tìm hiểu bộ chuyển nguồn ATS, đi sâu vào điều khiển quá trình chuyển nguồn bằng PLC

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Số bảng Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Tên bảng Tín hiệu đầu vào Tín hiệu đầu Tín hiệu đầu vào Tín hiệu đầu DANH MỤC HÌNH VẼ Trang 28 28 36 37 Số hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 3.1 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Tên hình Sơ đồ khối cấu trúc ATS Sơ đồ khối ATS Sơ đồ thời gian hoạt động Sơ đồ cấu trúc ATS Sơ đồ thời gian hoạt động ATS lưới – máy phát Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR - PD Sơ đồ mạch điều khiển Bộ ATS – V2.1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ATS công ty Hà Nội Nguyên lý chung cấu trúc điều khiển logic khả trình PLC Vòng quét chương trình Lưu đồ thuật toán Sơ đồ mạch động lực ATS lưới - lưới Sơ đồ mạch điều khiển Cấu hình trạm PLC Biến đầu vào đầu chương trình Khởi động hệ thống Khi lưới Khi lưới có điện trở lại Dừng hệ thống Lưu đồ thuật toán điều khiển Lưới – Máy phát Sơ đồ mạch động lực hệ thống lưới – máy phát Sơ đồ mạch điều khiển Cấu hình trạm PLC Biến đầu vào PLC Khởi động trình Khi lưới Khi có điện trở lại Dừng trình Trang 10 11 14 16 17 19 20 22 26 28 30 30 31 32 35 34 34 34 37 40 40 41 42 46 46 46 47 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan phần nghiên cứu thể đồ án tốt nghiệp riêng tôi, kết số liệu đề tài trung thực Hải phòng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Quang Thắng LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo Trần Sinh Biên hướng dẫn, bảo nhiệt tình, giúp em có hội tiếp xúc với thiết bị thực tế hoàn thành đồ án Em xin cảm ơn tất thầy cô môn Điện tự động công nghiệp Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam truyền đạt kiến thức suốt thời gian em học trường để em ứng dụng vào đồ án LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nước ta giai đoạn diễn mạnh mẽ nhanh chóng Để thực điều cần mở rộng phát triển nhà máy điện, xí nghiệp Điều đặt nhiệm vụ quan trọng kỹ sư ngành điện Một nhiệm vụ cung cấp thường xuyên, ổn định liên tục cho nhà máy, xí nghiệp Mục đích đề tài Mục đích đề tài tìm hiểu chuyển nguồn ATS, sâu vào điều khiển trình chuyển nguồn PLC - Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chuyển nguồn tự động ATS Phạm vi nghiên cứu thiết kế chương trình điều khiển PLC cho chuyển nguồn ATS Phương pháp nghiên cứu khoa học Để hoàn thành đề tài yêu cầu người làm việc phải có lộ trình làm việc thống nhất, có phương pháp nghiên cứu rõ ràng, xác định bắt phương hướng tổng thể mô hình Sau bắt tay vào thực phần, phần cần có nghiên cứu tìm hiểu kỹ kết hợp phần mềm Sau tổng hợp phần thành mô hình Để làm điều em thu thập thông tin, tài liệu tham khảo để nghiên cứu làm đề tài Trên sở có vấn đề khúc mắc khó giải em tham khảo hỏi ý kiến thầy cô bạn để hoàn thành đề tài đồ án giao Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu nâng cao tính tự động hoá việc điều khiển trình chuyển nguồn sang nguồn dự phòng gặp cố không mong muốn Thiết bị tự động đem lại hiệu : Tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm máy biến áp đường dây phải làm việc song song CHƯƠNG1 :KHÁI QUÁT VỀ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 1.1.Khái quát chung ATS thiết bị tự động chuyển đổi nguồn dùng để chuyển nguồn xác nguồn dự phòng nguồn xảy trạng thái lỗi Nguồn xảy lỗi pha, nguồn, ngược thứ tự pha, điện áp cao thấp giá trị cho phép…vv Nếu nguồn dự phòng lấy từ máy phát ta có loại ATS lưới – máy phát, nguồn dự phòng lấy từ lưới thi ta có loại ATS lưới - lưới 1.1.1.Đặc điểm chung + Được sử dụng mạng pha dây mạng pha + Cho phép nguồn ưu tiên hệ thống mạng điện có nhiều nguồn + Tuỳ chọn chế độ điều khiển xung hay dạng mức + Giám sát thấp áp áp nguồn điện hay nguồn điện dự phòng + Giám sát tần số nguồn điện lưới nguồn điện dự phòng + Lập trình timer trì hoãn khởi động chuyển mạch hay tắt máy phát + Lập trình hoạt động theo thời gian ngày hay đêm ngày nghỉ,tuần tháng năm + Hiển thị thông số( tần số, điện áp ) cảu nguồn nguồn dự phòng dùng LCD + Hiển thị trạng thái nguồn điện, báo cố trạng thái test + Nguồn điện hoạt động từ điện áp 160VAC tới 250VAC với tần số 50Hz + Tích hợp đồng thời gian thực, thời gian hoạt động tháng toàn nguồn nguồn dự phòng 1.1.2 Chức ATS + Tự động chuyển nguồn điện + Tự động khởi động máy phát lưới + Quá trình khởi động máy phát có cố lưới dừng việc khởi động đưa tín hiệu cảnh báo + Thực trình kiểm tra điện áp đạt yêu cầu thực đóng tải + Bảo vệ pha, áp, tải 1.1.3 Yêu cầu sử dụng phân loại a Yêu cầu sử dụng Trong trình vận hành sử dụng lưới điện tránh khỏi cố mức độ thiệt hại cố gây lớn, chí gây nguy hiểm đến tính mạng người Do vây cần phải hạn chế mức thấp thiệt hại cố gây Khái niệm cố hiểu bao gồm : điện, pha, lệch pha, cao áp, thấp áp trị số cho phép Ngày công nghiệp,sinh hoạt hàng ngày loại phụ tải ( hộ tiêu thụ ) không phép điện hay có cố dù thời gian ngắn, điều gây thiệt hại nghiêm trọng người cho Ví dụ nguồn điện cấp cho thiêt bị cấp cứu bệnh viện điện khoảng thời gian ngắn lấy mạng sống nhiều bệnh nhân Hay nguồn điện cấp cho trung tâm điện toán, hệ thống SCADA – hệ thống kiểm tra điều khiển thu thập liệu điện toàn bô số liệu theo dõi trình điều khiển không hoạt động được, công trình quan trọng cấp quốc gia hội trường quốc hội, nhà khách phủ, ngân hang nhà nước, Đại sứ quán nước, khu quân sự, sân bay, hải cảng… Một số công 10 Hình 3.9 Khi lưới Khi lưới bị ta tác động vào I0.2 M0.1 có điện sau 5s Q4.1 có tín hiệu đóng tải vào lưới Đèn bên lưới sáng Hình 3.10 Khi lưới có điện trở lại Khi có điện lưới trở lại tác động vào I0.3 M0.2 sau 5s đóng tải trở lại nguồn ngắt nguồn Đèn lưới sáng Hình 3.11 Dừng hệ thống 42 3.2 ATS lưới – máy phát 3.2.1 Yêu cầu điều khiển hệ thống ATS lưới – máy phát *)Trạng thái làm việc bình thường - Tiếp điểm khởi động máy phát trạng thái tắt - Tiếp điểm khởi động vị trí vị trí nguồn ưu tiên - Bộ bảo vệ điên áp trạng thái báo nguồn ưu tiên tốt *) Khi xảy cố điện - Khi điện xảy ra, khoảng trễ thời gian thường chỉnh từ – 5s tác động Khoảng trì thời gian xảy để chắn điện hẳn, chập chờn Bộ bảo vệ điện áp nhận bết trạng thái không tốt nguồn ưu tiên đóng tiếp điểm báo cho phần điều khiển trung tâm ( CPU ) sau khoảng thời gian định bảo vệ điện áp - Khi CPU nhận lệnh báo nguồn ưu tiên đóng tiếp điểm lệnh khởi động máy phát - Sau máy phát khởi động thành công, nguồn cấp bảo vệ điện áp máy phát, tốt bảo vệ đóng tiếp điểm báo cho CPU nhiệm vụ CPU lệnh đóng tiếp điểm chuyển tải sử dụng nguồn từ máy phát *) Khi nguồn ưu tiên có lại Khi nguồn điện lưới có trở lại, khoảng trễ thời gian – 5s tác động để biết chắn lưới ổn định Bộ bảo vệ điện áp nguồn ưu tiên báo CPU trạng thái nguồn ưu tiên tốt Sau CPU lệnh chuyển tải sử dụng nguồn ưu tiên sau lệnh ngắt máy phát 43 3.2.2 Xây dựng chương trình điều khiển a Tín hiệu đầu vào STT Tên tín hiệu Địa Start I0.0 Stop I0.1 Điện lưới bị I0.2 Chứng tỏ điện lưới hoạt động I0.3 Chứng tỏ dùng điện máy phát I0.4 Rơ le bảo vệ pha điện lưới I0.5 Rơ le bảo vệ pha điện máy phát I0.6 Dạng địa On/of analog ν ν ν ν ν ν ν Bảng 3.12 Tín hiệu đầu vào b Tín hiệu đầu STT Tên tín hiệu Địa Đóng tải vào điện lưới Q4.0 Đề máy phát Q4.1 Đóng tải vào máy phát Q4.2 Đèn báo nguồn lưới Q4.3 Đèn báo nguồn máy phát Q4.4 Bảng 3.13 Tín hiệu đầu 44 Dạng địa On/of analog ν ν ν ν ν Hình 3.14 Lưu đồ thuật toán điều khiển Lưới – Máy phát 45 c.Sơ đồ mạch động lực Hình 3.15 Sơ đồ mạch động lực hệ thống lưới – máy phát d.Sơ đồ mạch điều khiển 46 Hình 3.16 Sơ đồ mạch điều khiển *) Cấu hình trạm Hình 3.17 Cấu hình trạm PLC *) Các biến chương trình 47 Hình 3.18 Biến đầu vào PLC Chương trình điều khiển : 48 49 50 51 *) Kết mô PLC SIM Hình 3.19 Khởi động trình Khi ấn start ( I0.0 ) M0.0 có điện, sau 5s đầu Q4.0 Q4.3 có tín hiệu set đóng tải vào điện lưới đèn sáng bên điện lưới Hình 3.20 Khi lưới Khi lưới ta tác động vào I0.2 M0.1 có điện sau 5s Q4.1 có điện đề máy phát sau 5s Q4.2 có điện đóng tải vào điện máy phát Đén bên máy phát sang Hình 3.21 Khi có điện trở lại 52 Khi có điện lưới trở lại.tác động vảo I0.3 M0.2 có điện sau 5s Q4.0 có điện đóng tải trở lại lưới Hình 3.22 Dừng trình 53 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, em cố gắng vững quy trình thiết kế tự động chuyển nguồn ATS, xây dựng mô hình thực tế tự động chuyển nguồn lưới – lưới đáp ứng yêu cầu đặt thể đồ án Qua việc thực đề tài giúp cho em nhiều kiến thức kinh nghiệm cho nghề nghiệp tương lai Hiểu khó khăn cần giải bắt tay giải vấn đề, quy cách tiến hành quy chuẩn làm đồ án tốt nghiệp Trong đồ án tốt nghiệp em giải vấn đề sau : - Nghiên cứu tổng quan PLC S7 – 300 hãng Siemens Lập chương trình thực chức tự động chuyển đổi nguồn ATS S7 – 300 Tuy nhiên trình thực tài liệu kiến thức hạn chế nên tập nhiều thiếu sót tất nhiên không tránh khỏi sai sót, mong thầy đọc hướng dẫn để em làm tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày 16 tháng 11 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Quang Thắng 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO SV.Đặng Quốc Sơn, đồ án tốt nghiệp “ Nghiên cứu chuyển nguồn tự động ATS – Đi sâu phần điều khiển PLC hãng DELTA “ DTD - 49 – ĐH1 http://www.bmtbd.uct.edu.vn http://www.luanvan.co http://www.doantotnghiep.vn https://bientan.wordpress.com [...]... hiệu tắt máy phát Stop 2.2.Giới thiệu về PLC S7 – 300 2.2.1 Giới thiệu chung thiết bị đi u khiển logic khả trình [ 3 ] Thiết bị đi u khiển logic khả trình PLC là thiết bị đi u khiển được tạo ra thay thế các hệ thống đi u khiển bằng công tắc tơ, role Vì vậy ban đầu nó sử dụng ngôn ngữ LAD để mô phỏng lại các mạch chung công tắc tơ, role làm chương trình đi u khiển Vì lí do này mà người đọc dễ dàng tiếp... từ đó so sánh giá trị nguồn cung cấpvới giá trị ngưỡng đặt trước từ đó đưa ra tín hiệu đến khối đi u khiển ĐK : Là khối đi u khiển nhận tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tác động đến đầu vào của khối chuyển mạch CM : Là khối chuyển mạch có nhiệm vụ đóng ngắt tải từ nguồn này sang nguồn khác theo tác động của bộ đi u khiển AP1, AP2 : Là hai áp to mát bảo vệ nguồn khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch b... : đầu vào là tín hiệu đi n áp ba pha xoay chiều đầu ra là tín hiệu đi n áp mẫu một chiều Có chức năng lấy tín hiệu đi n áp ba pha chỉnh lưu đưa vào mạch so sánh Khối nguồn đi u khiển : Đầu vào là đi n áp của một pha bất kì đầu ra là đi n áp một chiều cung cấp nguồn một chiều cho mạch đi u khiển, đồng thời tạo đi n áp chuẩn để so sánh Khối bảo vệ thấp áp, mất pha, cao áp đầu vào là hai tín hiệu đi n... đóng cắt đi n máy phát Khi có sự cố bên đi n lưới khối SS1 sẽ thu tín hiệu sự cố so sánh với ngưỡng đặt và cấp tín hiệu cho bộ đi u khiển Bộ đi u khiển sẽ tác động tới bộ khởi đông máy phát RTM Tiếp đi m mở rộng của công tắc MAIN – AUTO – GEN để dùng được với chuyển mạch 3 vị trí 2 cặp tiếp đi m Tiếp đi m mở rộng của công tắc AUTO – OFF – TEST để dùng được với chuyển mạch 3 vị trí 2 cặp tiếp đi m Khối... hiệu đi u khiển đến khối chấp hành Khối chấp hành đầu vào là nguồn nuôi và hai tín hiệu đi u khiển được đưa tới hai khối bảo vệ áp và khối thời gian, đầu ra là tín hiệu đi u khiển động cơ đề, động cơ gạt le… Khối thời gian đầu vào là nguồn nuôi còn đầu ra là tín hiệu đi u khiển đến khối chấp hành 1.2.1 ATS lưới – lưới [ 2 ] a Sơ đồ cấu trúc : Hình 1.2 Sơ đồ khối của ATS Trong đó : MBA : Máy biến áp nguồn. .. lập trình PLC hiện nay chiếm hầu hết các lĩnh vực đi u khiển trong các nhà máy, xí nghiệp do nó mang lại các ưu đi m sau: - Hoạt động tin cậy - Tổ đi u khiển đơn giản, nhỏ gọn, dễ lắp đặt 27 - Linh hoạt trong cấu hình cứng và lập trình, giúp dễ dàng thay đổi, chỉnh sửa các chức năng hay các bài toán đi u khiển - Được sự hỗ trợ của rất nhiều phần mềm và máy tính số 2.2.2 Cấu trúc của một bộ đi u khiển. .. tính số 2.2.2 Cấu trúc của một bộ đi u khiển logic khả trình PLC [ 3 ] Hình 2.6 Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ đi u khiển logic khả trình PLC Để thực hiện được chương trình PLC có chức năng như một máy tính Thành phần gồm có : - Khối vi xử lý trung tâm, hệ đi u hành Bộ nhớ chương trình có chức năng lưu trữ dữ liệu và chương trình Cổng vào ra có chức năng giao tiếp với thiết bị bên ngoài Các... trình của PLC S7 – 300 Vòng quét chương trình của PLC S7 – 300 chia làm 4 giai đoạn: 32 Hình 2.7 Vòng quét chương trình Giai đoạn 1 : Đọc dữ liệu từ đầu vào vật lý tới bộ đệm đầu vào Trong giai đoạn này PLC cập nhập trạng thái của các đầu vào Giai đoạn 2 : Thực hiện chương trình PLC thực hiện chương trình được nạp sẵn trong nó, trong quá trình thực hiện, nó chỉ làm việc với các bộ đệm đầu vào hoặc đầu... chuyển nguồn tự đông ATS hay thiết bị cấp nguồn liên tục UPS Đối với thiết bị tự động chuyển nguồn ATS thì khi lưới đi n chính bị sự cố thì thiết bị này sẽ chuyển sang dùng lưới đi n dự phòng *) Ưu đi m của loại này là : - Lắp đặt đơn giản - Giá thành thấp hoạt động tin cậy *) Nhược đi m là : - Cần phải có thiết bị đi n dự phòng như máy phát hoặc nguồn đi n dự phòng - Chất lượng đi n áp phụ thuộc vào. .. nguồn đi n dự phòng - Chất lượng đi n áp phụ thuộc vào nguồn đi n dự phòng 11 Đối với thiết bị cấp nguồn liên tục UPS thiết bị này như một acquy cỡ lớn, thiết bị lấy đi n từ nguồn đi n chính để nạp cho UPS và cấp đi n ngược lại khi mất đi n *) Ưu đi m của loại này: - Lắp đặt đơn giản - Không cần nguồn đi n dự phòng *) Nhược đi m của loại này : - Nguồn đi n không cấp được trong thời gian dài - Giá thành