghiên cứu thiết kế transducer có dùng kết cầu phần cứng Phần mềm thiết kế để đặt thơng số đo đại lượng nói Vì vậy, phần lập trình phải tổ chức theo kiểu menu Khi cần đo đại lượng ta cần chọn menu phím mặt máy Các sản phẩm sản xuất dạng chế tạo thử hoạt động tin cậy Ở có ý nghĩa lớn nghiên cứu vi hệ thống đại sở biến đổi lớn kỹ thuật đo lường đại lượng điện không điện Ra biến đổi cho ta có sổ cho biến đổi khác phát triển thiết bị đo ảo với giá thành rẻ Các tác giả CHƯƠNG I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Transducer điện biến đổi đo lường, biến đại lượng điện lưới điện thành dịng điện chiều thống hố 4-20mA hay biến thành đại lượng số truyền mã nối chuẩn xác định (thông thường RS 232 hay RS485) Các đại lượng là: Dòng áp dụng hiệu dụng (Irms, Urms) Công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến (P,Q,S) Năng lượng tác dụng phản kháng (Wa, Wr) Chu kỳ lưới điện hay tần số, hệ số cosφ Dòng điện điện áp hiệu dụng Theo định nghĩa T Irms= ∫ i dt T i: Là dòng điện tức thời T: Chu kỳ dòng điện Trong trường hợp đo lượng số với biến đổi tương tự số tốc độ cao ta có: Irms= N N ∑I i=I i Ii: Dòng điện thời điểm thứ i Đối với dịng điện hình sin ta có: T Irms= ∫ ( I m2 Sinat ) dt = I m T Trong công nghiệp, điện tử chưa phát triển người ta thường đo dịng điện có cấu điện từ momen quay Mq= dL I 2 dα dL : Biến thiên điện cảm cuộn dây tĩnh lõi thép quay dα I: Dòng điện hiệu dụng Cơ cấu điện từ cho phép đo dòng hiệu dụng có vấn đề sau: - Quan hệ với I khơng tuyến tính - Độ nhạy khơng cao, độ xác thấp Tuy thế, thời gian dài dùng chủ yếu dịng điện xoay chiều cơng nghiệp Cấp cơng suất tiêu thụ 1-2Watt xác 1,5 2,5 Để có độ xác cao người ta dùng cấu điện động Trong cấu điện động ta có momen quay: Mq= dM I1.I2 dα Cơ cấu điện dộng cho phép nhân I1 I2 dùng đo dịng điện, điện áp (I1 = K2I2 =KI) I1=K2I2 = KV) Mq = K dM 12 có dα thể dùng đo công suất (I = K1I; I2 = KvV) Loại cấu điện động chủ yếu dùng đẻ đo công suất đo Uv cần có độ xác cao Cấp xác cao dụng cụ 0,2% FS Công suất tiêu thụ 2-5Watt Trong vạn kế người ta dòng áp mạch chỉnh lưu bán dẫn tức đo dòng trung bình, sau suy dịng hiệu dụng cách nhân với hệ số 1,11 hệ số quan hệ dịng hiệu dụng dịng trung bình tín hiệu hình sin Cơ cấu có khuyết điểm sau: - Các diot chỉnh lưu phân tử lý tưởng, quan hệ U I không tuyến tính - Hệ số chỉnh lưu diot thay đỏi theo nhiệt độ dụng cụ chỉnh lưu diot thay đổi theo nhiệt độ - Hệ số 1, 11chỉ tín hiệu đo hình sin Cấp xác cao dụng cụ chỉnh lưu cấp 1,5 Nhiều cơng trình từ năm 1970 đến cố gắng đo dịng xoay chiều xác cao Luận án Tiến sỹ NguyễnVăn Tách đưa 130 tài liệu nghiên cứu phương pháp đo dịng xoay chiều xác Với đời nhiều linh kiện điện tử, nhiều sơ đồ đưa để đo xác dịng xoay chiều; transducer điện tử đời biến I, U hiệu dụng thành dùng – 10 mA; – 20mA Sau đời ADC xác cao, tốc độ lớn phối hợp với vi điều khiển giải việc tính tốn xử lý số liệu người ta đến phương pháp rời rạc hoá xoay chiều, thu nhập tính tốn theo cơng thức định nghĩa Liên tiếp transducer vạn đời, vừa đo I, U, P, Q, S, Wa, Wt với độ xác 0,5 Sơ đồ chung transducer ADC tốc độ cao phối hợp với vi xử lý ADC phối hợp với DSP Đo công suất lượng Theo định nghĩa: Công suất P= ui T P = ∫ uidt = T N∫ N Ui Ii T Năng lượng Wa = ∫ pdt = p.t T P: Công suất tức thời tích u i i, u: Dịng điện điện áp tức thời Ui, Ii: Dòng điện điện áp tức thời thời điểm i P: Công suất trung bình Wa: Năng lượng tác dụng Q: Cơng suất phản kháng Trước người ta đo công suất cấu điện động Mq = dM 12 ui = Kw.ui dα Mq = Kw.Umsin ωt Imsin ( ωt + ϕ ) Mwl = Kw ⎡⎢U m + I m cosϕ + U m I m cos(2ω1 + ϕ )⎤⎥ n ωt Imsin ( ωt + ϕ ) ⎣ 2 ⎦ Mq: Gồm thành phần thành phần khơng biến đổi thành phần hình sin theo thời gian có tần số góc ω Cơ cấu điện động có qn tính lớn (tần số riêng