Документ описывает разработки кафедры автоматизации производственных процессов Карагандинского государственного технического университета в области энергетики за последние три года, включая системы защиты и диагностики для высоковольтных линий электропередач и информационные комплексы контроля работы подстанций. Также представлены модернизации систем управления электроприводами и аппаратов защиты для экскаваторов, что повышает эффективность и безопасность в энергетическом секторе. Внедрение таких технологий ведет к значительной экономии энергии и снижению аварийности.

1. Разработки кафедры АПП в
области энергетики за
последние 3 года
КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙКАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТУНИВЕРСИТЕТ

2. КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙКАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТУНИВЕРСИТЕТ
1. Системы защит и диагностики элементов
высоковольтных линий электропередач с питанием
от комбинированных возобновляемых источников
электроэнергии.

3. КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙКАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТУНИВЕРСИТЕТ
Целью проекта является создание распределенной
системы защит и диагностики элементов
высоковольтных линий электропередач с питанием
от комбинированных возобновляемых источников
электроэнергии и беспроводной передачей
информации в диспетчерские пункты.
Идея проекта заключается в создании комплекса
защит и диагностики на базе комбинированных
возобновляемых источников электроэнергии,
основанных на преобразовании энергии
электромагнитных полей высоковольтных
линий электропередач.

4.
Электрическая
составляющая поля
Магнитная
составляющая поля

5. Результаты экспериментальных
исследований
Тип первичного
приёмника
электроэнергии
Максимальная мощность
на выходе
преобразователя, Вт
Грозотрос ≤ 2000
Антенна ≤50
Индуктор ≤50

6. Основа системы - активная распределенная катодная защита,
которая размещается под каждой высоковольтной опорой.
1 – грозотрос; 2 – опора высоковольтной ЛЭП; 3 –
преобразователь постоянного напряжения; 4 – устройство
согласования; 5 – первичный преобразователь; 6 – анод
протекторной защиты.
Катодная защита

7. Внедрение системы, как минимум в 2 раза, повысит
ресурс высоковольтных опор, так при этом
обеспечивается эффективная защита от
электрохимической коррозии и постоянный контроль за
состоянием опор.
Разработчики: проф. Брейдо И.В., доц. Каверин В.В., доц.
Кочкин А.М., инж. Эм Г.А., инж. Сичкаренко А.В.

8. Целью проекта является создание информационных комплексов,
обеспечивающих контроль режимов работы высоковольтных
подстанций горных предприятий, рассредоточенных на
местности, с беспроводной передачей информации на основе
программно-аппаратных средств ведущих мировых
производителей и SCADA – систем.
2. Информационные комплексы контроля режимов
работы высоковольтных подстанций горных
предприятий

9. -отображение, контроль и учёт параметров электроэнергии
происходит на диспетчерском пункте с выводом на SCADA-систему;
-записи аварийных событий с сохранением в формате базы данных.
Информационные комплексы
осуществляют
автоматический контроль и
визуализацию
технологических параметров
электрических подстанций.
В их функции входит:
- мониторинг напряжения,
тока и потребляемой энергии
каждым фидером с выводом на
SCADA-систему;
- индикация состояния
фидеров и аварийных
ситуаций, а также уровня и
температуры
трансформаторного масла;
- отображение трендов
потребляемой энергии за
определенный период;

10. Эффективный и постоянный мониторинг параметров электроэнергии и
технологических защит подстанций горного производства,
распределенных на местности, а также анализ графиков потребляемой
мощности, позволяет отслеживать эффективность использования
оборудования на каждом подключенном фидере, что обеспечило экономию
10-15 % электроэнергии, потребляемой экскаваторами и буровыми
станками, а также другой горнодобывающей техники.
Шкаф управления на подстанции «Южная»

11. За счет объединения данных в единую картину на экране у
диспетчеров повышается оперативность реагирования на любые
нештатные ситуации, связанные с аварийными отключениями
подстанций, что ведет к уменьшению простоев.
Окно отображения трендов

12. Имеются отработанные
технические решения,
полученные при реализации
экспериментальной системы
диспетчерского контроля
режимов работы подстанций
на разрезе АО Шубарколь-
Комир, включающей на
сегодняшний день подстанции
«ЮЖНАЯ», «ЮГО-ЗАПАДНАЯ» и
«ЗАПАДНАЯ-НОВАЯ».
Внешний вид главного окна
диспетчерского пульта
Разработчики: проф. Брейдо И.В., инж.
Сичкаренко А.В., магистр Котов Е.С.

13. Информационно-графическая система GID2005KZ предназначена
для разработки и наладки сезонных теплогидравлических режимов
систем централизованного теплоснабжения с
неавтоматизированными технологическими схемами. Система
GID2005KZ зарегистрирована в реестре Комитета по правам
интеллектуальной собственности Министерства юстиции РК
(Свидетельство о государственной регистрации № 243 от 5
сентября 2005 г.).
Информационно-графическая система ТГИД-05 ориентирована для
разработки и наладки сезонных теплогидравлических режимов
систем централизованного теплоснабжения с развивающимися
автоматизированными технологическими схемами. Система ТГИД-
05 зарегистрирована в реестре Комитета по правам
интеллектуальной собственности Министерства юстиции РК
(Свидетельство о государственной регистрации № 039 от 16
января 2007 г.).
3. Информационно-графические системы
ИГС GID2005KZ и ИГС ТГИД-05

14. Социально-экономический эффект
от реализации систем заключается в
повышении энергосбережения,
обеспечения параметров режима
теплоснабжающих систем городов и
промышленных центров РК,
регламентированных нормативными
документами.
Фрагмент расчетной схемы
тепловой сети

15. Экономические показатели работы
предприятий тепловых сетей
повысятся за счет:
-снижения штрафных санкций,
-экономии энергоресурсов,
- обеспечения комфортных условий
потребителей тепла ЖКХ
мегаполиса.
Внедрение информационных
технологий управления режимами
больших теплоснабжающих систем
снижает вероятность отказов и
аварий оборудования, ведущих к
загрязнению окружающей среды и к
возникновению техногенных
катастроф.
Функциональная схема
теплового пульта

16. Промышленная эксплуатация системы обеспечит:
1) экономию мощностей по выработке тепла и
перекачиванию теплоносителя 5- 20%;
2) снижение аварийности в теплоснабжающих системах
на 15-20%;
3) снижение эксплуатационных затрат на
электроэнергию на 5-20%.
Разработчики: проф. Карасев Н.И., проф. Фешин Б.Н.,
к.т.н. Томилова Н.И., инж. Калинин А.А.

17. Аппараты защиты от токов
утечки для
электрооборудования
экскаваторов и буровых
станков типа РУ-2М
предназначены для
использования в трехфазных
сетях переменного тока с
изолированной нейтралью
напряжением 380 В или 220 В.
Приборы прошли все стадии
разработки, включая НИР и
ОКР.
4.Аппараты защиты от токов утечки РУ-2М
РУ-2М

18. В рамках Технопарка «Политех» (фирма Элат)
освоено серийное производство, изготовлено 550
аппаратов для горнодобывающих предприятий
Казахстана.
Приборы имеют гарантийные сроки эксплуатации и
превосходят аналогичные по назначению аппараты,
выпускаемые в СНГ, по быстродействию в 2 раза, по
массогабаритным показателям в 7 раз.
Успешно эксплуатируются на угольных разрезах
Экибастуза и Караганды, в корпорации "Казахмыс", на
Соколово-Сарбайском ГОКе и на других горнорудных
предприятиях Казахстана.
Разработчики: проф. Брейдо И.В., доц. Федорашко
И.Н., инж. Дайч Л.И., инж. Лисицин Д.В.

19. Осуществлена модернизация системы управления
электроприводами механизмов главных подъемов литейных
кранов №40-41 Q=420 т. отделения ОНРС конверторного цеха
«АрселорМиттал Темиртау».
Цель реконструкции - разработка и внедрение систем:
•выравнивания нагрузок,
•резервирования,
•визуализации,
•дистанционного управления.
Разработчики: проф. Брейдо И.В., доц. Каверин В.В., к.т.н.
Гурушкин А.В.
5. Модернизация системы управления
электроприводов механизмов главных
подъемов литейных кранов Q=420 т.

20. Алгоритм работы СВН «master-master»:
М1 и М2 – момент привода ГП1 и ГП2;
Мдоп – дополнительное
корректирующее значение момента;
МΣз1 – суммарное заданное значение
момента;
БФМ – блок формирования момента.

21. Обработка заданного момента системы управления
ведомым приводом

22. Функциональная схема СВН «master-master»

23. Разработка осуществлена на базе средств автоматизации концерна
«Siemens», что обеспечило:
• снижение динамических нагрузок в редукторах,
• повышение их ресурса,
• управление электроприводами в режиме аварийного спуска ковша,
• визуализацию процессов в аварийных режимах.
Диаграммы распределения нагрузок между двумя
электродвигателями главного подъёма массой груза 390т: а)
подъём, б) опускание груза.

24. Диаграммы режима спуска груза массой 390 т одним электродвигателем в
аварийном режиме

25. F
F
F
F
F1
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
АО “АМТ”
1 2 3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
12
14
15
1617181920212223
24
26
25
27
28
29
30
31
23584 736.42 5220.169 09 11 11 11 00 49
2
!
ПРИВОДА
1 2 3 4 5 6 7 8
9
10
12
13
11
Внешний вид окна главного менюВнешний вид панели управления

26. 1.По результатам анализа, виброиспытаний и имитационного
моделирования установлено, что в двухдвигательном асинхронном
приводе механизма главного подъема литейного крана №40 возникает
значительный дисбаланс в распределении суммарной нагрузки между
приводами, достигающий 13-20 %, в связи с этим необходимо дополнение
СУ схемой СВН.
2. Разработана и испытана система master-master, обеспечившая
распределение нагрузки с разбросом не более ~1-2 %.
3. Благодаря внесенным конструктивным изменениям и использованию
разработанной СВН (master-master) значительно уменьшилась вибрация и
колебания механизма ГП.
4. Разработана СУ в аварийном режиме спуском груза одним
электродвигателем с ограничением скорости.
5. Разработана панель управления оператора, которая обеспечивает:
-текущую визуализацию параметров двухдвигательного
электропривода;
-дистанционное управление режимами подъёма и опускания груза;
-спуск груза одним электродвигателем в аварийном режиме с
ограничением скорости;
6. Разработка осуществлена на базе программно-аппаратных средств
автоматизации концерна «Siemens».
Выводы

27. Фотореле типа РФЭ-2
предназначено для управления
лампами высокого напряжения,
освещающими карьеры.
Отличаются от известных
фотореле высокой
помехозащищенностью и
надежностью.
Выпущено более 300 устройств
для разреза «Богатырь».
Разработчики: доц. Геллер Б.Л.,
инж. Сичкаренко А.В., инж. Дайч
Л.И., инж. Иванов В.А.
6. Фотореле типа РФЭ-2

28. КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙКАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТУНИВЕРСИТЕТ
Спасибо за внимание!
Зав кафедрой автоматизацииЗав кафедрой автоматизации
производственных процессовпроизводственных процессов
д.т.н., проф. Брейдо Иосиф Вульфовичд.т.н., проф. Брейдо Иосиф Вульфович
Тел. +77212(565184)Тел. +77212(565184)
+77771343827+77771343827
E-mail:E-mail: jbreido@kstu.kzjbreido@kstu.kz
jbreido@mail.rujbreido@mail.ru