Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматизации в электроэнергетических системах. Учебное пособие
.pdf
среды программирования – конструктора технологической программы RAD ТП и
состоит из базовых функциональных блоков.
В устройстве реализованы функции направленной максимальной токовой
защиты от междуфазных замыканий (МТЗ), вольтметровой блокировки, ускорения
МТЗ, направленной защиты от однофазных замыканий на землю, защиты от обрыва
фаз, защиты от дуговых замыканий и контроля цепей напряжения.
Принцип МТЗ поясняет функциональная схема, приведенная на рис. 1.8.
Максимальная токовая защита выполнена трехступенчатой, в трехфазном
исполнении. Первая и вторая ступени МТЗ выполнены направленными.
Направленность ступеней определяется уставками. Для определения работы
направленных ступеней МТЗ в зависимости от состояния цепей напряжения
предусмотрена блокировка при неисправностях цепей напряжения (БНН). В
зависимости от уставки, при неисправности цепей напряжения может выводиться
как направленная ступень МТЗ целиком, так и направленность МТЗ в отдельности.
В последнем случае направленная МТЗ остается в работе, но перестает
контролировать направление мощности к.з.
Первая и вторая ступени имеют независимые от тока выдержки времени,
третья ступень может использоваться как с независимой, так и зависимой
выдержкой времени. Третья ступень МТЗ (МТЗ-3) может выводиться из действия на
отключение. В случае, если МТЗ-3 не действует на отключение, то формирование
сигнала «Пуск МТЗ» для логической защиты шин (ЛЗШ) от данной ступени не
осуществляется.
Ступени МТЗ могут блокироваться от вольтметровой блокировки.
Блокирование различных ступеней определяется уставками.
Базовые элементы функциональных схем, используемых в цифровых
устройствах защиты и автоматики, приведены в таблице 1.4.
41
Таблица 1.4
Обозначение
Название
Краткое описание
Пороговый элемент на
повышение: реле тока,
реле максимального
напряжения и т.д.
На выходе сигнал логической единицы
при повышении выходным сигналом
порогового значения (в качестве
установок могут указываться пороги
срабатывания, величина гистерезиса
или коэффициент возврата)
Пороговый элемент на
снижение: реле
минимального
напряжения, реле
минимального тока, реле
частоты и т.д.
На выходе сигнал логической единицы
при понижении входным сигналом
порогового значения (в качестве
установок могут указываться пороги
срабатывания, величина гистерезиса
или коэффициент возврата
Максиселектор:
максиселектор токов,
максиселектор
напряжений и т.д.
На входе блок сигнала вход с
максимальным значением
Минисиселектор:
миниселектор токов,
миниселектор напряжений
и т.д.
На входе блока сигнал выхода с
минимальным значением
Рис. 1.8 – Функциональная схема МТЗ
42
Двухвазное реле
направления мощности
Работает по максимальному току, если
соответствующее напряжение выше
минимального
Однофазное реле
направления мощности
Регулируемая выдержка
времени на срабатывание
Нерегулируемая выдержка
времени на срабатывание
Регулируемая выдержка
времени на возврат
Нерегулируемая выдержка
времени на возврат
Зависимость выдержки
времени
По стандартам МЭК
Ограничитель
длительности логического
сигнала
Одновибратор по
переднему фронту
Одновибратор по заднему
фронту
43
Логическое «ИЛИ»
Логическое «И»
Логическое «НЕ»
Логическое «НЕ-И»
Блок умножения
С=АК
RS-триггер
Внутренний входной и
выходной сигнал
алгоритма
Контактный замыкающий
Контактный
размыкающий
Переключатель выхода
Переключатель входа
44
2. СОВРЕМЕННЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
2.1 Внутренняя структура микропроцессора
Любая ЭВМ предназначена для обработки информации причем, как правило,
осуществляет эту обработку опосредовано – представляя информацию в виде чисел.
Для работы с числами машина имеет специальную важнейшую часть –
микропроцессор. Это универсальное логическое устройство, которое оперирует с
двоичными числами, осуществляя простейшие логические и математические
операции, и не просто как придется, а в соответствии с программой, т.е. в заданной
последовательности. Для хранения этой заданной последовательности служат
запоминающие устройства – ЗУ. ЗУ бывают постоянными – ПЗУ, в которых
информация хранится, не изменяясь сколь угодно долго, и оперативными – ОЗУ,
информация в которых может быть изменена в любой момент в соответствии с
результатами ее обработки. Процессор общается с ОЗУ и ПЗУ через так называемое
адресное пространство, в котором каждая ячейка памяти имеет свой адрес.
МП состоит из набора регистров памяти различного назначения, которые
определенным образом связаны между собой и обрабатываются в соответствии с
некоторой системой правил. Регистр – это устройство, предназначенное для
хранения и обработки двоичного кода. К внутренним регистрам процессора относят:
счетчик адреса команд, указатель стека, регистр состояний, регистры общего
назначения.
Наличие счетчика команд было положено еще в работах фон Неймана. Роль
счетчика состоит в сохранении адреса очередной команды программы и
автоматическом вычислении адреса следующей. Благодаря наличию программного
счетчика в ЭВМ реализуется основной цикл исполнения последовательно
расположенных команд программы.
Стек – это особый способ организации памяти, при использовании которого
достаточно сохранять адрес последней заполненной ячейки ОЗУ. Именно адрес
45
последней заполненной ячейки ОЗУ и хранится в указателе стека. Стек используется
процессором для организации механизма прерываний, обработки обращения к
подпрограммам, передачи параметров и временного хранения данных.
В регистре состояний хранятся сведения о текущих режимах работы процессора.
Сюда же помещается информация о результатах выполняемых команд, например:
равен ли результат нулю, отрицателен ли он, не возникли ли в ходе операции
ошибки и т.п. Использование и анализ в этом регистре происходит побитно, каждый
бит регистра имеет самостоятельное значение.
Регистры общего назначения (РОН) служат для хранения текущих
обрабатываемых данных или их адреса в ОЗУ. У некоторых процессоров регистры
функционально равнозначны, в других назначение регистров строго оговаривается.
Информация из одного регистра может предаваться в другой.
2.2 Устройства микропроцессорной релейной защиты и автоматики НТЦ
«Механотроника»
В настоящее время НТЦ «Механотроника» (г. Санкт-Петербург) с 90-х годов
20 века производит широкий ассортимент устройств РЗА, обеспечивая решение
различных задач в сетях классов напряжений от 0,4 до 220 кВ. Решения,
разработанные и доведенные практически до совершенства несколькими
поколениями разработчиков, учитывают опыт длительного развития релейной
защиты в эпоху электромеханических и электронных устройств, и реализованы с
применением широких возможностей цифровой микропроцессорной обработки
сигналов [25].
Блоки микропроцессорной релейной защиты (БМРЗ), как устройство,
представляют собой совокупность аппаратного и программного обеспечения,
реализующую специализированную вычислительную машину реального времени
высокой надежности.
Аппаратное обеспечение микропроцессорного терминала, кроме
общеизвестных функций, также выполняет преобразование аналоговых сигналов
46
(токов и напряжений вторичной цепи) в цифровую форму (аналогово-цифровое
преобразование), в то время как программное обеспечение реализует
специализированную функциональность терминала. Все операции математической
обработки и фильтрации сигналов, все пусковые органы и логическая часть
пусковых органов выполняются специализированным программным обеспечением.
С учетом представленных особенностей работы цифровых устройств РЗА,
терминалы, производимые НТЦ «Механотроника», базируются в настоящее время
на двух унифицированных аппаратных «китах»:
•терминалы серии БМРЗ-100, выпускаемые сравнительно недавно,
предназначенные для реализации классических задач РЗА в сетях 0,4-35 кВ.
Особенностью данной бюджет-ной серии терминалов, является возможность
свободного программирования устройства, обеспечивающая значительную гибкость
в адаптации алгоритмов работы к требованиям заказчика;
•терминалы серии БМРЗ - родоначальники отечественной цифровой релейной
защиты и автоматики от НТЦ «Механотроника», выпускаемые с 90-х годов и
претерпевшие за прошедшие полтора десятилетия ряд модификаций.
Рис. 2.1. Модернизированный многофункциональный терминал релейной защиты
БМРЗ
47
Системы РЗА, построенные на базе терминалов серии БМРЗ, успешно
функционируют на предприятиях сетевых и генерирующих компаний, предприятиях
нефтяной и газовой промышленности, на ведущих промышленных предприятиях
России, Украины, Белоруссии, Казахстана, Узбекистана, Киргизии, в странах
ближнего и дальнего зарубежья.
Специализированная модификация терминалов серии БМРЗ для тяговых
подстанций поставляется ОАО «РЖД», украинским и белорусским
железнодорожникам, метрополитену Санкт-Петербурга и Казани.
Устройства серии БМРЗ эксплуатируются более пяти лет на Ленинградской,
Смоленской, Курской и Волгодонской АЭС.
Контрольные испытания изделий на надежность подтвердили наработку на
отказ 100 000 часов.
Рис. 2.2. Малогабаритный шкаф с выносным пультом модернизированного
терминала БМРЗ ШКЛ-МТ
В устройствах серии БМРЗ, наряду с сохранением привычных интерфейсов
48
связи RS-232, RS-485, реализовано местное подключение через порт USB для
наладки устройства и изменения программного обеспечения, реализована
поддержка сигналов синхронизации времени PPS. Для передачи данных
используется протокол ModBus. Возможности устройства позволяют в дальнейшем
реализовать стандарты IEEE 802.3, IEC61850.
Устройства новой серии БМРЗ выполнены с сохранением конструктивных
размеров в виде единого блока модульной организации. Устройство включает в себя
универсальный блок питания, обеспечивающий питание от постоянного,
переменного или выпрямленного тока напряжением 220 или 110 В. В состав входят
лицевая панель с органами индикации и управления, модули центрального
процессора (МЦП), модули АЦП (МАЦП) и модули ввода-вывода дискретных
сигналов (МВВ).
Для всех выпускаемых устройств предусмотрено исполнение с выносным
пультом управления, что позволяет улучшить конструкцию шкафов и панелей
защиты, снизить нагрузку на их конструктивные элементы, повысить удобство
монтажа и обслуживания.
В качестве примера на рис. 2.1 изображен внешний вид БМРЗ, выпускаемых
НТЦ «Механотроника». Данная линейка блоков РЗА включает в себя три
модификации, отличающиеся аппаратными характеристиками и функциональными
возможностями: БМРЗ-100, БМРЗ-120 и БМРЗ-150.
Одно из главных преимуществ блоков БМРЗ-150 - аппаратная унификация.
Один аппарат обеспечивает защиту присоединений различных типов (вводные и
секционные выключатели, отходящие линии). Различаются лишь программные
обеспечения устройств, которые подлежат легкой и оперативной смене в случае
необходимости непосредственно на объекте эксплуатации.
Блоки данной линейки предназначены для выполнения функций релейной
защиты и автоматики в сетях напряжением от 6 до 35 кВ следующих видов
присоединений:
•силовые двухобмоточные трансформаторы 35/6(10) кВ;
•устройства регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой;
49
•воздушные и кабельные линии напряжением 35 кВ;
•воздушные и кабельные линии напряжением 6(10) кВ;
•силовые трансформаторы 6(10)/0,4 кВ;
•синхронные и асинхронные электрические двигатели мощностью до 5 МВт
(для защиты двигателей мощностью более 5 МВт и двухскоростных двигателей
предназначены блоки серии БМРЗ);
•устройства компенсации реактивной мощности;
•присоединения сети электроснабжения метрополитена;
•присоединения сети тяговой нагрузки горно-обогатительных комбинатов;
•трансформаторы напряжения.
Благодаря своим широким возможностям и высокой надежности блоки БМРЗ-
100 получили широчайшее распространение на объектах распределительных сетей ,
в промышленности и на транспорте, на предприятиях нефтегазового и
горнодобывающего комплекса.
Технические характеристики.
Аппаратные особенности:
•унификация (взаимозаменяемость блоков БМРЗ-150);
•низкие требования к величине и качеству оперативного питания (~/= 66-264
В);
•устойчивость к исчезновению оперативного питания - 2,4 с.;
•незамерзающий дисплей;
•количество аналоговых входов - до 8;
•количество дискретных входов - до 22;
•количество дискретных выходов - до 21;
•12 назначаемых светодиодов и 2 назначаемые кнопки;
•порт USB с возможностью настройки блока и считывания аварийной
информации без подачи оперативного питания.
Функциональные особенности:
•комплекс защит линий, трансформаторов, двигателей, устройств
компенсации реактивной мощности, пунктов секционирования;
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]