Mis on mikroarvutiga integreeritud kaitseseadme roll ühenduvõrgukomplektides ja kuidas seda valida
Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste roll ja valik kõrgepinge lülitustehnikas
Viimastel aastatel on mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste kasutamine kesk- ja kõrgepinge elektrivõrgu projektiühenduses oluliselt kasvanud. Need seadmed on kasutajahoidlikud ja ületavad traditsiooniliste relväringlusega kaasnevaid puudusi, nagu keeruline johtmisviis, madal usaldusväärsus ning raske sätetöö ja silumine. Mikroarvutipõhised integreeritud kaitseüksused hõlmavad täpsete enda-diagnostika funktsioone, mis muudavad tuvastamise ja pannimise väga mugavaks.
Kui tuvastatakse ebatavalusid, siis keskkonnatoimetaja (CPU) käskib signaalide generaatorit väljastada vastavaid heli- ja visuaalseid häireteated. Lisaks on lihtne realiseerida erinevaid abifunktsioone, näiteks vigade teabe printimist ja kaitseüksuse toimingute ajastamist vigade järel. Nende seadmete tootmiseks on palju tootjaid, igaüks pakub tooteid erineva funktsionaalsusega ja riistvarakonfiguratsiooniga, mis muudab sobiva integreeritud kaitseüksuse valiku keeruliseks.
I. Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste valik
Et tagada, et mikroarvutipõhised integreeritud kaitseüksused täidaksid oma relväringlusülesandeid õigesti ja täpselt, peaks valikut disainifases tegema usaldusväärsuse, reageeringuaega, hoolduse ja pannimise lihtsuse ning lisafunktsioonide alusel.
1.1 Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste usaldusväärsus
Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste signaalide sisend on sama, mis traditsioonilise relväringluse korral: pingesignaalid ja võimsussignaalid tulevad vastavalt pinge- (VT) ja võimsustransformatoritest (CT), mida transduktorid teisendavad kaitseüksuse nõuetele vastavate standardseteks signaalideks, eemaldades madala- ja kõrgetasemelised harmonikad ning muud segasignaalid. Analoog-digitaal (A/D) teisendijad seejärel teisendavad analoogsed signaalid digitaalsesse vormingusse. CPU arvutab digitaalse sisendi, võrdleb selle eelnevalt seatud väärtustega, langetab otsuseid ja otsustab, kas aktiviseerida häire või katkestada.
Usaldusväärsuse nõuetele vastamiseks töötleb ja väljastab mõõtmise ja kaitse sisendsignaalid seadmes sõltumatutes töötlemise üksustes. See tagab kõrge mõõtmistäpsuse ja suure marginaali tõsiste vigade korral. Seade ei peaks kogenema A/D ülevoolu ega satunemist, kui vigase signaali võimsus jõuab 20 korda normaalse väärtusega, mis tavaliselt rahuldab tavalisi insenerilisi rakenduste usaldusväärsusnõudeid.
1.2 Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste reageeringuaeg
Disaini ja valiku käigus saab kaitseüksuse kvaliteeti hinnata ainult kolme indikaatoriga: arvutustäpsus, reageeringuaeg ja arvutusalus. Need kolm tegurit on vastandlikud: madalam arvutustäpsus ja väiksem arvutusalus viivad kiirema reageeringuaega, samas kui kõrgem täpsus ja suurem alus viivad aeglaseima reageeringuaega. Tavaliselt peaks elektrivõrgu kasutajatele arvutusalus olema suurem kui 3 korda, arvutustäpsus suurem kui 0,2% ja maksimaalne reageeringuaeg väiksem kui 30 ms, et rahuldada tavalisi insenerilisi reageeringuaeganõudeid.
1.3 Teiste mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste funktsioonide valik
Integreeritud kaitseüksused sisaldavad palju integreeritud tsuppe, mille hoolduseks on vaja kõrget tehnilist oskust. Valikul peaks eelistama modulaarse ja universaalsete riistvaraomadustega seadmeid, mis võimaldavad riistvaravigade lahendamist lihtsalt moodulite asendamisel, parandades sellega tööefektiivsust.
Lisaks peaks kaitseüksus sisaldama sisseehitatud EPROM moodulit, mis võimaldab kõiki sätteid säilitada digitaalsena. Kesklinnad saavad need sätted vajalikuks varustuseks lihtsalt meelde tuletada, ilma et andmeid uuesti kirjutada ei pea. Üldprojekti automaatse järelevalve süsteemi sidumiseks peaks kaitseüksus sisaldama kommunikatsioonivõime, mis võimaldab lihtsalt vormida võrkkeid andmebusside kaudu ja edastada toimingute teavet ülemisele automaatsele järelevalvele.
2. Integreeritud kaitseüksuste ja laiaulatusliku automaatkontrollisüsteemi vaheline suhe
Põhinevalt laiaulatusliku automaatkontrollisüsteemi konfiguratsioonil ja kommunikatsiooninõudel jaguneb mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste automaatkontrollisüsteem tavaliselt kolme tasandile: lülitustehnika tasand, alljaamatasand ja keskjuhtimistasand.
2.1 Lülitustehnika tasand
Lülitustehnika tasand koosneb erinevatest mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksustest, mis on otse paigaldatud lülitustehnikale. Iga seade hoolitseb otse oma kaapri mõõtmise, kaitse- ja juhtimisfunktsioonide eest. Konkreetsed funktsioonid on järgmised:
(1) Sissetulev kaapri
Kaitsefunktsioonid: hetkelane ülekoormus, viivitusülekoormus.
Mõõtmisfunktsioonid: kolme faasi võimsus, kolme faasi pinge, aktiivne ja reaktiivne võimsus, aktiivne ja reaktiivne energia.
Jälitamisfunktsioonid: lüliti avatud/suletud asend.
Juhtimisfunktsioonid: manuaalne avamine/sulgmine (kaapris), kaugjuhtimine avamine/sulgmine.
Häirefunktsioonid: vigase lülitamise tõttu, häireteated, avamine/sulgmine, seadme vigased, veafailid jne.
(2) Transfoorikaapri
Kaitsefunktsioonid: hetkelane ülekoormus, viivitusülekoormus, pöördajaline ülekoormus, ühefaasilised maapindlahingud, raske gaasi tõmbamine.
Mõõtmis-, jälgimis- ja juhtimisfunktsioonid: sama, mis sissetuleva kaapri korral.
Häirefunktsioonid: vigase lülitamise tõttu, heleda gaasi, temperatuuri häire, häireteated, avamine/sulgmine, seadme vigased, veafailid jne.
(3) Busbari kaapri
Kaitse-, jälgimis- ja juhtimisfunktsioonid: sama, mis sissetuleva kaapri korral.
Häirefunktsioonid: vigase lülitamise tõttu, seadme vigased, veafailid jne.
(4) Motorikaapri
Kaitsefunktsioonid: hetkelane ülekoormus, viivitusülekoormus, ülekoormus, ühefaasilised maapindlahingud, madal pinge, ülekuuma.
Mõõtmisfunktsioonid: kolme faasi võimsus, kolme faasi pinge, aktiivne ja reaktiivne võimsus, aktiivne ja reaktiivne energia.
Jälitamisfunktsioonid: lüliti avatud/suletud asend.
Juhtimisfunktsioonid: manuaalne avamine/sulgmine (kaapris), kaugjuhtimine avamine/sulgmine.
Häirefunktsioonid: vigase lülitamise tõttu, häireteated, avamine/sulgmine, seadme vigased, veafailid jne.
Andmete kogumise järel oma vastavates lülitustehnikates edastavad kaitseüksused andmeid bussi ja järelevalvearvutisse alljaamatasandil. See süsteem vähendab oluliselt kontrolljoonte arvu, lühendab paigaldamisaega ja parandab tööefektiivsust.
2.2 Alljaamatasand
Paljud alljaama signaalid tuleb edastada keskjuhtimistasandile läbi tehasi industrielse Etherneti, ja alljaam saab signaale keskjuhtimistasandilt, et edastada juhtimiskäske kaitseüksustele. Alljaamatasand koosneb tavaliselt tööstuslikust kontrolliarvutist, prindist ja ekraanist. Selle peamised funktsioonid hõlmavad lülitustehnika integreeritud kaitseüksuste seadistamist ja haldamist, süsteemi töö jälgimist, andmebaasi loomist ja haldamist alljaamas, ja kommunikatsiooni keskjuhtimistasandiga.
Kuna tootjad hoiavad oma kaitseüksuste tarkvara ja elektrooniliste arvutusmeetodite salajaseks, peab alljaamatasand ka hoolitsema kommunikatsiooniprotokolli teisendamise eest, et soodustada signaalide edastamist ja vastuvõtmist keskjuhtimistasandi ja kaitseüksuste vahel.
2.3 Kommunikatsioonivõrk
Lülitustehnika ja alljaama vahel saab kasutada MODbus-bussi võrgu, mis toetab kuni 64 orjastantsiooni. Kommunikatsioonivõrgu ja seadmete vahel kasutatakse optilist eraldust, et vältida välise segamist. Alljaama ja keskjuhtimistasandi vahel kasutatakse industriallist Etherneti, mille kanal on optiline, ja kommunikatsioonikiirus on suurem kui 1 Mbps.
2.4 Tarkvara
Süsteemi tarkvara saab kasutada populaarseid platvorme rahvusvahelise standardi arhitektuuriga, nagu Windows NT. Tarkvaramoodulid peaksid hõlmama: peamist juhtimistarkvara, graafikatarkvara, andmebaasi haldustarkvara, aruandlustarkvara ja kommunikatsioonitarkvara.
Tarkvara valikul peaks peamist juhtimistarkvara olema kõrge modulaarsus. Kõrge modulaarsus võimaldab väljal töötavatele inimestele lihtsalt kutsuma tarkvara välja, vastavalt töökoha tingimustele, ilma lisaprogrammeerimiseta, mille tulemusena oluliselt väheneb operatiiv- ja hooldustöökoormus ja paraneb tööefektiivsus.
3. Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste riistvaravalikul tuleks tähelepanu pöörata järgmistele küsimustele
Lisaks tuleks mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste riistvaravalikul järgmistele küsimustele tähelepanu pöörata:
Kasutada sulgeline, verstidega armeeeritud korpusega, mis on vastupidav tugevale vibratsioonile ja segamisele, kompaktne paigaldusmaht, sobiv raske keskkonna ja kaapri paigaldamiseks.
Rakendada tööstuslikku kahekordset CPU struktuuri, kus igas seadmes on peamiselt CPU ja kommunikatsioon-CPU. Kaks CPU-d töötavad omavahel kontrollides, parandades seadme reageeringuaega ja täpsust, vältides vigaste või mitte-toimivate toimingute tekitamist, ja suurendades stabiilsust ja usaldusväärsust.
Täielik temperatuuri automaatne kompenseerimine võimaldab seadmel pikaaegselt töötada -20°C kuni +60°C temperatuuride vahemikus.
Seadmes töödeldakse mõõtmis- ja kaitsesignale eraldi, rahuldades nii täpsuse nõuded kui ka kaitseraadiuse ja usaldusväärsuse nõuded.
Kasutada spetsiaalset sageduse proovimise tsirkuiti, et täpsemalt jälgida võrgusagedust, muutes elektriliikumiste arvutused täpsemaks.
Kasutada optilist eraldust digitaalsete sisselülituse- ja väljalülitussignalide jaoks, ja ekraanitud juhtmeid kaapri sees, tõhusalt vältides välise segamise signaale ja parandades seadme segamise vastupidavust.
Kasutada suurt LCD-näidet ja peeniklaviatuuri, et numbrilised näidid oleksid selgemad ja lihtsamad kasutada.
Pannimise ja töö algatamise järel on erinevate kaitsestiilide sätted säilitatud digitaalsena EPROM-is, mis võimaldab neid lihtsalt meelde tuletada silumise või vooga seotud vigade parandamise järel.
Sisaldada täielikku lüliti juhtimise tsirkuiti, sobivad erinevate lülitude juhtimiseks, soodustades alljaama uuendamist.
Omadada täielikku vigade analüüsi võimet, sealhulgas kaitseüksuse toimingute sündmuste logi, elektriliikumiste signaalide ületamise logi ja veafailid.
4. Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste roll kõrgepinge lülitustehnikas
Mikroarvutipõhised kaitseüksused kaitstavad ringiketta ebatavalsetest tingimustest. Nende roll kõrgepinge lülitustehnikas on järgmine:
Mikroarvutipõhised kaitseüksused omavad tugevat andmetöötlus-, loogika- ja informatsioonide hoidmise võimet, kaasaegse sisestruktuuri. Nad pakuvad täielikku kaitsefunktsioone, mis on traditsioonilise relväringlusega. Vastavalt mõõtmise komponentide, nagu võimsustransformatorite ja pinge-transformatorite signaalide vastuvõtmisel, saab seade jälgida, juhtida ja kaitsta ringiketta staatust. See hõlmab kaitset lühikeseid ringikette, ülekoormusi, ühefaasilisi maapindlahinguid jne. Ilma kaitseüksuseta, need funktsioonid kõrgepinge lülitustehnikas saavutatakse relväringluse abil. Mikroarvutipõhise kaitsega on saadaval lisafunktsioonid, nagu lihtne kaugjuhtimise vastuvõtmine, kommunikatsioon ülemise süsteemiga, et edastada ringiketta praegust, pinget, võimsust ja energiat, ning kergesti kaitseüksuse sätete kohandamine.
