Автоматизована система керування розподілу живлення від когенераційної установки

Енергетична ситуація в Україні залишається складною: через дефіцит генеруючих потужностей, можливі ліміти споживання, аварійні та планові відключення електроенергії. У таких умовах промислові підприємства, бізнес-центри, лікарні та житлові комплекси змушені шукати альтернативні способи забезпечення стабільного електропостачання.

Одним із найефективніших рішень є когенераційні установки (міні-ТЕЦ) — системи, які одночасно виробляють електроенергію та тепло. Вони працюють на газі, біомасі або інших видах палива, що дозволяє зменшити залежність від централізованої енергомережі, а також підвищити енергоефективність. Використання когенераційних установок дає змогу:

Когенераційні установки дозволяють отримувати дешеву електроенергію, оскільки вони використовують паливо з максимальною ефективністю, виробляючи не лише електрику, а й тепло. Це дає змогу суттєво знизити витрати на енергопостачання в порівнянні з традиційними джерелами живлення. Особливо ефективними такі рішення є взимку, коли тепло від роботи установки можна використовувати для опалення приміщень, замінюючи роботу котелень. Це не тільки економить паливо, а й дозволяє значно скоротити експлуатаційні витрати.

Влітку ж тепло від когенераційної установки може бути використане для різних технологічних процесів, наприклад, для підігріву рідин чи сушіння матеріалів, що дозволяє зменшити використання електричних ТЕНів і ще більше скоротити витрати підприємства. Така гнучкість у використанні теплової енергії робить когенераційні установки універсальним і економічно вигідним рішенням для будь-якого бізнесу.

Проте, щоб система працювала ефективно, необхідно правильно організувати розподіл виробленої електроенергії. Саме для цього використовуються розподільчі шафи, які забезпечують контроль, безпеку та керування всіма електричними потоками в межах об’єкта.

Структура системи розподілу енергії

Ефективний розподіл електроенергії в когенераційних системах потребує ретельно продуманої інфраструктури, що забезпечує контроль за всіма потоками енергії та гарантує надійність живлення.

Система зазвичай включає кілька електричних секцій, які можуть бути підключені як до основної мережі, так і до когенераційної установки. Для моніторингу та керування живленням на силових вводах кожної секції встановлюються аналізатори струму, що дозволяють відстежувати споживання енергії з мережі. Крім того, аналізатори струму розміщуються на вихідних лініях розподільчих шаф, що забезпечує контроль споживання при роботі від генератора.

Центральним елементом керування є контролер, який збирає дані з усіх аналізаторів струму, відстежує стан комутаційних пристроїв, керує вимикачами та передає інформацію на панель оператора. Хоча сам процес перемикання ліній здійснюється оператором, система автоматично перевіряє умови блокування, забезпечуючи безпечне керування мережею, унеможливлює критичні ситуації викликані помилками оператора. Додатково може використовуватися віддалений контролер для керування ключовими комутаційними елементами на різних підстанціях.

Система передбачає місцевий та дистанційний режим роботи. В дистанційному режимі роботи керування вимикачами розподільчих шаф здійснюється кнопками на дверях шафи, при цьому контролер враховує всі умови та блокування. При цьому система постійно контролює стани вимикачів та сповіщає оператора в випадку самовільного вимкнення, а також вимикає вимикач в випадку самовільного ввімкнення. В місцевому режимі керування здійснюється безпосередньо кнопками на вимикачі.

Система також передбачає реле, які встановленні в комутаційні системи ввідних вимикачів, які керуються незалежно від системи, тим самим забезпечуючи неможливість ввімкнення незалежних вимикачів, якщо умови оперативних блокувань не дають дозволу роботи. Система також передбачає 2 режима роботи: секційний та генераторний режими.

Завдяки такій архітектурі система дозволяє:

Аналізатори струму Phoenix Contact

Для ефективного контролю споживання електроенергії в системі використовуються аналізатори струму від Phoenix Contact. Вони забезпечують точний моніторинг електричних параметрів і дозволяють в реальному часі оцінювати стан мережі.

Основні можливості

У розглянутій системі аналізатори струму Phoenix Contact встановлені:

Дані з пристроїв передаються на контролер S7-1200, який обробляє інформацію та візуалізує її на операторській панелі. Це дозволяє швидко оцінювати поточний стан електроживлення та приймати рішення щодо перемикання між джерелами енергії.

Завдяки використанню аналізаторів струму Phoenix Contact система отримує повний контроль над енергоспоживанням, що забезпечує стабільність роботи обладнання та економію ресурсів. Оператори мають змогу швидко ввести резерв в мережу в випадку перевищення споживаної потужності.

Реалізація проєкту

При реалізації проєкту ми використали перевірені компоненти, які забезпечують стабільну роботу системи, контроль енергоспоживання та керування перемиканням джерел живлення.

Використане обладнання

Архітектура системи

Система реалізована з урахуванням максимальної надійності та простоти експлуатації:

Такий підхід дозволяє забезпечити гнучкість, стабільність і контроль за енергоспоживанням у реальному часі, а також забезпечує безпеку під час переходу на резервне живлення від генератора. Веб-сервер надає можливість переглядати параметри з будь якого пристрою в мережі, що дозволяє швидко реагувати з будь-якої точки підприємства. Також ця архітектура забезпечує можливість живлення окремих секцій від генератора, а інших від мережі.

Логіка роботи системи

Наша система побудована так, щоб оператор міг швидко, безпечно та зручно перемикати живлення між основною мережею та генератором, не ризикуючи пошкодженням обладнання або аварійною ситуацією. Усі операції виконуються логічно, автоматично контролюються системою та мають захист від неправильних дій.

1. Запуск генератора та підготовка секції

Процес перемикання починається з того, що оператор вирішує перевести одну або кілька секцій на резервне живлення від генератора.

Якщо все гаразд, система автоматично дає дозвіл генератору на включення вихідного вимикача.
Якщо є проблема (наприклад, секція вже заживлена від основної мережі), система блокує підключення генератора та сигналізує оператору про необхідність коригування дій.

2. Перемикання секції на генератор

✅ Після отримання дозволу від системи генератор включає вихідний вимикач і подає живлення на секцію.

3. Увімкнення розподільчої секції

✅ Оператор вмикає вимикач на розподільчій секції, але перед тим, як подати живлення споживачам, система перевіряє безпеку комутації.

✅ Одночасно з цим система автоматично блокує ввідні вимикачі, щоб виключити можливість одночасного живлення секції від двох джерел (генератор + основна мережа).

Якщо всі умови безпечні, система дозволяє включення розподільчої секції.
Якщо є ризик (конфлікти живлення, неправдиві покази блок-контактів або аналізаторів струму), система блокує комутацію та повідомляє оператора.

Оператор у цей момент може переглядати в реальному часі, яке навантаження має кожна секція, і приймати рішення щодо включення чи відключення окремих споживачів.

4. Відключення секції від генератора та повернення на основну мережу

✅ Коли необхідно повернути секцію на основне живлення, оператор вимикає розподільчий вимикач, і система автоматично розблоковує ввідний вимикач основної мережі.
✅ Далі оператор вмикає ввідний вимикач, і секція знову отримує живлення від центральної мережі.
✅ Після цього система автоматично вимикає генератор (якщо більше немає активних секцій), і весь процес завершено.

5. Віддалене управління вимикачами без виходу на об'єкт

Ще одна важлива перевага – оператору не потрібно фізично йти на віддалену підстанцію, щоб там вимкнути або увімкнути вимикач.

✅ На кожній підстанції стоїть контролер, який дозволяє керувати комутацією віддалено через кнопки на розподільчих шафах
✅ Якщо вимикач не можна увімкнути через конфлікт або небезпечний стан мережі, система просто не дасть команду, а натомість повідомить оператору причину блокування.

Логіка роботи системи повністю автоматизована та безпечна:
✅ Система аналізує стан мережі перед кожним кроком і запобігає неправильним комутаціям.
✅ Оператор може керувати вимикачами на дальніх підстанціях віддалено, не виходячи на об'єкт.
✅ Автоматичне блокування ввідних вимикачів виключає ризик зустрічного живлення та аварій.
✅ В реальному часі можна переглядати навантаження кожної секції та приймати зважені рішення щодо комутацій.
✅ Процес швидкий, простий та надійний, що дозволяє гарантувати безперебійну роботу енергосистеми без зайвих ризиків.

Це рішення максимально спрощує управління живленням та забезпечує стабільність роботи підприємства навіть у критичних ситуаціях

Переваги нашого рішення

Наша система – це ефективне, гнучке та надійне рішення для моніторингу та керування електроживленням, яке дозволяє не лише контролювати перемикання джерел живлення, а й аналізувати енергоспоживання, забезпечувати безпеку експлуатації та працювати з вебінтерфейсами для віддаленого доступу.

1. Інтелектуальний моніторинг енергоспоживання

Однією з ключових переваг є вбудована система аналізу енергоспоживання, що базується на аналізаторах струму Phoenix Contact, які встановлені:

Завдяки цьому наша система забезпечує:
✅ Повний контроль споживання – оператор бачить реальні показники навантаження на кожній секції та кожному споживачі.
✅ Оперативний аналіз та виявлення перевантажень – система дозволяє вчасно ідентифікувати проблемні навантаження та приймати рішення про їх відключення або перерозподіл.
✅ Контроль якості електроенергії – аналізатори вимірюють напругу, струм, потужність, коефіцієнт потужності частоту та інші параметри, що допомагає підтримувати стабільність мережі.
✅ Запобігання аварійним ситуаціям – у разі аномального споживання система може автоматично сигналізувати оператору, щоб він вжив відповідних заходів.

2. Інтегровані функції безпеки

Для забезпечення коректної та безпечної роботи всієї системи передбачено автоматичний контроль станів вимикачів, незалежних ввідних вимикачів і параметрів з аналізаторів струму.

Завдяки цьому рішення:
✅ Запобігає аваріям через помилкове включення вимикачів.
✅ Захищає обладнання від перевантажень та коротких замикань.
✅ Гарантує, що перемикання між джерелами живлення відбуватиметься без ризиків.

3. Вбудовані вебсервери та віддалений доступ

Наша система підтримує вебмоніторинг, що дозволяє операторам отримувати доступ до даних та керувати мережею з будь-якого пристрою через браузер.

Основна перевага:
Вебмоніторинг зменшує потребу у фізичній присутності персоналу на об'єкті, прискорює реагування на події та мінімізує людський фактор у прийнятті рішень.

4. Гнучкість, надійність і масштабованість

✅ Адаптація під будь-які масштаби – система може бути використана на невеликих підприємствах або на великих виробничих комплексах.
✅ Легка модернізація – можна додати нові аналізатори, контролери чи веб-інтерфейси без повного демонтажу системи.
✅ Автономність керування – завдяки АВР Chint та акумуляторній підтримці система управління залишається робочою навіть під час перемикань джерел живлення або повного знеструмлення підприємства.
✅ Надійність – використання сучасних контролерів Siemens S7-1200 та комутаційного обладнання Schneider Electric забезпечує стабільну та довговічну роботу системи.

Висновок

Наше рішення – це поєднання інтелектуального моніторингу, функцій безпеки та сучасних технологій вебкерування, що дозволяє:

Це комплексне рішення знижує ризики аварій, підвищує ефективність управління енергоресурсами та мінімізує витрати на експлуатацію.

Ми можемо розробити та виготовити для вас такі розподільчі шафи, виконати їх підключення, налаштувати логіку роботи та інтегрувати в існуючу інфраструктуру. Наші рішення забезпечують безперебійну роботу та дозволяють оптимізувати витрати на енергопостачання. Якщо вам потрібно надійне та ефективне рішення для когенераційної установки – звертайтеся, і ми реалізуємо проект під ваші вимоги.

Автоматизована система керування розподілу живлення від когенераційної установки

Структура системи розподілу енергії

Аналізатори струму Phoenix Contact

Основні можливості

Реалізація проєкту

Використане обладнання

Архітектура системи

Логіка роботи системи

1. Запуск генератора та підготовка секції

2. Перемикання секції на генератор

3. Увімкнення розподільчої секції

4. Відключення секції від генератора та повернення на основну мережу

5. Віддалене управління вимикачами без виходу на об'єкт

Переваги нашого рішення

1. Інтелектуальний моніторинг енергоспоживання

2. Інтегровані функції безпеки

3. Вбудовані вебсервери та віддалений доступ

4. Гнучкість, надійність і масштабованість

Висновок

Коментарі

Додайте коментар...

Схожі статті