Kuidas valida mikroarvutiga integreeritud kaitseseade ja mis on selle funktsioon põhivoolu lülitustehnikas?
1. Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste valik ja roll
1.1 Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste valik
Et tagada mikroarvutipõhisele integreeritud kaitseüksusele õige ja täpne töö relaykaitse ülesannetes, tuleb valimisel lõplikus etapis arvesse võtta usaldusväärsust, reageerimisaega, hooldamist ja sisse seadmist, lisaks ka funktsioone.
Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste signaalide sisseviimine on sama nagu traditsioonilises relaykaitses: pingesignaalid ja voolusignaalid tuvastatakse potentsiaaltransformaatoridest (PT) ja voolutransformaatoridest (CT), siis need muudetakse transmittorite poolt kaitseüksuse nõuetele vastavateks standardseteks signaalideks, filtreeritakse eemärkide ja teiste segaduste eest, järgmisena analoogsignaalid digitaalsignaalideks A/D-muundaja poolt.
CPU arvutab sisendunud digitaalsignaalidel, võrdleb tulemusi eelnevalt määratud väärtustega, langetab otsuse ja otsustab, kas aktiveerida hoiatus- või katkestatussignaal. Usaldusväärsuse nõuetele vastamiseks töödeldakse mõõtmis- ja kaitseüksuste sisendsignaale sõltumatult seadmes asuvates töötlemise ühikutes. See tagab mõõtmistäpsuse, pakkudes samas piisava marginaali tõsistes vigudeolukordades. Tavaline inseneriülesanne on rahuldatud, kui seade ei kogea A/D ülevoolu või saadamist, kui vigevool jõuab 20 korda normaalse väärtuse suuruseeni.
1.2 Reageerimisaegu mõjutavate tegurite valik
Kaitseüksuse tarkvara töövoog näeb välja umbes järgmine:
Diagrammilt on näha, et kaitseüksuse reageerimisaeg on tihedalt seotud kasutatava tarkvaraga ja elektriliste suuruste arvutamise meetodiga, mis on tavaliselt kasutajatele teadmata.
Valimisel ja disainis võime hinnata kaitseüksuse kvaliteeti kolme näitaja järgi: arvutustäpsus, reageerimisaeg ja arvutuskohustus. Need kolm tegurit on omavahel konfliktides: madal arvutustäpsus ja väike arvutuskohustus viivad kiirema reageerimisaega, kõrge täpsus ja suurem arvutuskohustus aga aeglaseima reageerimisaega. Tavaliselt on piisav, et võrkude lõppkasutajatele oleks arvutuskohustus suurem kui 3 korda, arvutustäpsus kõrgem kui 0,2% ja maksimaalne reageerimisaeg väiksem kui 30ms, et rahuldada tavalisi insenerinõuded reageerimisaegadel.
1.3 Muid funktsioonide valikut mõjutavad tegurid
Integreeritud kaitseüksused sisaldavad palju integreeritud skeeme, mille hooldamiseks on vaja kõrget tehnilist oskust. Valimisel tuleks prioriteediks seada seadmed, millel on modulaarsed ja standardeeritud hardwareseadmed, mis võimaldavad lahendada hardveri probleeme lihtsalt moodulite vahetamise teel, parandades sellega tööefektiivsust. Lisaks peaks kaitseüksuses olema sisseehitatud EPROM-moodul, mis võimaldaks salvestada kõik seadistusväärtused digitaalselt. Nii saavad väljakülmete töötajad senised seadistused vajalikuks ajaks taastada, ilma et oleks vaja uuesti programmeerida.
Üldprojekti automaatse jälitamissüsteemi sidumiseks peaks kaitseüksus olema varustatud kommunikatsioonivõimetega, mis võimaldaks lihtsalt vormida võrk andmebusside kaudu, edastades katkestatuse infot ülemisele tasemele automaatsele jälitamissüsteemile.
2. Integreeritud kaitseüksuste ja laiaulatusliku automaatkontrollisüsteemi vaheline seos
Põhinevalt automaatkontrollisüsteemi konfiguratsioonil ja kommunikatsiooninõudel jagatakse mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste automaatkontrollisüsteem tavaliselt kolme tasandile: käigukasti tasand, alamjaama tasand ja keskkontrollituba.
2.1 Käigukasti tasand
Käigukasti tasand koosneb erinevatest tüübidest mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksustest, mis on otse paigaldatud käigukastides. Iga seade hoolitseb otse oma käigukasti mõõtmis-, kaitse- ja juhtimisfunktsioonide eest. Spetsiifilised funktsioonid on järgmised:
(1) Sissetuleva käigukasti
Kaitsefunktsioonid: ningi ületorrent, viivitav ületorrent.
Mõõtmisfunktsioonid: kolmekordne vool, kolmekordne pinge, aktiivne/reactiivne võimsus, aktiivne/reactiivne energia.
Jälitamisfunktsioonid: katkestaja avatud/suletud asend.
Juhtimisfunktsioonid: manuaalne avamine/sulgemine (käigukastil), kaugjuhtimine.
Hoiatusfunktsioonid: katkestus tõttu, hoiatussignaalid, avatud/suletud asend, seadme viga, veafikseerimine jne.
(2) Tõstmekaadi käigukast
Kaitsefunktsioonid: ningi ületorrent, viivitav ületorrent, inversiline ületorrent, ühefaasi maapind, rasva tripping.
Mõõtmis-, jälitamis- ja juhtimisfunktsioonid: samas kui sissetuleva käigukasti.
Hoiatusfunktsioonid: katkestus tõttu, heleda gaas, temperatuuri hoiatus, hoiatussignaalid, avatud/suletud asend, seadme viga, veafikseerimine jne.
(3) Busbar käigukast
Kaitse, jälitamis- ja juhtimisfunktsioonid: samas kui sissetuleva käigukasti.
Hoiatusfunktsioonid: katkestus tõttu, seadme viga, veafikseerimine jne.
(4) Mootori käigukast
Kaitsefunktsioonid: ningi ületorrent, viivitav ületorrent, ületorrent, ühefaasi maapind, alampinge, üleringlus.
Mõõtmisfunktsioonid: kolmekordne vool, kolmekordne pinge, aktiivne/reactiivne võimsus, aktiivne/reactiivne energia.
Jälitamisfunktsioonid: katkestaja avatud/suletud asend.
Juhtimisfunktsioonid: manuaalne avamine/sulgemine (käigukastil), kaugjuhtimine.
Hoiatusfunktsioonid: katkestus tõttu, hoiatussignaalid, avatud/suletud asend, seadme viga, veafikseerimine jne.
Andmete kogumise järel oma käigukastides edastavad kaitseüksused andmed bussi kaudu alamjaama tasandi jälgimiskomputurile. See süsteem vähendab oluliselt juhtkabeleid, lühendab kohapealist sisse seadmist ja parandab tööefektiivsust.
2.2 Alamjaama tasand
Paljud signaalid alamjaamast tuleb edastada keskkontrollitubasse tööstusliku Etherneti kaudu, ja keskkontrollituba tuleb saada ja edastada kontrollkäske kaitseüksustele. Alamjaama tasand koosneb tavaliselt tööstuslikust kontrollkomputrist, prindist ja ekraanist. Selle peamised funktsioonid hõlmavad käigukasti kaitseüksuste seadistamist ja haldamist, süsteemi töö jälitamist, alamjaama andmebaasi loomist ja haldamist ning suhtlust keskkontrollitubaga.
Kuna tootjad on tundlikud oma kaitseüksuste tarkvara ja elektriliste arvutusmeetodite osas, peab alamjaama tasand ka haldama kommunikatsiooniprotokollide muundamist, et edendada signaalide edastamist ja vastuvõtmist keskkontrollituba ja kaitseüksuste vahel.
2.3 Kommunikatsioonivõrk
Kommunikatsioon käigukastide ja alamjaama vahel võib kasutada MODbus-bussi võrgu, mis toetab kuni 64 orjastatsiooni. Kommunikatsioonivõrgu ja seadmete vahel kasutatakse optilist eraldamist, et vältida välise segaduse mõju. Kommunikatsioon alamjaama ja keskkontrollituba vahel toimub tööstusliku Etherneti kaudu optilise meediumi abil, mille kommunikatsioonikiirus on suurem kui 1 Mbps.
2.4 Tarkvara
Süsteemi tarkvara võib kasutada populaarseid platvorme rahvusvaheliste standarditega, nagu Windows NT. Tarkvaramoodulid peaksid sisaldama: päriskontrollitarkvara, graafikatarkvara, andmebaasi haldustarkvara, aruandluse genereerimistarkvara ja kommunikatsioonitarkvara.
Tarkvara valimisel peaks päriskontrollitarkvara olema kõrge modulaarsusega. Kõrge modulaarsus võimaldab väljakülmete töötajatel kutsuda tarkvara kohapealsete tingimuste järgi ilma lisaprogrammeerimiseta, mis oluliselt vähendab operatiiv- ja hooldustööde koormust ja parandab tööefektiivsust.
3. Muid kaalutavaid aspekte
Lisaks tuleb järgmistel aspektidel keskenduda mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste hardveri valimisel:
Kasutada sulgitud, tugevdatud korpusi, mis on vastupidavateks tugevateks vibratsioonideks ja segaduseks, kompaktne paigaldus, sobilik raske keskkonna ja paneelipaigalduse jaoks.
Kasutada tööstuslikku kahekordse CPU struktuuri, kus igal seadmel on peamine CPU ja kommunikatsioon-CPU. Kaks CPU-d töötavad üksteise kontrollimisel, et parandada reageerimisaega ja täpsust, vältida valetegevust või mitte-toimimist, tõstes stabiilsust ja usaldusväärsust.
Täisala temperatuuri automaatne kompenseerimine võimaldab seadmel pikas perspektiivis töötada -20°C kuni +60°C temperatuuride vahel.
Mõõtmis- ja kaitse-signaalid töödeldakse sõltumatult seadmes, rahuldades nii täpsuse nõuded kui ka kaitseulatuse ja usaldusväärsuse nõuded.
Kasutada spetsiaalset sagedusproovitust, et täpsemalt jälgida võrgu sagedust, muutes elektriliste suuruste arvutused täpsemaks.
Kasutada optilist eraldamist digitaalsel sisendi/väljundi jaoks, ja ekraanitud joont, et efektiivselt vältida välise segaduse mõju ja parandada seadme segadusekindlust.
Kasutada suurt LCD-näidat ja pehmendklaviatuuri, et numbrilised näidatused oleksid selgemad ja lihtsamad operatsioonideks.
Pärast sisse seadmist ja töö algust on kõik kaitseväärtused digitaalselt salvestatud EPROM-is, lubades neid kohe taastada sisse seadmisel või tsirkuiti viga parandamisel.
Varustatud täisfunktsionaalse katkestaja töö ringiga, sobiv kontrollida erinevat tüüpi katkestajaid, aidates alamjaama remondi.
Omadab täielikku vigu analüüsi võimet, hõlmab kaitseüksuse tegevuse sündmuste registreerimist, elektriliste suuruste ületamise registreerimist ja veafikseerimist.
4. Mikroarvutipõhiste integreeritud kaitseüksuste roll kõrgepinge käigukastides
Mikroarvutipõhised kaitseüksused kaitstavad tsirgit eest abnormalsetest tingimustest. Nende roll kõrgepinge käigukastides hõlmab:
Mikroarvutipõhised kaitseüksused omavad võimsaid andmetöötlus-, loogikaarvutus- ja informatsioonide salvestamise võimeid, kirjeldades keerulist sisemist arhitektuuri. Nad pakuvad täielikke kaitsefunktsioone, mis on võrreldavad traditsioonilise relaykaitsega. Võttes vastu signaale mõõtmise komponentidelt, nagu voolu- ja pingingitransformatoorid, võimaldavad nad jälitada, juhtida ja kaitsta tsirgi olekut, sealhulgas lühikese ühenduse, ületorrenti ja ühefaasi maapinna kaitset.
Kui kaitseüksusi ei ole, kasutab kõrgepinge käigukastid relaisi, et saavutada need kaitsefunktsioonid. Kaasaegsed mikroarvutipõhised kaitseüksused pakuvad täiustatud funktsioone, nagu lihtne kaugjuhtimine, kommunikatsioon ülemiste süsteemidega, et edastada voolu, pinge, võimsuse ja energiandmeid, ning mugav kaitseväärtuste reguleerimine.
