книги / Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков
..pdfСистемная магистраль осуществляет связь УВМ с устройствами подсистем второго и третьего уровня через специальные интер фейсы. Интерфейс системной магистрали обеспечивает передачу во все устройства, с которыми УВМ осуществляет связь, управляю щих директив; считывание слов состояний устройств и передачу их в УВМ; запись в память микроЭВМ второго уровня и считывание произвольных массивов информации. Все виды обмена УВМ с дру гими устройствами выполняются по ее инициативе.
СИМ обеспечивает возможность формирования и подачи на вход аналого-цифровых преобразователей (АЦП) трех аналоговых сигналов, имитирующих любые три входные сигнала от 03. На стройка СИМ на выдачу сигналов определенной величины и формы, а также коммутация его выходов на отдельные входы АЦП взамен каких-либо входных сигналов от 0 3 ведутся УВМ с помощью ди ректив, передаваемых через интерфейс СИМ. Использование СИМ позволяет производить опробование как срабатывания, так и не срабатывания всех ЛУЗ, входящих в МПРЗ. Инициирование СИМ для опробования той или иной защиты производится с помощью директив УВМ. При этом срабатывание опробуемых защит, а также других ЛУЗ, использующих имитируемые входные сигналы, должно быть заблокировано в выходном блоке.(ВБ).
ЧС предназначены для передачи по запросу информации о реаль ном времени. Они обеспечивают передачу текущего времени в УВМ, запоминание времени срабатывания защит по сигналу выходного блока .и передачу его в УВМ по ее требованию, фиксацию даты, часа, минуты, секунды (с точностью до 0,01 с). Установка теку щего начального времени производится директивами с клавиатуры УВМ. Информация о текущем времени выводится на экран и при необходимости на печатающее устройство.
Подсистема второго уровня МПРЗ непосредственно выполняет функции РЗ. Это идентификация состояния 03, формирование со общений о состоянии блока, регистрация и хранение осциллограмм основных токов и напряжений 03 при возникновении поврежде ний и анормальных режимов работы.
Подсистема второго уровня включает следующие устройства: семь защитных микроЭВМ (ЗМ1—ЗМ7), резервную защитную мик роЭВМ (ЗМ Р), контроллер межмашинного и межсистемного обме на (КМО), датчик частоты (ДЧ) и системный аварийный осцил лограф (САО).
Для выполнения функции защиты, резервирования и осциллографирования используются микроЭВМ семейства «Электроника60». Они имеют микропрограммное управление и высокое быстро действие (500 тыс. оп/с и более). Последнее позволяет адапти ровать систему команд микроЭВМ для целей РЗ. УВМ имеет раз витые средства связи с оператором, быстродействие 500 тыс. оп/с
обновляемого оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) микроЭВМ осциллографа.
По сигналу ВБ (формируемому одновременно с выдачей сигна лов на отключение объекта) отсчитывается заранее определенная выдержка времени, и обновление информации в каналах памяти осциллографа прекращается. При этом обеспечивается регистрация информации за заданный промежуток времени как до, так и после возникновения аварийного режима. В дальнейшем через интерфейс осциллографа с УВМ содержимое каналов памяти осциллографа передается в подсистему верхнего уровня для последующей обра ботки и вывода через ГП. Обмен осуществляется по инициативе УВМ. После разгрузки памяти осциллографа он вводится в новый цикл работы директивой УВМ.
ДЧ позволяет получить текущее значение частоты переменного тока ЭЭС, которое необходимо при реализации алгоритмов защит. ДЧ отстроен от электромагнитных переходных процессов в первич ных и вторичных цепях и связан со всеми ЗМ отдельной магист ралью.
В состав подсистемы третьего уровня входят: блок входных шунтов, входной блок (ВхБ), ВБ, блок коммутации и АЦП. ВхБ воспринимает информацию от ТА и TV, установленных на БГТ. В этом блоке для каждой из этих величин обеспечивается гальва ническая развязка в соответствии с требованиями к измерительным цепям РЗ, преобразование входных токов в напряжения и согла сование их с входными цепями блока коммутации и АЦП. Во ВхБ предусмотрена возможность восприятия и передачи в подси стемы верхних уровней дискретных сигналов от внешних УРЗ и УПА энергоблока.
Блок коммутации и АЦП преобразует поступающие на его вход аналоговые величины в цифровую форму и передает их в си стемную магистраль, причем аналоговые входные сигналы объеди няются в несколько групп. Преобразование каждой из них произ водится с помощью одного АЦП, т. е. коды входных сигналов одной группы соответствуют значениям входных аналоговых вели чин в различные моменты времени в пределах цикла преобразова ния группы. Синхронизация работы АЦП осуществляется таким образом, что все первые и последующие сигналы во всех группах соответствуют одним и тем же моментам времени. Для контроля за правильностью информации, поступающей в микроЭВМ второго уровня, в блоке коммутации и АЦП к каждому формируемому сигналу добавляется бит четности. ВБ производит аппаратную дешифрацию сообщений, поступающих от ЗМ, и формирование сиг налов, воздействующих на 03 . ВБ также формирует и хранит сло во состояния выходных портов защит. УВМ через свой интерфейс с ВБ имеет возможность управлять работой ВБ, передавая сообще ния в его порты.
|
ЦП |
039 |
П 3 9 |
Таймер |
Рис. 3.2. Структура защитной |
||
|
микроЭВМ |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Канал |
38 |
|
г |
|
|
|
|
I |
УВМ |
|
|
|
FS-1501 |
|
ПЛ-150 |
I |
АЦП |
|
|
|
|
|
|
I |
М Р |
|
|
|
|
|
|
I |
ИБ |
|
1 |
ГМД |
ДП |
|
I |
|
|
|
|
I |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Средства |
отладки |
] |
|
|
и отладки программ возможно подключение перфоленточных уст ройств ввода-вывода FS-1501 и ПЛ-150, ДП, накопителя ГМД7012. МикроЭВМ имеет модульный принцип построения. Связь между блоками осуществляется через единый канал обмена инфор мацией по принципу — «управляющий — управляемый», т. е. в лю бой момент времени только одно устройство является активным и управляет процессом передачи информации. Связь через канал является замкнутой, асинхронной. Пассивное устройство должно подавать ответные сигналы на управляющие сигналы активного устройства. Таким образом, для каждого устройства устанавли вается максимальная возможная для него скорость обмена инфор мацией.
Модульный принцип построения с единым каналом обмена по зволяет создать необходимую конфигурацию системы посредством установки требуемых устройств, причем они так же легко доступны для центрального процессора, как и ОЗУ. Канал обеспечивает 3 типа обмена данными: программируемый обмен при управлении и по инициативе программы; обмен в режиме прерывания программы, когда процессор прерывает основную и переходит к выполнению программы обслуживания периферийного устройства, выставившего требование прерывания; обмен в режиме прямого доступа к памя ти (ПДП), который является самым быстрым способом обмена между памятью и внешним устройством. Состояние центрального процессора (ЦП) при этом не изменяется и обмен можно произ водить в промежутках между циклами обращения к каналу. Канал содержит 38 линий связи, из которых 31—двунаправленная. Про токол обмена информацией в целом соответствует интерфейсу МПИ. Таймер формирует одновременно до 5 выдержек времени, осущест вляет приоритетное обслуживание 5 внутренних требований пре рывания от счетчиков и 2 внешних требований. ЦП имеет возмож ность считывать содержимое счетчиков для контроля отсчета вы держки.
Д ля реализации эффективных алгоритмов обработки информа-. ции при периоде входного сигнала 20 мс необходимо быстродей ствие более 200 тыс. оп/с. Для получения требуемой точности используются 10-разрядные АЦП. Поэтому указанное быстродей ствие необходимо при работе с 16-разрядными словами. Обслужи вание внешних устройств ЗМ целесообразно организовать с исполь зованием системы прерываний. ЗМ будет прекращать выполнение обработки и обслуживать данные устройства с меньшими затра тами машинного времени, чем при программном опросе готовности устройства. Наиболее просто это реализуется при векторном преры вании, когда вход в программу обслуживания осуществляется автоматически при считывании вектора прерывания. Развитая и гибкая система команд позволяет создать короткие программы по заданному алгоритму. Такую возможность дают 16-разрядные микроЭВМ.
Поскольку объем ОЗУ, необходимый для функционирования РЗ, невелик, целесообразно использовать статическое ОЗУ вместо дина мического, требующего дополнительных затрат процессорного вре мени на регенерацию информации. Устройство памяти ЗМ вклю
чает ОЗУ, выполненное на ИМС КР537РУ2А, |
и ПЗУ — на ИМС |
||
типа К573РФ2. Кроме |
ОЗУ и |
ПЗУ память |
(рис. 3.3) включает |
шинные формирования |
(Ш Ф), |
регистр адреса |
(РА), дешифратор |
устройства памяти (ДШ У), блок управления памятью (БУП).
По сигналу синхронизации ЦП адрес ячейки памяти запоми нается в РА, расшифровывается в ДШУ, выбирается ОЗУ или ПЗУ. Затем по линиям управления ШУ процессор задает вид обра щения ЗАПИСЬ или СЧИТ, и БУП формирует управляющие сиг налы на линиях УПР ПЗУ и УПР ОЗУ. По этим сигналам данные считываются из ОЗУ или ПЗУ и передаются через ШФ на линии ШДА канала ЗМ по сигналу СЧИТ или записываются с этих же линий в ОЗУ по сигналу ЗАПИСЬ.
ПЗУ имеет до 10 циклов перепрограммирования и длительность
Рис. 3.3. Устройство памяти защитной микроЭВМ
хранения информации до 100000 ч при выключенном и до 10000 ч при включенном питании. ПЗУ и ОЗУ занимают область адресов соответственно 07777в и 40000в—5 7 7 7 7 В МПРЗ обеспечена рабо та ЗМ с пультовым терминалом «Консул-260» и перфоленточными устройствами ввода-вывода FS-1501, ПЛ-150. Их подключают при необходимости резидентной отладки и разработки программ. В этом случае работают с перфолентоцной операционной системой.
Обмен информацией с внешними устройствами производится через блок интерфейса (ИБ). Интерфейсы внешних устройств и таймер занимают адреса в области внешних устройств канала мик роЭВМ 160000— 177777». МикроЭВМ работает с ними, как с ячей ками памяти или в режиме прерывания.
Улучшение динамических и точностных характеристик, расши рение функций, выполняемых ЗМ возможно при переходе на более совершенные, перспективные типы машин. Возникающие при этом проблемы легко разрешимы, если использовать ряд микроЭВМ, совместимых по системе команд, интерфейсу и программному обес печению.
Разработка программ для микроЭВМ «Электроника-60» облег чается ее программной совместимостью с рядом СМ ЭВМ. Модер низация возможна за счет применения - более производительных перспективных микроЭВМ этого семейства — МС1201, МС1211, МС1212, которые совместимы по интерфейсу, программному обес печению и конструкции с микроЭВМ «Электроника-60».
САО выполняет следующие функции: записывает мгновенные значения токов и напряжений, контролируемых МПРЗ, в нормаль ном, предаварийном, аварийном и послеаварийном режимах; вы числяет основные параметры записываемых сигналов; хранит ин формацию о предаварийном, аварийном и послеаварийном режи мах, выдает на ГП осциллограммы сигналов и на АЦПУ основные параметры сигналов по требованию оператора и автоматически. Для выполнения этих функций САО используются микроЭВМ-ос- циллограф, УВМ и ЧС.' Осциллограф связан с системной маги стралью и магистралями обмена, частоты, связи с объектом. В от личие от ЗМ микроЭВМ-осциллограф имеет динамическое ОЗУ с максимальным объемом (64 кбайт).
В работе САО можно выделить 3 основных режима. Первый соответствует нормальной работе энергоблока и заключается в на коплении с непрерывным обновлением информации за определенный временной интервал. Второй соответствует аварийной ситуации, при которой прекращается обновление имеющейся информации (она будет предаварийной) и регистрируется аварийная в течение задан ного времени. Третий соответствует послеаварийной ситуации; САО предварительно обрабатывает полученные данные, либо передает их в УВМ с выводом на ГП или АЦПУ.
Рис. 3.4. Функциональная схема входных устройств МПРЗ
для цепей напряжения (ВУН); входное устройство для дискрет ных (логических) сигналов (ВД).
ВТ состоит из блока входных шунтов и 6 плат согласования В1Т1, В1Т2, В1ТЗ, В5Т1, В5Т2, В5ТЗ, входящих в состав ВхБ. Блок входных шунтов содержит 2 группы стандартных активных измерительных шунтов Ru,. Первая группа предназначена для под ключения к токовым цепям 1-амперных ТА, вторая — для подклю чения к 5- и 10-амперным -ТА. Параметры шунтов рассчитывают ся по условию обеспечения требуемой термической стойкости.
Тепловой расчет шунтов показывает, что по условию односе кундной термической устойчивости к току 401иом необходимо обеспе чить не менее чем четырехкратный запас по сравнению с номиналь ным током. В соответствии с этим выбраны следующие шунты: для 1-амперных ТА — шунт 4А/75 МВ; для 5-амперных ТА — шун ты 20 А/75 МВ или с учетом последовательного соединения 2 шун тов —20 А /150 МВ.
Платы согласования В1Т1, ..., В1ТЗ и В5Т1, .... В5ТЗ обслу живают соответственно 1- и 5-амперные или 10-амперные боковые