Главная страница

Применение технологий national instruments в задачах контроля и управления комбинированной системой электроснабжения


Скачать 48.26 Kb.
НазваниеПрименение технологий national instruments в задачах контроля и управления комбинированной системой электроснабжения
Дата07.02.2016
Размер48.26 Kb.
ТипДокументы

УДК 621.1

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ NATIONAL INSTRUMENTS В ЗАДАЧАХ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ


С.К. Кумызбаева


НАО «Алматинский Университет Энергетики и связи»
Научный руководитель - к.т.н., профессор АУЭС Хан С.Г.
Проблема исчерпаемости ресурсов, актуальная сегодня для всех стран мира. Введение в хозяйственную деятельность энергии ветра и солнца путем преобразования ее в электрическую энергию является глобальной задачей, в полной мере соответствующей про­грамме индустриально - инновационного развития Республики Казахстан.

Немаловажным стимулом к развитию возобновляемой энергетики является проблема энергоснабжения отдаленных потребителей и небольших населенных пунктов, особенно по местным сетям, где потери электроэнергии могут составить 25-30%. В этих условиях частичная децентрализация энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии может стать экономически состоятельной, а во многих случаях и альтернативой централизованному энергоснабжению (особенно в районах, где имеется дефицит энергии).

Целью данной работы является разработка системы контроля и управления комбинированной системой электроснабжения (КСЭ) жилого помещения, изучаемой на базе учебно-научной лаборатории Алматинского университета энергетики и связи «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии», исследование режимов потребления электроэнергии в жилом помещении. В качестве жилого помещения рассмотрен виртуальный коттедж, площадью 200 м2 (рисунок 1).

Данная лаборатория снабжена несколькими источниками возобновляемой энергии: солнечные батареи, солнечные коллекторы, ветровой генератор, и оборудованием для ее переработки в электроэнергию: аккумуляторная станция, инвертор, а также дизель-генератор. Лаборатория оснащена оборудованием компании «National Instruments»: системы сбора данных CompactRIO, контроллер Compact Field Point. Выбранные контроллеры работают совместно с программным обеспечением LabVIEW Real-Time.


Рисунок 1 – Cхема расположения элементов КСЭ в жилом помещении
Основными источниками электроэнергии комбинированной системы электроснабжения жилого помещения выступают ветроустановка и фотоэлементы. Электроэнергия, выработанная ветрогенератором и солнечными батареями, поступает на аккумуляторные батареи (АБ), что обеспечивает бесперебойность работы КСЭ.

В случае использования комплексных ветросолнечных систем, предусматривается более плавное среднегодовое покрытие нагрузок, так как ветер доминирует в осенне-зимний период, а солнце — в весенне-летний, а также увеличение среднесуточной (среднемесячной) выработки энергии за счет увеличения вероятности одновременной работы двух независимых источников энергии. Таким образом, при работе двух источников с одним блоком управления и преобразования относительная стоимость системы в целом снижается и, как следствие, уменьшается удельная себестоимость выработки одного киловатт*часа электроэнергии.

Подзарядку АБ может обеспечить и обычная электросеть, если существует возможность подключения. В рассматриваемой автономной энергосистеме в случае отсутствия подачи электроэнергии, полученной от работы солнечных батарей и ветрового генератора, предусмотрено включение дизельного генератора, который будет исправно работать в режиме резервного источника.




Рисунок 2 – Функциональная схема КСЭ
На данной функциональной схеме сплошной линией обозначены силовые линии, пунктирной - информационные линии передачи сигнала.

National Instruments LabVIEW представляет собой высокоэффективную среду графического программирования, в которой можно создавать гибкие и масштабируемые приложения измерений, управления и тестирования с минимальными временными и денежными затратами. LabVIEW сочетает в себе гибкость традиционного языка программирования с интерактивной технологией Экспресс ВП, которая включает в себя автоматическое создание кода, использование помощников при конфигурировании измерений, шаблоны приложений и настраиваемые Экспресс ВП. Благодаря этим особенностям и новички, и эксперты могут легко и быстро создавать приложения в LabVIEW. Интуитивно понятный процесс графического программирования позволяет уделять больше внимания решению проблем, связанных с измерениями и управлением, а не программированию.

В работе в среде графического программирования LabVIEW разработана основная программа «Определение режима работы КСЭ», включающая следующие режимы работы КСЭ: «УТРО», «ДЕНЬ» (рисунок 3), «ВЕЧЕР» или «НОЧЬ». Включение конкретного режима происходит, исходя из данных, полученных с подпрограммы «ДАТА», т.к. включение приборов и выработка ими электроэнергии напрямую зависит от времени суток. Так же в основной программе происходит управление включением/выключением дизельного генератора в «Аварийном режиме» в любое время суток, т.к. он установлен в качестве резервного источника питания.

В программе «ДАТА» сравниваются системное время (дата) с календарной датой. После совпадения дат определяется время включения. В каждом месяце обозначено время восхода (начало режима «УТРО»), время заката (начало режима «ВЕЧЕР») . Режим «ДЕНЬ» начинается с 10:00, а «НОЧЬ» в 00:00. Такое разделение на режимы необходимо, поскольку потребление энергии в течение суток различно. Максимальный расход электроэнергии приходится на утро и вечер. Днем и ночью - минимальное потребление энергии, однако в дневное время происходит наибольшая выработка электричества фотопанелями, что приводит к профициту энергии, которую необходимо накапливать в аккумуляторных станциях. Ночью же, при отсутствии энергии, вырабатываемой фотопанелями и ветровым генератором, используется электроэнергия, накопленная в течение дня в аккумуляторах.

Рисунок 3 - Интерфейс КСЭ в дневном режиме работы.

Данный проект внедрен в учебный процесс кафедры Инженерная кибернетика Алматинского университета энергетики и связи в лаборатории «Энергосбережение и нетрадиционные возобновляемые источники энергии». Программа позволит рассчитать и выбрать оптимальный режим энергоснабжения жилого помещения с КСЭ.

Литература

1. Журнал Photon International №54, 2008год

2. Каталог компании National Instruments. Автоматизация и измерения. 2008.

  1. Lab VIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клушин Н.А. – М:. ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. – 544 с.

  2. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии (Пер. с англ.). - М., Энергоатомиздат, 1990.

  3. Photovoltaics. Design and installation manual: New Society Publishers.