Balakovskaya - УКТС

112

выполняемые блоками АДП-1, АДП-11, АДП-2, АДП-22

АДП является оконечным элементом измерительного канала защиты и выполняет функцию линейного измерительного преобразо вателя входных аналоговых сигналов постоянного тока в выходной дискретный сигнал напряжения постоянного тока с последу ющим его преобразованием в дискретный сигнал с релейной характер истикой.

Функциональные возможности блоков:

АДП-1 - служит для сравнения унифицированного токового сиг нала с уставкой, преобразования результата сравнения в дискрет ный сигнал и контроля аналоговой части блока по рассогласованию с аналогичными блоками.

АДП-11 - служит для сравнения алгебраической суммы двух унифицированных токовых сигналов с уставкой, преобразов ания результатов сравнения в дискретный сигнал и контроля ана логовой части блока по рассогласованию с аналогичными блоками.

АДП-2 - служит для сравнения унифицированных токовых сигна лов с уставками и преобразования результатов сравнения в диск ретные сигналы в двух функционально независимых каналах.

АДП-22 - служит для сравнения алгебраической суммы двух унифицированных токовых сигналов с уставкой и преобразо вания результатов сравнения в дискретный сигнал.

113

Технические характеристики блоков АДП-1, АДП-11, АДП-2, АДП-22

АДП сохраняют работоспособное состояние в режиме кругло суточной работы в шкафах УКТС при воздействии следующих номинальн ых климатических факторов:

температура окружающего воздуха +20 ± 5° С; относительная влажность воздуха 65 ± 15%; атмосферное давление 630 - 800 мм.рт.ст..

Электропитание АДП осуществляется шкафными источниками питания постоянного тока с номинальным напряжением ±15В и общей нестабильностью не более ±5%.

Питание внешних нагрузочных цепей должно выполняться шк афным источником питания постоянного тока с номинальным напря жением +24В и общей нестабильностью не более ±10%.

Измерения проводятся по отношению к гальванически отдел енной от корпуса общей шине питания (ЭN).

Блоки АДП имеют защиту от выдачи ложной информации при следующих требуемых характеристиках системы электропит ания:

1)при включении электропитания источники "±15В" должны включаться одновременно с разбросом во времени не более 5 0 мс;

2)при снижении напряжения источника "±15В" более чем на 20% от номинального значения должно обеспечиваться снятие нап ряжения "+15В" за время не менее 3мс.

В этих условиях обеспечивается сохранение работоспособ ности АДП и отсутствие ложной информации на выходах сравнения длительностью более 3мс при отклонении контролируемого в ходного сигнала от уставки более 2%.

Примечание:

1. Под ложной информацией понимается выдача активного выходного сигнала на срабатывание защит длительностью более 3мс при отклонении контролируемого параметра более 2% от уставки сравнения.

2. Требования к системе электропитания соответствует заданным техническим условиям на базовый шкаф и блоки питания УКТС.

3. Для режимов работы АДП на отпускание, когда нормальному состоянию параметра соответствует наличие активного выходного сигнала (тока), понятие ложной информации при включении, выключении электропитания не имеет смысла, и внутренняя блокировка срабатывания АДП от нарушений в системе электропитания для повышения надежности может быть отключена. 4. Метрологические характеристики АДП устанавливаются не более, чем через 15 минут после включения электропитания.

Входные цепи аналоговых сигналов постоянного тока гальв анически изолированы между собой, от выходных цепей и цепей электропитания.

Сигнал в диапазоне 0 - 5мА поступает на вход с сопротивление м не более 240 Ом, а 0 - 20мА не более 80 Ом. Входное сопротивление изменяется заменой резистора.

Величины сигналов блока для обмена информацией с другими техническими средствами приведены в таблице

115

Изоляция между разобщенными токоведущими цепями АДП при нормальных климатических условиях и верхнем значении относительной влажности блок сохраняет электрическую п рочность при испытательном напряжении до 100В. Электрическое сопротивление изоляции между разобщенными токоведущими цепями, а также между токоведущими цепями и корпусом при нормальных климатических условиях эксплуатации и верхн ем значении температуры - не менее 5 МОм, при верхнем значении относительной влажности - не менее 0,2 МОм.

Параметры настройки блоков приведены в таблицах.

Параметры настройки АДП-1

Параметры настройки АДП-11

Параметры настройки АДП-2

116

Параметры настройки АДП-22

Принцип работы блоков АДП-1, АДП-11, АДП-2, АДП-22

АДП является пороговым устройством. При выходе параметра из области нормальных значений и достижении заданного уста вкой срабатывания граничного значения происходит изменение состояния дискретного выхода - "срабатывание". При возвращении парам етра из аварийной зоны в область нормальных значений на величи ну зоны возврата происходит возвращение дискретного выход а в исходное состояние - "отпускание". В зависимости от взаимно го расположения аварийной зоны и зоны нормальных значений параметра и, соответственно, аварийных и нормальных значе ний входного сигнала, срабатывание может вызываться по верхн ему предельному значению параметра - по верхней уставке, или п о нижнему предельному значению параметра - по нижней уставк е. В различных применениях АДП сигнал "срабатывание" может быт ь представлен логической "1" (активное состояние выхода - нал ичие выходного тока или напряжения соответствует нахождению параметра в сигнализируемой аварийной зоне) или логическ им "0", когда активное состояние выхода соответствует нахожден ию параметру в зоне нормальных значений. Кроме того, в АДП предусмотрена возможность инвертирования сигнализации состояния компаратора - светодиод "Срабатывание" на лицев ой панели блока может индицировать либо активное, либо пасси вное состояние выхода компаратора.

117

блока задается требуемый режим функционирования.

Датчиками входных аналоговых сигналов для АДП могут быть различные промышленные измерительные приборы и преобразователи технологических параметров с выходными сигналами постоянного тока. Диапазон изменения входного тока АДП рассчитан на работу с датчиками диапазонов 0-5мА и 0-20мА. Основной диапазон 0-5мА. Диапазон 0-20мА обеспечивается перенастройкой сменным резистором.

Входное сопротивление АДП - до 240 Ом для диапазона 0-5мА и до 80 Ом для диапазона 0-20мА - составляет величину порядка (1015)% от допустимой для большинства датчиков.

Гальваническое разделение входных и выходных цепей в при борах является эффективным способом борьбы с помехой общего ви да и защиты от зависимых отказов.

Наличие в АДП гальванического разделения входной цепи от других цепей снимает обязательное требование наличия изолиров анности выходной цепи датчика от земли, если это требование не предъявляется со стороны других приемников информации, н о применение датчиков с изолированным выходом остается предпочтительным по соображениям надежности и снижения действующего напряжения помехи общего вида.

В АДП-1 и АДП-11 предусмотрен контроль исправности аналогово го тракта, включая датчик и аналоговую часть АДП, путем непре рывного сравнения выходного аналогового сигнала "У" с аналоговыми выходными сигналами "У" другого аналогового тракта, контролирующего тот же технологический параметр.

Критерием исправности является отсутствие рассогласова ния, большего, чем это задано уставкой рассогласования в АДП - ( 5-20)%.

Аналоговые выходные сигналы, участвующие в сравнении - демпфированные и усиленные отклонения текущего значени я параметра от уставки сравнения - напряжения постоянного т ока с диапазоном изменения ±5В, соответствующим 100% отклонению от уставки. Выходные сигналы являются гальванически неизолированными и предназначены для передачи между бло ками АДП, находящимися в одном шкафу, и связанными между собой измерительной общей шиной, свободной от протекания по ней постоянного тока от источников питания.

В блоках АДП реализованы следующие математические функц ии:

Аналоговый вход "Х1"

Физический входной сигнал - постоянный ток (I1) в диапазоне о т 0 до Imax (5мА, 20мА).

В относительной форме входной сигнал

Входное сопротивление - 200 Ом и 50 Ом, соответственно, и, для любого из диапазонов, устанавливаемых сменным резисторо м, входное напряжение при максимальном входном сигнале - 1В. Масштабный коэффициент - 10мВ /%.

Аналоговый вход "Х2"

Содержит регулировочные элементы, обеспечивающие для ко нтроля входного сигнала (тока) масштабный коэффициент 10мВ/% и регулировку доли входного сигнала (масштаба), подводимог о к сумматору αìX2.

Пределы изменения масштаба (αì) при ступенчатой и плавной регулировке - от 0 до 1,1.

Суммарный входной сигнал "Хвх"

Для блоков с одним входным сигналом "Хвх" равен "Х1", для блока с двумя входами сигнал Хвх = Х1 + αìÕ2.

Так как входы АДП являются гальванически изолированными ,118 двухпроводными, изменением полярности их подключения к датчикам обеспечивается возможность инвертирования сла гаемых входного сигнала:

Õâõ = ±Õ1 ±αìÕ2

что обеспечивает возможность работы АДП по суммарному ил и разностному сигналу требуемой полярности.

Уставка сравнения

В АДП входной сигнал сравнивается с устанавливаемой вруч ную уставкой - заданием уровня срабатывания:

Õóñò = αó Õìàê,

ãäå:

Хмак = 100% - максимальное, приведенное к входу, значение напряжения уставки;

αó (0-1) - масштабный коэффициент уставки.

ÂАДП имеется возможность выбора полярности уставки, поэт ому общая передаточная характеристика аналогового тракта (статическая) имеет вид:

Ó= (±Õ1 ±αìÕ2 ±αó Õìàê) 5

ãäå:

У - относительное, приведенное к входу значение выходного сигнала.

При нулевой уставке (вход уставки закорочен) выходной сиг нал соответствует суммарному входному (масштабный коэффици ент выходного сигнала для контроля - 50мВ/%). С другой стороны - при закороченных или отключенных входах - выходной сигнал соответствует уставке.

Демпфер

В динамике - при изменении входного сигнала - аналоговый выходной сигнал изменяется с запаздыванием, определяемы м демпфером - однозвенным RC-фильтром и собственной постоянн ой времени узла гальванического разделения. С достаточным приближением аналоговый тракт АДП может быть описан уравнением реакции на ступенчатое возмущение:

ó(t) = ó0 + ó(1-å-t/Td)

ãäå:

y0 = y(t) ïðè t=0,

ó = yê - y0;

ãäå:

yê = ó(t) ïðè t→∞

Td = T0+RdCd - приведенная постоянная времени демпфера,

T0 = (0,06-0,1)с - постоянная времени узла гальванического разделения;

RdCd - постоянная времени демпфера - от 0 до 5с.

Для нулевых начальных условий (y0=0) управление аналогового тракта может быть представлено:

Ó(t) = (±Õ1 ±αìÕ2 ±αó Õìàê)(1-å-t/Td)5.

Положительное влияние постоянной времени демпфирования на работу АДП в измерительном канале проявляется и может быт ь оценено:

подавлением (фильтрацией) гармонических переменных, составляющих входного сигнала (помех нормального вида);

подавлением (снижением влияния) импульсных помех, 119 наводок на линии связи; повышенной защищенностью от выдачи ложной информации

(срабатывания) при коммутации токовой входной цепи и при включении питания для АДП, настроенного на срабатывание при превышении уставки.

Отрицательное влияние постоянной времени демпфирования на работу АДП в измерительном канале проявляется и может быт ь оценено:

запаздыванием изменения выходного аналогового сигнала по сравнению с входным и, соответственно, в задержке срабатывания. При оценке влияния демпфера АДП следует учитывать инерционность других элементов измерительног о канала; в повышенной опасности выдачи ложной информации

(срабатывания) при включении питания шкафа или замене АДП, настроенных на срабатывание при уменьшении уровня входного сигнала ниже уставки.

Компаратор (пороговое устройство)

Выходной аналоговый сигнал, представляющий демпфирован ное отклонение от уставки сравнения, подается на компаратор, осуществляющий аналого-дискретное преобразование

Q(t) := 1 ïðè ó(t)³0, åñëè Q(t-Dt)½ t→0 = 0,

Q(t) := 0 ïðè ó(t)£ Dâ, åñëè Q(t-Dt)½ t→0 = 1,

ãäå:

"=" - знак присвоения - "становится равным", Q(t) - дискретный выходной сигнал "срабатывание",

â- регулируемая зона возврата, в = (0,5-5)%.

ÂАДП предусмотрена возможность инвертирования сигнала срабатывания и индикации срабатывания компаратора, что в

сочетании с изменением полярности подключения датчиков и полярности уставки обеспечивает перенастройку на разли чные режимы использования АДП.

Принцип работы блока АДП-1

АДП-1 - служит для сравнения унифицированного токового сиг нала с уставкой, преобразования результата сравнения в дискрет ный сигнал и контроля аналоговой части блока по рассогласованию с аналогичными блоками.

Блок АДП-1 реализует следующие функции:

1.Прием унифицированного аналогового сигнала постоянног о тока на гальванически изолированный вход; возможность измене ния диапазона входного сигнала.

2.Сглаживание входного (суммарного) сигнала с перенастраи ваемой постоянной времени демпфирования; сравнение сглаженног о

входного сигнала с регулируемой уставкой; формирование с сигнализацией на лицевой панели сигнала срабатывания с возможностью регулирования зоны возврата; возможность настройки на срабатывание по верхнему или нижнему предел ьному значению параметра; возможность инвертирования сигнали зации срабатывания.

3. Выдача нормированного аналогового выходного сигнала отклонения от уставки сравнения для контроля исправност и аналогового тракта по рассогласованию с аналогичным дру гим АДП-1.

4. Опробование дискретной части канала сравнения с уставк ой на срабатывание или отпускание с сигнализацией режима опро бования на лицевой панели по дискретному сигналу с номинальным напряжением +15В на входе управления опробованием.

5. Выдача дискретного сигнала срабатывания по уставке сра внения с номинальным напряжением +15В, с возможностью его

120

инвертирования для работы на "отпускание".

6. Выдача дискретных (потенциальных) сигналов срабатывани я по уставке сравнения транзисторным ключом типа "открытый ко ллектор" с номинальным коммутируемым напряжением +24В и с возможностью его инвертирования для работы на "отпускани е".

7. Контроль рассогласования выходного аналогового сигнал а отклонения от уставки с аналогичными выходными сигналам и двух других АДП-1М и с аналогичным выходным сигналом другого АД П- 1М1, индикация на лицевой панели рассогласования по каждом у из входов; возможность регулировки задания уставки допусти мого рассогласования.

8. Выдача дискретного сигнала неисправности аналоговых ус тройств с номинальным напряжением +15В при наличии рассогласовани я АДП-1М.

9. Выдача дискретных (потенциальных) сигналов неисправнос ти аналоговых устройств транзисторным ключом типа "открыты й коллектор" с номинальным коммутируемым напряжением +24В пр и наличии рассогласования АДП-1М.

10.Выдача дискретного сигнала неисправности канала с номинальным напряжением +15В при наличии рассогласования АДП и/или наличии дискретных устройств канала с номинальн ым напряжением +15В.

11.Выдача дискретных (потенциальных) сигналов неисправнос ти

канала транзисторным ключом типа "открытый коллектор" с номинальным коммутируемым напряжением +24В при наличии рассогласования АДП и/или наличии дискретного входного с игнала неисправности дискретных устройств канала с номинальны м напряжением +15В.

Принцип работы блока АДП-1М

Функциональная схема блока АДП-1М представлена на Рис.9.3. и е е необходимо использовать для рассмотрения принципа рабо ты блока.

Входной токовый сигнал от датчика создает на входном рези сторе R1 вход Х1 падение напряжения, пропорциональное протекающем у току. По входу Х1 плавную регулировку входного сигнала можно выполнять потенциометром К1.

Гальваническое разделение выполнено с помощью трансфор матора и синхронных модулятора - демодулятора, обеспечивая переда чу сигнала напряжения постоянного тока во входную цепь сумм атора, выполненного на операционном усилителе. На инвертирующи й вход этого сумматора поступает сигнал уставки.

Величина уставки выставляется подстроечными резисторам и "УГ"(грубо) и "УТ" (точно). Полярность уставки определяется положением перемычки на колодке S1. Полярность уставки отрицательная - S1 (3-4), срабатывание компаратора при снижени и входного сигнала ниже уставки. Полярность уставки положи тельная - S1 (1-2), срабатывание компаратора при повышении входного

сигнала выше уставки.

Установившееся значение выходного сигнала на сумматоре соответствует сумме входных сигналов с коэффициентами п ередачи равным 5. Подавление помех нормального вида обеспечиваетс я сглаживанием выходного сигнала демпфером, величина Td постоянной времени определяется параметрами Rd и Cd. Диапазо н постоянной времени демпфирования Тd от 0,1 до 5с задается сменным и подстроечным резистором.

Далее аналоговый сигнал поступает на выход блока клемму Х В17, на инверсные входы узла контроля рассогласования и на узел, формирующий сигнал срабатывания.

С выхода блока клеммы ХВ17 аналоговый сигнал поступает на в ход другого блока АДП 1М клемму ХВ12 или ХВ14 для участия в работе схемы контроля рассогласования.

На первой ступени узла контроля рассогласования происхо дит сравнение аналогового сигнала этого блока с двумя аналог овыми сигналами других АДП-1М, контролирующих величину технологического параметра этого же измерительного кан ала.