Πώς να επιλέξετε ένα μικροϋπολογιστικό ολοκληρωμένο σύστημα προστασίας και ποια είναι η λειτουργία του σε υψηλής τάσης σειρές ενεργειακού εξοπλισμού;

1. Επιλογή και Ρόλος των Συστημάτων Προστασίας Μεταχειριζόμενων με Μικροϋπολογιστές

1.1 Επιλογή Συστημάτων Προστασίας Μεταχειριζόμενων με Μικροϋπολογιστές

Για να εξασφαλίσετε ότι ένα σύστημα προστασίας μεταχειριζόμενο με μικροϋπολογιστή εκτελεί σωστά και ακριβώς τις λειτουργίες προστασίας του, η επιλογή κατά την σχεδίαση πρέπει να λαμβάνει υπόψη πλήρως την αξιοπιστία, τον χρόνο αντίδρασης, την συντήρηση και την ενεργοποίηση, καθώς και πρόσθετες λειτουργίες.

Η είσοδος σήματος για τα συστήματα προστασίας μεταχειριζόμενα με μικροϋπολογιστή είναι η ίδια με την παραδοσιακή προστασία με ρελέ: τα σήματα τάσης και ρεύματος εισάγονται από τους διατρέχοντες (PTs) και τους μετατρέχοντες (CTs), μετατρέπονται από τους μετατρέψεις σε πρότυπα σήματα που απαιτούνται από το σύστημα προστασίας, φιλτράρονται για την αφαίρεση χαμηλών και υψηλών αρμονικών και άλλων παρενοχλήσεων, και στη συνέχεια μετατρέπονται από αναλογικά σε ψηφιακά σήματα από έναν A/D μετατρέπων.

Ο CPU εκτελεί υπολογισμούς στην ψηφιακή είσοδο, συγκρίνει τα αποτελέσματα με προκαθορισμένες τιμές, κρίνει, και στη συνέχεια αποφασίζει αν πρέπει να εκκινήσει έναν συναγερμό ή να διακόψει. Για να εξασφαλίσει την αξιοπιστία, τα σήματα εισόδου μέτρησης και προστασίας επεξεργάζονται και εκδίδονται από ανεξάρτητες ενότητες επεξεργασίας μέσα στο σύστημα. Αυτό εξασφαλίζει την ακρίβεια της μέτρησης ενώ παρέχει επαρκή περιθώρια κατά τη διάρκεια σοβαρών σφαλμάτων. Η γενική αξιοπιστία της μηχανικής επιστήμης είναι ικανοποιητική, αν το σύστημα δεν βιώνει ξεχύσεις A/D ή κορύφωση όταν το ρεύμα σφάλματος φτάνει στο 20 φορές την κανονική τιμή.

1.2 Επιλογή Χρόνου Αντίδρασης

Η ροή εργασίας του λογισμικού ενός συστήματος προστασίας είναι συνήθως όπως φαίνεται στο διάγραμμα παρακάτω:

Από το διάγραμμα φαίνεται ότι ο χρόνος αντίδρασης ενός συστήματος προστασίας είναι στενά συνδεδεμένος με το λογισμικό που χρησιμοποιείται και την μέθοδο υπολογισμού των ηλεκτρικών μεγεθών, τα οποία συνήθως δεν είναι γνωστά στους χρήστες.

Κατά τη σχεδίαση και την επιλογή, μπορούμε να κρίνουμε την ποιότητα ενός συστήματος προστασίας μόνο με βάση τρία δείκτες: ακρίβεια υπολογισμού, χρόνος αντίδρασης και υπολογιστική φόρτωση. Αυτά τα τρία στοιχεία είναι αμοιβαία αντίθετα: χαμηλή ακρίβεια υπολογισμού και μικρή υπολογιστική φόρτωση οδηγούν σε γρηγορότερο χρόνο αντίδρασης, ενώ υψηλότερη ακρίβεια και μεγαλύτερη υπολογιστική φόρτωση οδηγούν σε πιο αργό χρόνο αντίδραση. Γενικά, για τους τελικούς χρήστες ενός δικτύου ρεύματος, η ρύθμιση της υπολογιστικής φόρτωσης σε πάνω από 3 φορές, η ακρίβεια υπολογισμού πάνω από 0,2% και ο μέγιστος χρόνος αντίδρασης λιγότερο από 30ms είναι επαρκή για να καλύψουν τα κανονικά μηχανικά απαιτήματα για χρόνο αντίδρασης.

1.3 Επιλογή άλλων Λειτουργιών

Τα ολοκληρωμένα συστήματα προστασίας περιέχουν πολλά ολοκληρωμένα κύκλωμα, που απαιτούν υψηλό επίπεδο τεχνικής εμπειρίας για συντήρηση. Κατά την επιλογή, προτεραιότητα πρέπει να δίνεται σε συστήματα με μοντουλάρικη και πρότυπη υλική δομή, που επιτρέπουν την επίλυση σφαλμάτων υλικού απλώς με την αντικατάσταση των μονάδων, έτσι ώστε να βελτιώνεται η αποτελεσματικότητα της εργασίας. Επιπλέον, το σύστημα προστασίας πρέπει να διαθέτει ενσωματωμένη EPROM μονάδα, που επιτρέπει την αποθήκευση ψηφιακά όλων των ρυθμίσεων. Οι περιφερειακοί εργαζόμενοι μπορούν τότε να επαναφέρουν αυτές τις ρυθμίσεις για την ενεργοποίηση της εξοπλισμού χωρίς να απαιτείται νέο προγραμματισμός.

Για την ενσωμάτωση με το σύστημα αυτοματοποιημένης παρακολούθησης του συνολικού έργου, το σύστημα προστασίας πρέπει να διαθέτει δυνατότητες επικοινωνίας, που επιτρέπουν την εύκολη δημιουργία δικτύου μέσω δεδομένων bus και επιτρέπουν τη μεταφορά πληροφοριών μετά την διακοπή στο ανώτερο σύστημα αυτοματοποιημένης παρακολούθησης.

2. Σχέση μεταξύ Ολοκληρωμένων Συστημάτων Προστασίας και Συστημάτων Πλήρους Αυτοματοποίησης Ελέγχου

Βάσει της διάρθρωσης και των απαιτήσεων επικοινωνίας του συστήματος αυτοματοποίησης ελέγχου, το σύστημα αυτοματοποίησης για τα ολοκληρωμένα συστήματα προστασίας μεταχειριζόμενα με μικροϋπολογιστή είναι συνήθως διαιρεμένο σε τρία επίπεδα: το επίπεδο συνεργείων, το επίπεδο υποσταθμίων και το επίπεδο κεντρικής ελεγκτικής αίθουσας.

2.1 Επίπεδο Συνεργείων

Το επίπεδο συνεργείων αποτελείται από διάφορα είδη ολοκληρωμένων συστημάτων προστασίας μεταχειριζόμενα με μικροϋπολογιστή, που εγκαταστάνται άμεσα στα συνεργεία. Κάθε σύστημα αντιμετωπίζει άμεσα τις λειτουργίες μέτρησης, προστασίας και ελέγχου για το αντίστοιχο συνεργείο. Συγκεκριμένες λειτουργίες είναι ως εξής:

(1) Συνεργείο Εισόδου

• Λειτουργίες Προστασίας: Παράταξη υπερρεύματος, χρονοσταθερή παράταξη υπερρεύματος.

• Λειτουργίες Μέτρησης: Τριφασικό ρεύμα, τριφασική τάση, ενεργό/στερεό δύναμη, ενεργό/στερεό ενέργεια.

• Λειτουργίες Παρακολούθησης: Θέση ανοιχτού/κλειστού διακόπτη.

• Λειτουργίες Ελέγχου: Χειροκίνητο ανάνοιξη/κλείσιμο (στο συνεργείο), μακρινή ανάνοιξη/κλείσιμο.

• Λειτουργίες Συναγερμού: Διακοπή λόγω ατυχήματος, σήματα προειδοποίησης, κατάσταση ανάνοιξης/κλείσιμος, σφάλμα συστήματος, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

(2) Συνεργείο Μετατροπέα

• Λειτουργίες Προστασίας: Παράταξη υπερρεύματος, χρονοσταθερή παράταξη υπερρεύματος, αντιστροφή υπερφόρτωσης, μονοφασικό σφάλμα εδάφους, διακοπή λόγω βαριάς ατμοσφαίρας.

• Λειτουργίες Μέτρησης, Παρακολούθησης και Ελέγχου: Ίδιες με το συνεργείο εισόδου.

• Λειτουργίες Συναγερμού: Διακοπή λόγω ατυχήματος, λεπτή ατμόσφαιρα, θερμοκρασιακή προειδοποίηση, σήματα προειδοποίησης, κατάσταση ανάνοιξης/κλείσιμος, σφάλμα συστήματος, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

(3) Συνεργείο Μπάρας

• Λειτουργίες Προστασίας, Παρακολούθησης και Ελέγχου: Ίδιες με το συνεργείο εισόδου.

• Λειτουργίες Συναγερμού: Διακοπή λόγω ατυχήματος, σφάλμα συστήματος, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

(4) Συνεργείο Μοτέρ

• Λειτουργίες Προστασίας: Παράταξη υπερρεύματος, χρονοσταθερή παράταξη υπερρεύματος, υπερφόρτωση, μονοφασικό σφάλμα εδάφους, υποτάση, υπερθέρμανση.

• Λειτουργίες Μέτρησης: Τριφασικό ρεύμα, τριφασική τάση, ενεργό/στερεό δύναμη, ενεργό/στερεό ενέργεια.

• Λειτουργίες Παρακολούθησης: Θέση ανοιχτού/κλειστού διακόπτη.

• Λειτουργίες Ελέγχου: Χειροκίνητο ανάνοιξη/κλείσιμο (στο συνεργείο), μακρινή ανάνοιξη/κλείσιμο.

• Λειτουργίες Συναγερμού: Διακοπή λόγω ατυχήματος, σήματα προειδοποίησης, κατάσταση ανάνοιξης/κλείσιμος, σφάλμα συστήματος, καταγραφή σφάλματος, κλπ.

Μετά τη συλλογή δεδομένων στα αντίστοιχα συνεργεία, τα συστήματα προστασίας μεταδίδουν δεδομένα μέσω bus στον υπολογιστή παρακολούθησης στο επίπεδο υποσταθμίων. Αυτό το σύστημα μειώνει σημαντικά τα καλώδια ελέγχου, συντομεύει τον χρόνο ενεργοποίησης στο χώρο και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα της εργασίας.

2.2 Επίπεδο Υποσταθμίων

Πολλά σήματα από την υποσταθμή πρέπει να μεταδίδονται στην κεντρική ελεγκτική αίθουσα μέσω του βιομηχανικού Ethernet της εγκατάστασης, και τα εντολές ελέγχου από την κεντρική ελεγκτική αίθουσα πρέπει να λαμβάνονται και να μεταδίδονται στα συστήματα προστασίας. Το επίπεδο υποσταθμίων συνήθως αποτελείται από βιομηχανικούς υπολογιστές, εκτυπωτές και οθόνες. Οι κύριες λειτουργίες του περιλαμβάνουν τη διαμόρφωση και διαχείριση των συστημάτων προστασίας συνεργείων, την παρακολούθηση της λειτουργίας του συστήματος, τη δημιουργία και διαχείριση της βάσης δεδομένων της υποσταθμής, και την επικοινωνία με την κεντρική ελεγκτική αίθουσα.

Λόγω της εμπιστευτικότητας των κατασκευαστών για το λογισμικό και τις μεθόδους υπολογισμού των ηλεκτρικών μεγεθών των συστημάτων προστασίας τους, το επίπεδο υποσταθμίων πρέπει επίσης να αντιμετωπίζει τη μετατροπή πρωτοκόλλων επικοινωνίας για να επιτρέπει τη μεταφορά και λήψη σημάτων μεταξύ της κεντρικής ελεγκτικής αίθουσας και των συστημάτων προστασίας.

2.3 Δίκτυο Επικοινωνίας

Η επικοινωνία μεταξύ συνεργείων και υποσταθμίων μπορεί να χρησιμοποιήσει