Nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển cân bằng công suất tác dụng trong hệ thống hòa máy phát đồng bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ THỐNG HÒA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ THỐNG HÒA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Phạm Ngọc Duy Người hướng dẫn: TS Nguyễn Trọng Thắng HẢI PHÒNG - 2018 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Phạm Ngọc Duy – MSV : 1412102032 Lớp : ĐC1802- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển cân công suất tác dụng hệ thống hòa máy phát đồng NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính toán vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Trường Đại học dân lập Hải Phòng Toàn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Phạm Ngọc Duy T.S Nguyễn Trọng Thắng Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Điện nguồn lượng thiếu lĩnh vực kinh tế quốc dân Nó đóng góp vai trò vơ quan trọng việc phát triển kinh tế đất nước đặc biệt xí nghiệp, nhà máy Theo thống kê có khoảng 70% điện sản xuất dùng xí nghiệp, nhà máy cơng nghiệp Vì việc đảm bảo nhu cầu cung cấp điện liên tục cho xí nghiệp, nhà máy vấn đề thiết đặt Nếu dây chuyền sản xuất hoạt động, điện lưới bị cố đột ngột điện mà không khắc phục kịp thời gây thiệt hại lớn đến sản phẩm Do cần phải trang bị máy phát điện để đề phòng điện lưới Thực tế dây chuyền sản xuất nhà máy hoạt động với công suất tiêu thụ lớn, sử dụng máy phát điện khó đáp ứng nhu cầu sản xuất đặt nên cần phải hoà đồng hai hay nhiều máy phát điện để đảm bảo cho nhu cầu tiêu thụ.Em nhận thấy việc nghiên cứu hệ thống điều chỉnh hòa hai hay nhiều máy phát cần thiết Sau năm học tập trường, bảo hướng dẫn nhiệt tình thầy cô giáo khoa Điện – Điện tử em kết thúc khóa học tích lũy vốn kiến thức định Được đồng ý nhà trường thầy cô giáo khoa em giao đề tài tốt nghiệp“Nghiên cứu,thiết kế mạch điều khiển cân cơng suất tác dụng hệ thống hòa đồng máy phát” Nội dung thiết kế đồ án em gồm chương : Chương1: Làm việc song song vấn đề phân phối công suất trạm phát điện nhà máy Chương 2: Vi điều khiển PIC Chương 3: Thiết kế,chế tạo tự động phân chia công suất tác dụng Trong thời gian làm đề tài với cố gắng thân, đồng thời với giúp đỡ thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo TS Nguyễn Trọng Thắngem hoàn thành nhiệm vụ giao Mặc dù cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến thầy, để em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phạm Ngọc Duy Chương 1: LÀM VIỆC SONG SONG VÀ VẤN ĐỀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT TRONG TRẠM PHÁT ĐIỆN NHÀ MÁY 1.1 LÀM VIỆC SONG SONG CỦA CÁC MÁY PHÁT 1.1.1 Khái niệm chung Làm việc song song có ưu điểm bật thêm vào cắt bớt máy phát khỏi lưới trường hợp cần thiết Hoàn toàn chủ động việc khởi động (mở máy) động có cơng suất lớn chí cơng suất động xấp xỉ cơng suất máy phát Khi làm việc song song, điện áp lưới có thời gian hồi phục nhanh (tqđ nhỏ) giữ cho lưới có chất lượng cung cấp điện tốt Đồng thời, khả cung cấp nguồn cho phụ tải trình làm việc liên tục, không bị gián đoạn cần thay đổi máy ưu điểm giảm trọng lượng, kích thước phần tử, thiết bị phân phối, cung cấp Tất ưu điểm tạo điều kiện sử dụng cách rộng rãi khả công tác song song nguồn điện xí nghiệp nhà máy Tuy nhiên, máy công tác song song tồn nhược điểm tránh sau: - Phải trang bị thiết bị để vận hành song song, thiết bị để đưa máy vào cắt máy thiết bị điều khiển, điểu chỉnh trình hoạt động - Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ cao chuyên môn thiết kế trạm điện phát song song có cấu trúc phức tạp hơn, vận hành khai thác khó khăn - Độ lớn dòng ngắn mạch xảy ngắn mạch tăng lớn hơn, cần phải lựa chọn thiết bị bảo vệ ngắn mạch phức tạp tin cậy Hình 2.7: Sơ đồ khối PortD 2.2.5.5 PortE ghi TRISE Port E có chân (RE0/RD/AN5, RE1/WRAN6 RE2/CS/AN7) đầu vào đầu Những đầu có đệm đầu vào Schmitt Trigger.Những chân portE chuyển thành vào/ra điều khiển bit TSTMODE thiết lập Trong chế độ người dùng phải hiểu việc bit TRISE thiết lập định dạng đầu vào số Như ghi ADCON1 định dạng đầu vào/ra số Trong chế độ đầu vào đệm TTL 47 Hình 2.8: Sơ đồ khối PortE Thanh ghi TRISE điều khiển hoạt động port song song Chân portE đa hợp với đầu vào tương tự Khi chọn đầu vào tương tự, đầu đọc ‘0’ TRISE điều khiển trực tiếp đầu RE, chí chúng sử dụng đầu vào tương tự Người dùng cần thao tác với chân tương tự cần phải xác định rõ địa Các chân portE đầu vào tương tự số Đặc tính người lập trình quy định nên lập trình, người lập trình phải khai báo địa tính, tính chúng ghi Chú ý: Reset có nguồn, chân định dạng đầu tương tự đọc 48 Chương 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG PHÂN CHIA CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Khi nói đến cơng suất lưới điện xoay chiều phải nói đến hai loại cơng suất: cơng suất tác dụng P công suất kháng Q Công suất P công suất sinh công, công suất kháng Q cơng suất đặc trưng cho khả tích phóng lượng điện, từ trường Phân phối công suất cho máy chúng làm việc song song với việc thiếu sau công tác hòa đồng kết thúc Tại thời điểm tiếp điểm động cầu dao ACB tiếp xúc hồn tồn với tiếp điểm tĩnh cách ổn định (khơng gây dao động cố cho lưới điện dẫn đến thiết bị tự động bảo vệ hoạt động để sa thải máy hòa khỏi lưới gây sa thải máy phát cấp điện cho lưới) trình hòa coi kết thúc thành cơng Lúc này, máy hòa vào chạy khơng cơng suất nhận cơng suất tác dụng nhỏ cơng suất kháng phụ thuộc vào điện áp thực máy phát so với lưới thời điểm Để cho hệ thống làm việc ổn định có máy làm việc song song việc phân chia cơng suất cho máy phải đảm bảo tỷ lệ với công suất máy Việc phân phối công suất tác dụng phải thông qua việc thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào động sơ cấp, thường tác động qua servomotor tác động vào điều tốc, phân phối cơng suất kháng phải tác động vào dòng kích từ máy phát Động Diesel đối tượng nhạy cảm với chế độ tốc độ Nếu vòng quay khai thác vượt vòng quay cho phép, chất lượng cơng tác chu trình xấu đi, giảm tính tin cậy, tăng tiêu hao nhiên liệu, giảm tuổi thọ động cơ, cần phải đảm bảo cho động làm việc khoảng vòng quay cho phép Diesel dùng cho máy phát đồng phải có tự động điều chỉnh tốc độ (điều tốc) 49  CC TH G D §o I1 §o n1 Đo U1 n Khuyếch đại P2 n tính công suất nđ ặt cấu đặt tốc độ Khuyếch Khuyếch đại ®¹i Hình 3.1: Sơ đồ chức 50 3.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Sơ đồ nguyên lý hệ thống hình Hình 3.2: Khối điều khiển trung tâm Hình 3.3: Hệ thống led hiển thị thông số điều khiển 51 Hình 3.4 : Hệ thống hiển thị, nút ấn giao tiếp điều khiển động tay ga 52 Hình 3.5:Nguồn xung V cung cấp cho điều khiển 3.2.1 Trung tâm xử lý tín hiệu Được xây dựng vi điều khiển họ PIC 16F877A, có nhiệm vụ điều khiển tồn hoạt động hệ thống gồm chức năng: truyền thông giao tiếp với thiết bị điều khiển khác, điều chỉnh tăng giảm tay ga, giao tiếp với người sử dụng thông qua hệ thống hiển thị led nút phím ấn 3.2.2 Input/ output Các tín hiệu vào hệ thống hệ thống đo dòng điện điện áp, đầu tiếp điểm rơle để điều khiển động tay ga quay thuận hay nghịch để điều chỉnh mức nhiên liệu phù hợp 3.2.3 Hiển thị giao tiếp Hệ thống hiển thị thông số thông qua đèn led thanh, thông số hiển thị bao gồm trị số dòng điện máy trị số dòng điện tổng hệ thống Người sử dụng đặt lệnh điều khiển, chế độ thơng qua phím ấn chức năng: chấp nhận (OK), thoát (cancel), tăng (increase), giảm (reduce) - 54 - 3.3 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN 3.3.1 Các kí‎hiệu lưu đồ thuật tốn Q trình hoạt động Điều khiển tay Quá trình điều khiển có điều kiện Q trình lựa chọn Khối kết thúc Đường - 55 - 3.3.2 Lưu đồ thuật toán iu khin Lưu đồ thuật toán hàm Bắt đầu Khởi tạo thông số Đọc tham số từ nhớ EPROM Sai Nút Setup Đúng Hàm cài đặt tham số Đo dòng máy phát I1 Truyền thông số I1 Nhận thông số I2 Cập nhật tham sè míi TÝnh c«ng st P1 TÝnh c«ng st P2 Lưu tham số vào EEPROM Hàm điều chỉnh tay ga Sai Yêu cầu dừng Đúng Phát yêu cầu dừng cho điều khiển khác Kt thỳc Hỡnh 3.6: Lưu đồ thuật tốn hàm - 56 - L­u đồ thuật toán hàm điều chỉnh tay ga: hàm điều chỉnh tay ga cập nhật hoạt động liên tục theo chu kỳ, lần gọi thực thuật toán sau: Bt u Cập nhật công suÊt P1, P2 No P1