Автоматизована система керування вітроелектричною установкою

Abstract

У бакалаврській роботі представлено розробку автоматизованої системи керування вітроелектричною установкою, призначеної для підвищення ефективності використання енергії вітру, забезпечення безпечної експлуатації обладнання та реалізації функцій дистанційного моніторингу. Розроблено систему керування на базі програмованого логічного контролера Siemens S7-1200. Для контролю параметрів роботи вітроелектричної установки використано датчики швидкості та напрямку вітру, датчик частоти обертання ротора та датчик напруги генератора. Реалізовано керування виконавчими механізмами установки, зокрема приводом повороту гондоли, гальмівною системою та баластним навантаженням. Створено структурну, функціональну та електричну принципову схеми автоматизованої системи керування. Розроблено алгоритм функціонування системи, що забезпечує автоматичний контроль режимів роботи вітроелектричної установки та формування керуючих впливів відповідно до поточних параметрів навколишнього середовища й технічного стану обладнання. Передбачено можливість віддаленого моніторингу параметрів роботи установки за допомогою Ethernet-з’єднання та вбудованого Web Server контролера. Виконано розрахунок економічної ефективності впровадження системи та оцінку заходів безпеки під час експлуатації вітроелектричної установки. У роботі також розглянуто питання охорони праці та захисту персоналу під час експлуатації вітроенергетичного обладнання. Проведено аналіз небезпечних виробничих факторів, розрахунок системи блискавкозахисту та визначено заходи щодо підвищення безпеки роботи персоналу. Актуальність: зростання потреб у відновлюваних джерелах енергії та необхідність підвищення ефективності роботи вітроелектричних установок обумовлюють потребу у впровадженні сучасних автоматизованих систем керування, здатних забезпечити надійну, безпечну та економічно ефективну експлуатацію обладнання. Мета: розробка автоматизованої системи керування вітроелектричною установкою із використанням сучасних засобів автоматизації для забезпечення контролю параметрів роботи, підвищення ефективності генерації електроенергії та реалізації функцій дистанційного моніторингу. Об’єкт дослідження: вітроелектрична установка як джерело відновлюваної енергії. Предмет дослідження: автоматизована система керування вітроелектричною установкою, що забезпечує контроль, регулювання та захист технологічного обладнання. Сторінок – 89. Рисунків – 24. Таблиць – 8. Посилань – 34. The bachelor’s thesis presents the development of an automated control system for a wind power plant designed to improve the efficiency of wind energy utilization, ensure safe equipment operation, and provide remote monitoring capabilities. The control system is based on the Siemens S7-1200 programmable logic controller. Wind speed and wind direction sensors, a rotor speed sensor, and a generator voltage sensor are used to monitor the operating parameters of the wind power plant. Control of the plant actuators, including the nacelle orientation drive, braking system, and ballast load, has been implemented. Structural, functional, and electrical schematic diagrams of the automated control system have been developed. An operating algorithm has been created to provide automatic monitoring of wind power plant operating modes and generation of control actions according to current environmental conditions and equipment status. Remote monitoring of plant operating parameters is provided via an Ethernet connection and the controller’s integrated Web Server. The economic efficiency of implementing the system has been evaluated, and occupational safety measures for wind power plant operation have been analyzed. The thesis also addresses occupational safety and personnel protection during the operation of wind energy equipment. Hazardous factors were analyzed, a lightning protection system was calculated, and measures aimed at improving personnel safety were proposed. Relevance: The growing demand for renewable energy sources and the need to improve the efficiency of wind power plants require the implementation of modern automated control systems capable of ensuring reliable, safe, and economically efficient equipment operation. Purpose: Development of an automated control system for a wind power plant using modern automation technologies to provide operational parameter monitoring, improve power generation efficiency, and implement remote monitoring functions. Object of research: A wind power plant as a renewable energy source. Subject of research: An automated control system for a wind power plant that provides monitoring, control, and protection of technological equipment. Pages – 89. Figures – 24. Tables – 8. References – 34.