ГОСы общее / итог госа / МСА

52. Микропроцессорные устройства защиты и автоматики.

Достоинства и недостатки микропроцессорных устройств. « - »: малую помехоустойчивость; маломощный выходной сигнал, что делает необходимым применение усилителей.

«+»: большое число выполняемых функций; возможность дистанционного управления РЗА; простое аппаратное исполнение за счет применения микропроцессоров; высокая эксплуатационная надежность; возможность быстрого проведения сложных расчетных операций программным путем; получение большого объема информации об аварийных режимах; обеспечение самодиагностики исправности устройства в процессе эксплуатации; удобство технического обслуживания; минимальные массогабаритные показатели.

Структурная схема цифрового устройства РЗ в общем виде.

Центральным узлом является микропроцессор, который через устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами. Характерные узлы: входные U1…U4 и выходные KL1…KLj преобразователи сигналов; тракт аналого-цифрового преобразования U6, U7; кнопки управления и ввода информации от оператора SBl, SB2; дисплей Н для отображения информации и блок питания U5; коммуникационный порт X1 для связи с другими устройствами. Входные приводят контролируемые сигналы к единому виду и обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей устройства от внутренних. На этом этапе осуществляется предварительная частотная фильтрация входных сигналов перед их аналого-цифровым преобразованием; принимаются меры по защите внутренних элементов устройства от воздействия помех и перенапряжений. Различают аналоговые (U3, U4) и логические (U1, U2) преобразователи входных сигналов. Первые выполняют линейную передачу контролируемого сигнала во всем диапазоне его изменения. Преобразователи логических сигналов - делают чувствительными только к узкой области диапазона возможного нахождения контролируемого сигнала. Воздействие реле на защищаемый объект традиционно осуществляется в виде дискретных сигналов управления. Тракт аналого-цифрового преобразования включает аналоговый мультиплексор (коммутатор) U6 и собственно аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – U7. Мультиплексор поочередно подает контролируемые сигналы на вход АЦП. В АЦП происходит преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональное ему цифровое значение. Далее рассчитываются интегральные параметры контролируемых сигналов – их амплитудные или действующие значения. Блок питания (БП) U5 обеспечивает стабилизированным напряжением все узлы рассматриваемого устройства. 52.1.Дисплей и клавиатура. Они позволяют оператору получить информацию от устройства, изменять режим его работы, вводить новую информацию. Дисплей Н и клавиатура SBl, SB2 реализуются в максимально упрощенном виде: дисплей – цифробуквенный, строчный; клавиатура – кнопочная.

Самодиагностика устройства ЦРЗ. Следует отметить, что самотестирование не может обеспечить 100 % выявления внутренних дефектов изделия. Реально тестированием удается охватить примерно 70…80 % всех элементов МП-устройства. Самодиагностика выполняется следующим образом, неисправность тракта аналого-цифрового преобразования обнаруживается периодическим считыванием опорного напряжения. При обнаружении расхождения между заданным и полученным значением, микропроцессор формирует сигнал неисправности. Неисправность ОЗУ проверяется, путем записи в ячейки заранее известных чисел и сравнении результатов, полученных при последующем считывании. Числовые коды рабочей программы, хранимой в ПЗУ, периодически проверяются микропроцессором, путем вычисления контрольной суммы и сравнением результата с эталонной суммой, хранимой в памяти. Целостность обмоток выходных реле проверяют при кратковременной подаче на них напряжения и контроле обтекания их током. Периодически выполняется самотестирование МП, измеряются параметры блока питания и других важнейших узлов устройства.

Принцип работы сторожевого таймера. В нормальном режиме МП посылает в этот узел импульсы с заданным периодом следования. С приходом очередного импульса сторожевой таймер обнуляется и начинается новый отсчет времени. Если за отведенное время от МП не придет очередной импульс, который сбрасывает таймер в исходное состояние, то таймер воздействует на вход возврата МП в исходное состояние. Это вызывает перезапуск управляющей программы. При неисправности МП «зависает», устойчиво формируя 0 или 1. Это обнаруживает сторожевой таймер и формирует сигнал тревоги.

Область применения устройств БРМЗ. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений напряжением 6…35 кВ, а также для использования в качестве устройств РЗиА для присоединений 110…220 кВ. Областью применения БМРЗ являются также подстанции электроприводных и газотурбинных компрессорных станций, подземных хранилищ газа, нефтеперекачивающих станций, местных электростанций, на объектах атомной энергетики. Использование в БМРЗ аналого-цифровой и микропроцессорной элементной базы обеспечивает высокую точность измерений и постоянство характеристик, что позволяет существенно повысить чувствительность и быстродействие защит, а также уменьшить ступени селективности.

Сетевая архитектура микропроцессорных устройств на примере БМРЗ. Для связи с настольной или переносной ПЭВМ БМРЗ имеет соединитель «RxTx», установленный на лицевой панели. БМРЗ подключается к соединителю СОМ порта ПЭВМ с помощью кабеля. Физический интерфейс RS-232 обеспечивает обмен на расстоянии до 5 м (рис. 3.3). В БМРЗ (на модуле МЦП) установлен соединитель "6" для связи с АСУ (SCADA – системой). В БМРЗ применяются два физических стандарта (в зависимости от исполнения): - RS-485 для связи по экранированной витой паре проводов; - интерфейс с уровнями ТТЛ для подключения внешних электронно-оптических преобразователей ПЭО-ТТЛ, входящих в волоконно-оптическую линию связи. Оба интерфейса обеспечивают гальваническую развязку с корпусом БМРЗ и процессорной частью, при этом электрическая прочность изоляции составляет 1 кВ. Максимальная длина канала связи при использовании RS-485 определяется характеристиками витой пары и скоростью передачи данных и составляет от 500 до 1200 м. При использовании ВОЛС максимальное расстояние между соседними преобразователями составляет 2 км.

53. Цифровые счетчики электрической энергии.

Преимущества перехода на цифровые счетчики.

1.повышенная точность учета при изменении тока нагрузки от 5 до 60 А и совместимость с другими средствами автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

2. однофазных электронных счетчиков: однотарифные, двухтарифные и многотарифные.

3.создание требуемого класса точности.

Структурная схема цифрового счетчика ватт-часов активной энергии типа СЭБ-2А.

Микропроцессор (МП) осуществляет все необходимые измерения, цифровую обработку и преобразования с помощью измерения мгновенных значений тока и напряжения в дискретные промежутки времени. Дискретизированные значения тока и напряжения в цепи, снимаемые с соответствующих датчиков, подаются на входы МП, обрабатываются для получения параметров P, Q, S, φ. Сигналы с датчиков тока и напряжения поступают на входы АЦП МП и преобразуются в коды. МП, перемножая цифровые коды, получает величину, пропорциональную мощности. Интегрирование мощности во времени дает информацию о величине энергии.

МП управляет всеми узлами счетчика и реализует измерительные алгоритмы в соответствии со специализированной программой; периодически определяет тарифную зону, ведет учет электроэнергии, времени и календаря; обрабатывает поступившие команды по интерфейсу .

Кроме данных об учтенной электроэнергии в памяти счетчика хранятся калибровочные коэффициенты, тарифное расписание, серийный номер, версия программного обеспечения счетчика. Калибровочные коэффициенты заносятся в память на предприятии-изготовителе.

53.1.Структурная схема многотарифного счетчика.

Память энергонезависимого ОЗУ разбита на 13 банков, в каждом из которых хранится информация о накопленной энергии по четырем тарифам: общем, льготном, пиковом и штрафном. В первом банке накопления производятся с момента начала эксплуатации счетчика, следующие 12 банков соответствуют накоплениям за 11 предыдущих и за текущий месяц. Накопления за текущий месяц записываются в соответствующий банк, и таким образом имеется возможность определить, сколько было накоплено энергии за любой из 11 предшествующих месяцев. Перед началом эксплуатации счетчика на заводе-изготовителе обнуляют содержимое банков памяти.

Переключение тарифов осуществляется по временным критериям: для каждого дня недели определяется свое тарифное расписание, т.е. времена начала основного и льготного тарифов и от нуля до трех интервалов времени для пикового тарифа. До 16 произвольных дней в году могут быть определены как праздничные, в эти дни работает тарифное расписание для воскресенья.

В счетчике может быть установлен режим ограничения по мощности и по количеству израсходованной энергии за месяц. В этом режиме счетчик фиксирует количество энергии, израсходованной сверх лимита. При превышении установленного лимита энергии производится либо переход на накопление по штрафному тарифу, либо отключение пользователя от энергосети.

Каждый раз при включении счетчика в сеть (после очередного пропадания напряжения) фиксируется время и дата этого момента для возможности последующего контроля.

Через специальный разъем к счетчику можно подключить картридер для считывания информации с индивидуальной электронной карточки о количестве энергии, оплаченной потребителем.

Программирование счетчика осуществляется через интерфейс RS-485 посредством фиксированной системы команд. Команды делятся на следующие виды: индивидуальные (для взаимодействия с конкретным счетчиком) и общие (для программирования всех подключенных к интерфейсу счетчиков). Предусмотрен ряд команд по тестированию и калибровке счетчика. Для индивидуального доступа каждый счетчик имеет адрес и пароль, который программируются по интерфейсу. Наличие режима нескольких тарифов позволяет выводить на индикацию дополнительную информацию о количестве потребления энергии по различным тарифам.