Сравнение релейных защит с использованием электромеханических и микропроцессорных устройств. Релейная защита микропроцессорная3. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ, ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ3.МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ, ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ При написании главы, с согласия автора, использована книга В. Я. Шмурьёва. «Цифровые реле защиты.» Большинство фирм производителей оборудования РЗА прекращают выпуск электромеханических реле и устройств и переходят на цифровую элементную базу. Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов релейной защиты и электроавтоматики, а только расширяет ее функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает ее стоимость. Именно по этим причинам микропроцессорные устройства очень быстро занимают место устаревших электромеханических и микроэлектронных устройств. Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чем у микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1—0,5ВА, аппаратная погрешность — в пределах2—5%,коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,96—0,97. Мировыми лидерами в производстве устройств РЗА являются концерны GE, AREVA (ALSTOM), ABB, SIEMENS. Общей для них является тенденция все большего перехода на цифровую технику. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая, впрочем, окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью. Использование цифровых способов обработки информации в устройствах РЗА существенно расширило их возможности и улучшило эксплуатационные качества. Впоследнее время выпуск микропроцессорных устройств РЗА освоили и ряд фирм России, Украины и других стран ближнего зарубежья. Компанией Энергомашвин (ЭМВ) разработан и выпускается целый комплекс микропрцессорных устройств, охватывающий практически полностью потребности распределительных сетей 6-110кВ. Современные цифровые устройства РЗА интегрировали в рамках единого информационного комплекса функции релейной защиты, автоматики, измерения, регулирования и управления электроустановкой. Такие устройства в структуре автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) энергетического объекта являются оконечными устройствами сбора информации. Винтегрированных цифровых комплексах РЗА появляется возможность перехода к новым нетрадиционным измерительным преобразователям тока и напряжения – на основе оптоэлектронных датчиков, трансформаторов без ферромагнитных сердечников и т. д. Эти преобразователи технологичнее при производстве, обладают очень высокими метрологическими характеристиками, но имеют малую выходную мощность и непригодны для работы с традиционной аппаратурой. 3.2КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ3.2.1 Структурная схемаЦифровые устройства РЗ различного назначения имеют много общего, а их структурные схемы очень похожи и подобны представленной на рис. 3.1. Центральным узлом цифрового устройства является микроЭВМ, которая через свои устройства ввода-выводаобменивается информацией с периферийными узлами. С помощью этих дополнительных узлов осуществляется сопряжение микроЭВМ (микропроцессора) с внешней средой: датчиками исходной информации, объектом управления, оператором и т. д. Непременными узлами цифрового устройства РЗА являются: входные U1—U4 и выходныеKL1—KLj преобразователи сигналов, трактаналого-цифровогопреобразованияU6, U7, кнопки управления и ввода информации от оператораSB1, SB2, дисплейH для отображения информации и блок питанияU5. Современные цифровые устройства, как правило, оснащаются и коммуникационным портомX1 для связи с другими устройствами. Основные функции вышеперечисленных узлов следующие: Входные преобразователи обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей от внутренних цепей устройства. Одновременно, входные преобразователи осуществляют приведение контролируемых сигналов к единому виду (как правило, к напряжению) и нормированно- studfiles.net Микропроцессорные устройства релейной защиты | Статья в журнале «Молодой ученый»Современные электронные устройства не могут обойтись без защиты от недопустимо низкого или высокого напряжения питающей сети. Для реализации этих функций разработаны самые различные пороговые схемы. Принцип их работы основан на устройстве, которое называется реле напряжения. Кроме защитных функций такие схемы применяются в автоматизации производственных процессов, их можно найти в бытовой технике, они с успехом используются в автомобилестроении и т. д. Использование реле напряжения уже давно стало признаком хорошего проектирования при разработке схем по электрике и электронике. Объект исследования: релейная защита. Предмет исследования: микропроцессорные устройства релейной защиты Микропроцессорные устройства релейной защиты. Около 15 лет назад в энергетике стало массово внедряться новое оборудование для защиты объектов энергоснабжения, использующее компьютерные технологии на базе процессоров. Его стали называть сокращенным термином МУРЗ — микропроцессорные устройства релейной защиты. Они выполняют функции обыкновенных устройств РЗА на основе новой элементной базы — микроконтроллеров (микропроцессорных элементов). Современные разработки в области микропроцессорной техники позволили создать полноценные устройства релейной защиты и автоматики, которые являются альтернативной заменой электромеханическим устройствам. В данной статье кратко охарактеризуем современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики оборудования электроустановок, а также приведем их основные преимущества и недостатки [1, c. 101]. Преимущества: Отказ от электромеханических и статических реле, обладающих значительными габаритами, позволил более компактно размещать оборудование на панелях РЗА. Такие конструкции стали занимать значительно меньше места. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным. Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке. Сейчас внедрение МУРЗ стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА — ликвидации аварийных режимов, новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций. На рисунке 1 изображены панели РЗА, оборудованные микропроцессорными защитами.
Рис. 1. Панели РЗА, оборудованные микропроцессорными защитами: а) вид спереди; б) вид сзади К ним относятся: − регистрация процессов аварийного состояния; − опережение отключения синхронных потребителей при нарушениях устойчивости системы; − способность к дальнему резервированию. Реализация таких возможностей на базе электромеханических защит ЭМЗ и аналоговых устройств не осуществляется ввиду технических сложностей. Микропроцессорные системы релейной защиты точно работают по тем же принципам быстродействия, избирательности, чувствительности и надежности, что и обычные устройства РЗА. В процессе эксплуатации выявлены не только преимущества, но и недостатки таких устройств, а по некоторым показателям до сих пор ведутся споры между производителями и эксплуатационниками. Существенное преимущество микропроцессорных устройств защиты — это их многофункциональность. МП-устройства производят измерения основных электрических величин. То есть данные устройства являются достойной заменой не только защитных устройств, но и аналоговых измерительных приборов. Например, терминал защит линий 110 кВ выполняет функции дистанционной защиты, токовой направленной защиты нулевой последовательности, а также осуществляет измерение основных электрических величин. На ЖК-дисплее данного устройства персонал, обслуживающий данную электроустановку, может контролировать нагрузку данной линии по фазам, напряжение, потребляемую активную и реактивную мощность [2, c. 112]. Каждый электромонтер, который осуществляет оперативное обслуживание подстанции, знаком с так называемой схемой-макетом (оперативной схемой). При производстве оперативных переключений, электромонтер отображает выполненные изменения на схеме-макете вручную. Это необходимо для того, чтобы убедиться в правильности и достаточности выполненных операций, а также для удобства контроля положений коммутационных аппаратов. МП-устройства имеют еще одну полезную функцию — отображение мнемосхемы присоединения. Эта функция позволяет контролировать положение коммутационных аппаратов, заземляющих устройств. Микропроцессорные устройства всех присоединений подстанции подключаются к системе SCADA, на которой отображается вся схема подстанции. В данном случае система SCADA является альтернативной заменой схеме-макету. Если в схеме-макете изменения положения коммутационных аппаратов фиксировались вручную, то в системе SCADA эти функции выполняются автоматически. Недостатки: Многие покупатели микропроцессорных устройств релейной защиты остались неудовлетворенными работой этих систем благодаря: − высокой стоимости; − низкой ремонтопригодности. Если при поломке устройств, работающих на полупроводниковой или электромеханической базе достаточно заменить отдельную неисправную деталь, то для микропроцессорных защит часто нужно заменять полностью материнскую плату, стоимость которой может составлять треть цены за все оборудование. К тому же для замены потребуется потратить много времени на поиск детали: взаимозаменяемость в таких устройствах полностью отсутствует даже у многих однотипных конструкций одного производителя. На рубеже 2012/13 г устройства претерпели значительные конструктивные изменения. Устройства выгодно отличаются от отечественных и зарубежных аналогов доступностью, малыми габаритами, низким потреблением, точностью контроля параметров и удобством эксплуатации, а по соотношению функциональность/стоимость превосходят большинство аналогов. При конструировании устройств теперь применен известный хорошо зарекомендовавший себя принцип использования блок-каркаса с функционально завершенными «Типовыми элементами замены» (ТЕЗ). Каждый ТЕЗ выполнен в виде одноплатной конструкции, с разъемом в передней части для подключения через кросс плату к внутренней схеме устройства и клеммником и/или разъемом в задней части для внешних подключений. Разъемы и клеммники для внешних подключений закреплены на вертикальной металлической пластине, которая является завершением ТЕЗа и одновременно элементом задней стенки корпуса устройства. ТЕЗ при установке в блок-каркас скользит по направляющим и во вставленном положении фиксируется винтами. Имеется возможность установки — извлечения ТЕЗов как при снятой крышке корпуса. Вывод. В данной работе рассмотрены и решены задачи, поставленные в начале. Рассмотрены микропроцессорные устройства релейной защиты. В настоящее время МП РЗА являются основным направлением развития релейной защиты. Помимо основной функции — аварийного отключения энергетических систем, МП РЗА имеют дополнительные функции по сравнению с устройствами релейной защиты других типов (например, электромеханическими реле) по регистрации аварийных ситуаций. В некоторых типах устройств введены дополнительные режимы защиты, например, функция опережающего отключения синхронных электродвигателей при потере устойчивости, функция дальнего резервирования отказов защит и выключателей. Данные функции не могут быть реализованы на устройствах релейной защиты на электромеханической или аналоговой базе Наступивший новый век и третье тысячелетие ставят новые грандиозные задачи перед энергетиками и, в общем комплексе решения этих задач, роль релейной защиты и ее развитие будет возрастать. Литература:
Основные термины (генерируются автоматически): релейная защита, устройство, SCADA, функция, альтернативная замена, защита, система. moluch.ru Сравнение релейных защит с использованием электромеханических и микропроцессорных устройствВ релейную защиту микропроцессорные устройства пришли довольно поздно, чем в другие области электротехники. Первые устройства защиты с микропроцессорами выпустили в начале 80-х гг Siemens и ABB. Именно к этому времени появились процессоры, способные принять необходимое количество сигналов о состоянии сети и преобразовать их. Схема работы и тех, и других (МУРЗ и ЭМРЗ) аналогична. Совокупность измерительных преобразователей воспринимает незапланированные отклонения от нормальной работы сети (о состоянии угла сдвига фаз, о величине напряжения и тока, и др.), стоящие за ними приборы анализируют состояние сети («мозги») и в зависимости от величины отклонений выдают команду на противоаварийное отключение. Приборы, анализирующие состояние сети, выполняются на электромеханических реле (релейная логика) или на микропроцессорах (логика, реализованная на базе микропроцессоров) с соответствующими периферийными устройствами, которые преобразуют аналоговый сигнал. Измерительные преобразователи воспринимают в основном только два параметра: величину тока и величину напряжения в сети. Для электромеханической релейной защиты этих сведений вполне достаточно: при определенных отклонениях параметров на цепь управления поступит сигнал, и сеть будет отключена. Микропроцессорные устройства на основании двух данных параметров выдают и запоминают еще целый ряд дополнительных: причина отключения, время и дата отключения, ток и длительность аварийной ситуации, векторная диаграмма напряжений и токов в линиях в момент отключения и другие. Но конечная задача этих устройств – дать сигнал на отключение при перегрузке сети. Электромеханические реле защиты (ЭМРЗ) последнего поколения полностью удовлетворяли всем требованиям, предъявляемым к ним как к средствам защиты электроэнергетических объектов от аварийных режимов в течение десятков лет. В новейших микропроцессорных устройствах релейной защиты (МУРЗ) функции релейной защиты объединили с функциями устройств связи передачи данных, регистраторов аварийных режимов, узлов подстанционной логики и другие. Такие многофункциональные комплексы стали сравнивать с единичными однофункциональными ЭМРЗ, отработавшими не один десяток лет и порядком изношенными, и говорить о неоспоримых преимуществах микропроцессорных «реле защиты». При этом как бы упускается из виду, что речь идет о совершенно разных по выполняемым функциям устройствах, которые просто нельзя сравнивать друг с другом. В статьях мировых производителей и дистрибьюторов (МУРЗ) отмечаются только положительные качества МУРЗ, хотя существуют ряд проблем, связанных с переходом на микропроцессорные системы. Несмотря на проблемы, связанные с внедрением МУРЗ, их все более широкое распространение и полное вытеснение ими электромеханических реле является неизбежным уже только потому, что выпуск электромеханических реле полностью прекращен практически всеми ведущими мировыми производителями реле. Причиной этого являются не непреодолимые принципиальные недостатки электромеханических реле, а сверхприбыли, которые получают компании, при производстве МУРЗ по сравнению с производством электромеханических реле. Поскольку будущее релейной защиты неизбежно связано с микропроцессорными системами (во всяком случае, для сложных защит), прогноз путей развития этого вида техники представляет безусловный интерес. Однако встает вопрос, насколько необходимы все эти дополнительные параметры, оснащаемые МУРЗ, и на сколько увеличившийся объем информации улучшает качество работы релейной защиты? Логика работы энергосистемы не изменилась, не увеличилось количество операций, выполняемых энергосистемой: производство электроэнергии, передача и перераспределение ее потребителям, - а следовательно, не увеличилось и количество основных функций, которая должна выполнить релейная защита. Таким образом, можно сказать, что достоинством микропроцессорной защиты являются не их функциональные качества, а удобство в эксплуатации. Они (МУРЗ) выполняют те же самые функции, что и ЭМРЗ. Апологеты использования микропроцессорных устройств в релейной защите говорят также о таких их достоинствах, как уменьшение массогабаритов, сокращение числа обслуживающего персонала, уменьшение затрат на эксплуатацию, поскольку при наличии МУРЗ можно с пульта управления проводить работу, которая выполняется вручную в случае использования ЭМРЗ. Однако, МУРЗ имеет и ряд существенных недостатков. Так, одно из достоинств защиты с микропроцессорами может обернуться крупным недостатком. На пульте управления установки задаются одним нажатием кнопки, но никто не застрахован от системной ошибки, даже при наличии дополнительного компьютерного контроля, потому что существует такая вещь, как компьютерный вирус. Поэтому вероятность системной ошибки при микропроцессорных защитах достаточно велика, что наблюдается в США и Европе. У микропроцессоров очень высокая чувствительность, может быть поэтому достаточно много ложных срабатываний, кроме того они не способны выдерживать сильные нагрузки. Говоря о возможном переходе на защиту, основанную на микропроцессорах, возникает еще одна проблема – их подверженность электромагнитным излучениям, что в значительной степени снижает эффект защиты. Есть еще одно «но» в вопросе переоснащения российской энергосистемы – электромагнитная совместимость. Прежде чем ставить МУРЗ необходимо провести реконструкцию всех действующих подстанций с тем, чтобы заземляющие контуры довести до соответствующих требований. Микропроцессорные реле не обеспечили более высокий уровень надежности электроснабжения и не облегчили работу обслуживающего персонала. Еще один очень существенный недостаток МУРЗ – они требуют обновления программного продукта, который устаревает гораздо быстрее, чем техника. Он устаревает через три года, через пять лет его уже нужно менять, а в масштабах нашей энергосистемы это очень большие затраты.
Таблица 6.1. - Сравнение релейных защит с использованием электромеханических и микропроцессорных устройств
cyberpedia.su 2.Микропроцессорная релейная защита. Преимущества и недостатки.Начнем с преимуществ. Основное преимущество микропроцессорных терминалов защит оборудования – это их многофункциональность. Помимо основных функций, а именно реализации защиты оборудования и работы автоматических устройств, микропроцессорные терминалы осуществляют замер электрических величин. Если взглянуть на старые панели защит оборудования подстанции, то мы увидим множество реле и аналоговых измерительных приборов. В случае использования микропроцессорных защит необходимость установки дополнительных измерительных приборов отсутствует, так как значения основных электрических величин можно фиксировать на ЖК-дисплее терминалов защит. Тут можно отметить еще одно преимущество – точность измерения. Аналоговый прибор позволяет измерить величину с определенной погрешностью, а если приборы служат не один десяток лет (а в таком состоянии находится подавляющее большинство измерительных приборов электроустановок), то их точность существенно снижается, да и фиксировать показания не всегда удобно. На дисплее терминала указываются точные значения электрических величин и что немаловажно пофазно. Это позволяет контролировать отключенное (включенное) положение всех полюсов выключателей. Исходя из вышесказанного, можно выделить еще одно преимущество микропроцессорных защит – компактность. При использовании микропроцессорных технологий общее количество панелей для защит, автоматики и управления оборудованием, установленных на общеподстанционном пункте управления, сокращается буквально вдвое. Если, например, для защиты, работы автоматических устройств, управления выключателями силового трансформатора устанавливалось три панели с электромеханическими защитами, то в случае использования микропроцессорных защит все необходимые функции выполняет два небольших терминала, установленных на одной панели. Следующее преимущество – удобство фиксации возникших неисправностей. При возникновении отклонений от нормального режима работы оборудования, в том числе в случае аварийной ситуации, на терминале защит загораются светодиоды, сигнализирующие о том или иной событии. Оперативный персонал, обслуживающий электроустановку, ведет схему-макет (мнемосхему), на которой изображается фактическое положение всех коммутационных аппаратов, в том числе стационарных заземляющих устройств. В данном случае изменение положения коммутационных аппаратов на схеме-макете осуществляется вручную. Микропроцессорные терминалы защит позволяют полностью отказаться от схемы-макета. На дисплеях терминалов защит каждого присоединения изображается мнемосхема присоединения, на которой в автоматическом режиме осуществляется изменение положений коммутационных аппаратов в соответствии с их фактическим положением. Кроме того, все терминалы защит подключаются к системе SCADA, на которой отображается вся схема подстанции, значения нагрузок по каждому присоединению, напряжение на шинах подстанции, а также фиксация в реальном времени возникших аварийных ситуаций. Синхронизация систем SCADA подстанций с диспетчерским пунктом позволяет дежурному диспетчеру своевременно фиксировать возникшие аварийные ситуации, контролировать процесс производства переключений оперативным персоналом. Перед выдачей разрешения на допуск бригады для проведения плановых работ, дежурный диспетчер, благодаря системе SCADA, может лично убедиться в правильности и достаточности принятых мер безопасности. Недостатки микропроцессорных терминалов защит оборудования электроустановок Существенный недостаток микропроцессорных устройств – их высокая стоимость. Кроме того, существенные расходы предприятия выделяются на обслуживание микропроцессорных устройств: необходимо наличие дорогостоящего оборудования, программного обеспечения, а также специалистов с соответствующей квалификацией. Недостаток в дорогостоящем обслуживании микропроцессорных устройств не является существенным в том случае, если все подстанции предприятия укомплектованы современными микропроцессорными техниками. В данном случае обслуживанием данных устройств занимается служба релейной защиты и автоматики, которая специализируется исключительно на данных типах защитных устройств. Если же микропроцессорные защиты установлены на нескольких объектах, то это действительно дорого обходится предприятию, так как возникает необходимость содержания специалистов нескольких служб для обслуживания, как микропроцессорных устройств, так и традиционных, электромагнитных. Еще один недостаток микропроцессорных устройств – узкий диапазон рабочих температур. Традиционные защитные устройства, выполненные на обычных реле, достаточно неприхотливы и могут работать в широком диапазоне рабочих температур. В то время как для обеспечения корректной работы микропроцессорных устройств необходимо устанавливать дополнительное климатическое оборудование. Следует отметить такой недостаток микропроцессорных устройств, как периодические сбои в программном обеспечении. Не смотря на заявления производителей микропроцессорных защит об их стабильной работе, очень часто наблюдается сбой в работе программного обеспечения (например, периодическая перезагрузка терминала). Если в момент сбоя программного обеспечения произойдет короткое замыкание, то это может привести к повреждению оборудования, так как в этот момент присоединение находится без защиты. На фоне многочисленных преимуществ микропроцессорных устройств, их недостатки не столь существенны, а в некоторых случаях могут быть исключены. Например, установка надежного программного обеспечения и обеспечение оптимальных условий работы микропроцессорных устройств, практически исключает возникновение ошибок или сбоев в их работе. В заключении можно сделать вывод, что внедрение микропроцессорных технологий в предприятия электроэнергетической отрасли целесообразно и обоснованно множеством неоспоримых преимуществ. studfiles.net Описание микропроцессорных устройств РЗАОсновные характеристики микропроцессорных устройств Большинство фирм-производителей оборудования РЗА переходит на цифровую элементную базу. Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов РЗА, а только расширяет ее функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает ее стоимость. По этим причинам микропроцессорные устройства очень быстро занимают место электромеханических и электронных реле. Лидерами в производстве микропроцессорных устройств РЗА являются европейские концерны AREVA, ABB, SIEMENS и др. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью. Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чем электромеханических или электронных. Так, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95…0,97 (вместо 0,80…0,85 у электромеханических реле), аппаратная погрешность - в пределах 2…5%, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1…0,5 В∙А (вместо 10…50 В∙А у электромеханических реле). ЦР требуется надежный источник питания. Практически независимо от числа реализуемых функций, цифровое устройство РЗ потребляет от сети оперативного тока мощность порядка 5…20 Вт. Собственное время срабатывания измерительных органов цифровых реле осталось практически таким же, как у их электромеханических аналогов. Цифровые устройства РЗА совмещают в рамках единого комплекта функции релейной защиты, измерения, регулирования и управления электроустановкой. Такие устройства в структуре автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) энергетического объекта являются оконечными устройствами сбора информации. Описание микропроцессорных устройств РЗА Структурная схема. Цифровые устройства РЗА различного назначения имеют много общего, а их структурные схемы очень схожи и представлены на рис. 6.1. Центральным узлом цифрового устройства является микропроцессор (МП), который через свои устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами. С помощью этих дополнительных узлов осуществляется сопряжение микропроцессора с внешними датчиками исходной информации, объектом управления и т. д. В реальном устройстве РЗА может использоваться несколько МП, каждый из которых будет занят решением отдельного фрагмента общей задачи с целью обеспечения высокого быстродействия. Так, фирма ALSTOM, для этой цели использует один мощный МП, а фирма ABB использует от 4 до 10 МП. Основными узлами цифрового устройства РЗА являются: · входные U1-U4 и выходные KL1-KLj преобразователи сигналов, · тракт аналого-цифрового преобразования U6, U7, · кнопки управления и ввода информации от оператора SB1, SB2, · дисплей H для отображения информации, · блок питания U5. · цифровые устройства, как правило, оснащаются и коммуникационным портом X1 для связи с другими устройствами.
Рис. 6.1. Структурная схема цифрового устройства защиты.
Основные функции вышеперечисленных узлов следующие: Входные преобразователи U1-U4 обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей от внутренних цепей устройства. Одновременно, входные преобразователи осуществляют приведение контролируемых сигналов к единому виду (как правило, к напряжению) и нормированному уровню. Здесь же осуществляется предварительная частотная фильтрация входных сигналов перед их аналого-цифровым преобразованием. Одновременно принимаются меры по защите внутренних элементов устройства от воздействия помех и перенапряжений. Различают преобразователи входных сигналов аналоговые (UЗ, U4) и логические (U1, U2). Аналоговые преобразователи входных сигналов (UЗ, U4) стремятся обеспечить линейную (или нелинейную, но с известным законом) передачу контролируемого сигнала во всем диапазоне его изменения. Преобразователи логических сигналов U1, U2, наоборот, выполняют чувствительными только к узкой области диапазона возможного нахождения контролируемого сигнала. Сигналы, контролируемые устройствами РЗА, имеют в общем случае разную физическую природу - токи, напряжения, температура и т. д. Чаще всего устройства РЗА работают с сигналами от источников переменного тока и напряжения, с традиционными номинальными уровнями: 5А, 100В. Такие уровни сигналов обеспечивают необходимую помехозащищенность, но совершенно неприемлемы для обработки в электронных схемах. При подключении микропроцессорных устройств к ТТ и ТН требуется приведение их сигналов к единому виду и диапазону изменения, приемлемому для обработки электронными узлами. Наиболее часто входные согласующие преобразователи цифровых устройств выполняются на базе обычных трансформаторов с ферромагнитным сердечником. Несмотря на то, что такие трансформаторы имеют нелинейные передаточные характеристики, определенный разброс параметров, некоторую нестабильность во времени и при изменении температуры, они приемлемы для построения устройств РЗ, допускающих работу с погрешностью 2…5%. Выходные релейные преобразователи KL1-KLj. Воздействия цифровых реле на защищаемый объект традиционно осуществляется в виде дискретных сигналов управления. При этом выходные цепи устройства защиты выполняются так, чтобы обеспечить гальваническую развязку коммутируемых цепей как между собой, так и относительно внутренних цепей цифровых реле. Выходные преобразователи должны обладать соответствующей коммутационной способностью. В цифровых защитах выходными реле являютсяпромежуточные электромагнитные реле. Контактная пара пока еще остается вне конкуренции как единственное устройство, обеспечивающее видимый разрыв в коммутируемой цепи. К тому же это и самое дешевое решение. Как правило, в цифровых устройствах РЗА применяются несколько типов малогабаритных реле: с большей коммутационной способностью - для работы непосредственно в цепях управления выключателей, с меньшей - для работы в цепях сигнализации. Мощные реле способны включать цепи с током примерно 5…50 А. Отключающая способность сигнальных реле обычно не превышает 0,15 А. Тракт аналого-цифрового преобразования включает мультиплексор U6 и собственно аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - U7. Мультиплексор - это электронный коммутатор, поочередно подающий контролируемые сигналы на вход АЦП. Применение мультиплексора позволяет использовать один АЦП (как правило, дорогостоящий) для нескольких каналов. В АЦП осуществляется преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональное ему цифровое значение. Преобразования выполняются с заданной периодичностью. Далее в микропроцессоре по этим выборкам из входных сигналов рассчитываются интегральные параметры контролируемых сигналов - их амплитудные или действующие значения. Блок питания (БП) - U5 обеспечивает стабилизированным напряжением все узлы рассматриваемого устройства, независимо от возможных изменений напряжения в питающей сети. Обычно - это импульсный БПот сети постоянного тока. Имеются также блоки питания от цепей переменного тока и напряжения. Дисплеи и клавиатура позволяют оператору получить информацию от устройства, изменять режим его работы, вводить новую информацию. Надо отметить, что дисплей H и клавиатура SB1, SB2 в цифровых реле реализуются в максимально упрощенном виде: дисплей - цифробуквенный, одно- (или несколько) строчный, клавиатура - несколько кнопок. Для отображения информации в реле используются и отдельные светодиодные индикаторы, а также табло и даже графические экраны. Для простоты совокупность элементов визуального отображения информации в реле называется дисплеем. Кнопки управления или клавиатура являются элементами связи человека с цифровым устройством. С помощью клавиатуры можно изменить режим работы устройства, вызвать на дисплей интересующие параметры и величины, ввести новые уставки и т. д. Число кнопок, используемых в клавиатурах различных устройств РЗ, варьируются от двух до десяти. Чем больше кнопок в клавиатуре, тем удобнее и быстрее можно вводить информацию в устройство. Однако кнопки являются наиболее ненадежными элементами цифровой аппаратуры. Поэтому там, где пользоваться клавиатурой приходится крайне редко, стремятся использовать минимальное число кнопок. Минимальное число кнопок клавиатуры, позволяющее вводить любую информацию равно двум, оптимальное - 5: вверх, вниз, влево, вправо, ввод.
Похожие статьи:poznayka.org Особенности электромеханического реле или микропроцессорных устройств релейной защиты
В статье рассматриваются применение электромеханического реле и сравнение микропроцессорными устройствами релейной защиты, основные проблемы микропроцессорных устройств релейной защиты и предложение решения одного из них. Ключевые слова: релейная защита и автоматика, электромеханическое реле, микропроцессорные устройства, надежность.
На данный момент одной из актуальных проблем электроэнергетики является поддержание в работоспособном состоянии действующих систем релейной защиты и автоматики. В связи с этим активно наблюдается тенденция перехода систем электроснабжения от релейной защиты и автоматики, реализованной на электромеханических реле (ЭМЗ), к микропроцессорным устройствам релейной защиты. Что приводит к очередным проблемам и спорам о целесообразности сего перехода. По какой причине возникает такая дилемма и каковы основные отличия релейной защиты с использованием микропроцессоров от электромеханической релейной защиты? Измерительные преобразователи воспринимают в основном только два параметра: величину тока и величину напряжения в сети. Для электромеханической релейной защиты этих сведений вполне достаточно: при определенных отклонениях параметров на цепь управления поступит соответствующий сигнал, и сеть будет отключена. Микропроцессорные устройства на основании анализа двух данных параметров выдают и запоминают еще целый ряд дополнительных, данных, например: причина отключения, время и дата отключения, ток и длительность аварийной ситуации, векторная диаграмма напряжений и токов в линии в момент отключения и пр. Но конечная задача этих устройств — также дать сигнал на отключение при перегрузке сети [1]. Однако, насколько необходимы все эти дополнительные параметры и насколько увеличившийся объем информации улучшает качество работы релейной защиты? Замена аналоговых систем на дискретных электронных компонентах на микропроцессорные устройства приводит к существенному усложнению электротехнического оборудования, резкому повышению затрат на эксплуатацию, также не было проведено капитальной проверки работы защит с использованием микропроцессорных устройств по всей энергосистеме [2]. К сожалению, имеется достаточно большая вероятность дальнейшего развития этой тенденции, в которой заинтересованы многие научные коллективы, получающие бюджетное финансирование на развитие релейной защиты или стремящиеся опередить конкурентов любой ценой. Если к этим функциям мониторинга электрооборудования добавить все традиционные функции релейной защиты подстанции, то можно вполне представить о какой огромной концентрации функций в одном модуле идет речь. Такая концентрация имеет только один плюс: снижение стоимости релейной защиты. Что же касается основных недостатков:
Проблема внедрения и эксплуатации микропроцессорных устройств релейной защиты, по вопросу упрощения решения задачи и повышения достоверности результатов релейной защиты установлено, что количество функций реле защиты следует определять через процедуру оптимизации отдельно для каждого вида защит (генератора, трансформатора, линии и т. д.) [1]. Инновации в сфере систем релейной защиты и автоматики предусматривает применения микропроцессорных устройств релейной защиты. Теперь остается уделить этому особое внимание. Литература:
moluch.ru Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики
Микропроцессорная техника позволяет перейти к качественно новому поколению защит, обладающих возможностями, которые на электромеханических и микроэлектронных устройствах получить невозможно: Высокая надежность функционирования защиты за счет аппаратной надежности и постоянно действующей самодиагностики. Простота технического и оперативного обслуживания. Возможность получения практически любых форм характеристик измерительных органов. Возможность настройки нескольких наборов уставок на одном присоединении с вводом в работу любого из них автоматически или дистанционно при изменении режима работы сети. Причем дистанционный ввод возможен по паролю с любого уровня диспетчерского управления. Регистрация и передача информации о работе устройств РЗА на любой уровень диспетчерского управления. Интегрирование с системами контроля и управления объектом. Уменьшение потребления, как по цепям переменного тока и напряжения, так и по цепям оперативного постоянного тока. Значительное уменьшение веса и габаритов устройства. Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики состоят из следующих основных частей, модулей: Источником информации о режиме работы электрической сети для устройств РЗА остаются трансформаторы тока и напряжения. Модуль “ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ВХОДОВ” служит для преобразования поступающих от Т.Т. и Т.Н. вторичных токов и напряжений в аналоговые параметры, имеющие уровни, допустимые для аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Обычно выходное напряжение не превышает 10В. На модуль “Измерительных входов”, например, дистанционной защиты линии подаются: – три фазных тока линии. – ток нулевого провода. – ток в нулевом проводе смежной линии, имеющей индуктивную связь с защищаемой. – три фазных напряжения. – напряжение нулевой последовательности. – напряжение на шинах (одна фаза). Все эти параметры подаются через гальваническую развязку. Из модуля “Измерительных входов” перечисленные выше параметры поступают в модуль “ФИЛЬТРАЦИИ И АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ” (АЦП). В этом модуле производится фильтрация аналоговых сигналов от высших гармонических составляющих и преобразование сигналов в цифровой код со скоростью выборки порядка 2 кГц, т.е. 40 выборок за период, что позволяет с очень высокой точностью оценивать параметры даже во время переходных процессов и при наличии значительных высших гармонических составляющих. Далее информация в виде цифрового кода поступает в “ПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ”, где в соответствии с заданным алгоритмом происходит ее обработка. Этот модуль является мозгом устройства, имеет специфические особенности у каждой фирмы-изготовителя, зависящие от требований точности, надежности, быстродействия и т.д.. БЛОК БИНАРНЫХ (ДИСКРЕТНЫХ) ВХОДОВ. Предназначен для осуществления необходимых информационных связей с другими устройствами и аппаратами. ( связи с выключателем, связь с другими устройствами защит и автоматики, телеускорение, телеотключение, автоматические вводы-выводы отдельных функций, переключение уставок, блокировки и пр.). БЛОК ДИСКРЕТНЫХ ВЫХОДОВ. Предназначен для выдачи необходимых воздействий. (отключение и включение выключателей, взаимодействие с другими устройствами РЗА, сигнализация и др.). МОДУЛЬ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ОБЩЕНИЯ С КЛАВИАТУРОЙ И МИНИДИСПЛЕЕМ. Предназначен для общения человека с устройством РЗА. (задание режимов работы и уставок, получение на встроенном дисплее краткой информации о функционировании РЗА). Кроме перечисленных имеются МОДУЛЬ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВНЕШНЕГО ИНТЕРФЕЙСА (главного компьютера подстанции, переносного “NOTEBOOK” или модемного канала информации) и МОДУЛЬ ПИТАНИЯ, который формирует все необходимые уровни питания для функционирования устройства. foraenergy.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Совершенствование техники релейной защиты и автоматики привело к созданию микропроцессорных (цифровых) устройств РЗА с возможностью интеграции их в АСУ ТП энергообъектов.
