Kā izvēlēties mikrodatorintegrētu aizsardzības ierīci un kāda ir tās funkcija augspieņa pārslēdzējos?

1. Mikrokomputera integrēto aizsardzības ierīču izvēle un loma

1.1 Mikrokomputera integrēto aizsardzības ierīču izvēle

Lai nodrošinātu, ka mikrokomputera integrētā aizsardzības ierīce pareizi un precīzi veic savas releja aizsardzības uzdevumus, izvēles procesā būtu jāņem vērā uzticamība, reakcijas laiks, apkalpošana un komisija, kā arī papildu funkcijas.

Mikrokomputera integrētajām aizsardzības ierīcēm signālu ievade ir tāda pati kā tradicionālajā releja aizsardzībā: sprieguma un strāvas signāli tiek ievadīti no potenciālvārdstrādes (PT) un strāvas transformatoriem (CT), pēc tam tie tiek pārveidoti transmittētājiem standarta signālos, kas nepieciešami aizsardzības ierīcei, filtrēti, lai noņemtu zemas un augstās rindas harmoniskos un citus saspringumus, un tad tiek pārveidoti no analogajiem uz digitālajiem signāliem A/D konvertera palīdzībā.

CPU veic aprēķinus uz digitālo ievadi, salīdzina rezultātus ar iepriekš iestatītajām vērtībām, veic novērtējumu un pēc tam nolēm, vai aktivizēt brīdinājumu vai atslēgt. Lai apmierinātu uzticamības prasības, mērījumu un aizsardzības ievades signāli tiek apstrādāti un izvadīti neatkarīgi procesējošajās vienībās iekšpusē. Tas nodrošina mērījumu precizitāti, sniedzot pietiekamu marginālo diapazonu smagās kļūdas laikā. Parasti inženieristika uzticamību uzskata par apmierinošu, ja ierīce neierobežo A/D pārplūsmu vai saturošanos, kad kļūdas strāva sasniedz 20 reizes normālo vērtību.

1.2 Reakcijas laika izvēle

Aizsardzības ierīces programmatūras darbības gaita vispārīgi ir tāda, kā to redzēt zemāk esošajā diagrammā:

No diagrammas var secināt, ka aizsardzības ierīces reakcijas laiks ir cieši saistīts ar izmantoto programmatūru un elektriskā lieluma aprēķināšanas metodi, kas parasti ir nezināms lietotājiem.

Projektēšanas un izvēles laikā mēs varam novērtēt aizsardzības ierīces kvalitāti tikai pēc trim rādītājiem: aprēķinu precizitāte, reakcijas laiks un aprēķinu slodze. Šie trīs faktori ir savstarpēji pretrunīgi: zema aprēķinu precizitāte un maza aprēķinu slodze radīs ātrāku reakcijas laiku, bet augstāka precizitāte un lielāka slodze rezultē lēnākā reakcijas laiku. Parasti elektrotīkla galalietotājiem, lai apmierinātu tipiskas inženieristikas prasības reakcijas laikā, ir pietiekams iestatīt aprēķinu slodzi lielāku par 3 reizes, aprēķinu precizitāti augstāku par 0,2% un maksimālo reakcijas laiku mazāku par 30 ms.

1.3 Citiem funkciju izvēle

Integrētās aizsardzības ierīces satur daudzas integrētas shēmas, kas prasa augstu tehniško prasmju līmeni apkalpošanai. Izvēles laikā prioritāti jādod ierīcēm ar modulāru un standartizētu hardveru, lai hardveres kļūdas varētu atrisināt vienkārši aizstājot moduļus, tādējādi palielinot darbības efektivitāti. Papildus aizsardzības ierīcei jāietilpst iebūvēta EPROM modulis, lai visi iestatījumi varētu tikt saglabāti digitāli. Tad laukā strādājošie cilvēki varētu viegli atgriezt šos iestatījumus ierīces komisijas laikā bez nepieciešamības pārprogrammēt.

Lai integrētos ar kopējo projektu automātizētās monitorēšanas sistēmu, aizsardzības ierīcei jāspēj komunicēt, lai viegli veidotu tīklus, izmantojot datu magnānas, un pēc atslēgšanas informāciju pārraidītu uz augstāko automātizēto monitorēšanas sistēmu.

2. Integrēto aizsardzības ierīču un rūpnīcas automatizētās kontroles sistēmas attiecības

Atkarībā no rūpnīcas automatizētās kontroles sistēmas konfigurācijas un komunikācijas prasībām, mikrokomputera integrēto aizsardzības ierīču automatizētā sistēma parasti ir sadalīta trīs slāņos: pārslēguma slānis, piekārtnes slānis un centrālais kontrolēšanas telpa.

2.1 Pārslēguma slānis

Pārslēguma slānis sastāv no dažādu veidu mikrokomputera integrētajām aizsardzības ierīcēm, kas tiek uzstādītas tieši uz pārslēguma skapi. Katra ierīce tieši apstrādā mērījumu, aizsardzības signālus un kontrolfunkcijas savā skapī. Konkrētas funkcijas ir šādas:

(1) Ieejas skapis

• Aizsardzības funkcijas: Momentāna pārstrāva, pagarinātais pārstrāvas laiks.

• Mērīšanas funkcijas: Trīs fāzes strāva, trīs fāzes spriegums, aktīvā/reaktivā jauda, aktīvā/reaktivā enerģija.

• Monitorēšanas funkcijas: Slēdnīca atvērta/atslēgta pozīcija.

• Kontrolfunkcijas: Manuāla atvēršana/atslēgšana (uz skapī), attālināta atvēršana/atslēgšana.

• Brīdinājuma funkcijas: Notikuma dēļ notikuša atslēgšana, brīdinājuma signāli, atvērta/atslēgta stāvoklis, ierīces kļūda, kļūdas ieraksts utt.

(2) Transformatora skapis

• Aizsardzības funkcijas: Momentāna pārstrāva, pagarinātais pārstrāvas laiks, inversā laika pārsloga aizsardzība, vienfāzes zemes kļūda, smaga gāza atslēgšana.

• Mērīšanas, monitorēšanas un kontrolfunkcijas: Tādas pašas kā ieejas skapis.

• Brīdinājuma funkcijas: Notikuma dēļ notikuša atslēgšana, gaiss gāzes, temperatūras brīdinājums, brīdinājuma signāli, atvērta/atslēgta stāvoklis, ierīces kļūda, kļūdas ieraksts utt.

(3) Šķidruma skapis

• Aizsardzības, monitorēšanas un kontrolfunkcijas: Tādas pašas kā ieejas skapis.

• Brīdinājuma funkcijas: Notikuma dēļ notikuša atslēgšana, ierīces kļūda, kļūdas ieraksts utt.

(4) Dzina skapis

• Aizsardzības funkcijas: Momentāna pārstrāva, pagarinātais pārstrāvas laiks, pārsloga aizsardzība, vienfāzes zemes kļūda, zems spriegums, pārsildīšanās.

• Mērīšanas funkcijas: Trīs fāzes strāva, trīs fāzes spriegums, aktīvā/reaktivā jauda, aktīvā/reaktivā enerģija.

• Monitorēšanas funkcijas: Slēdnīca atvērta/atslēgta pozīcija.

• Kontrolfunkcijas: Manuāla atvēršana/atslēgšana (uz skapī), attālināta atvēršana/atslēgšana.

• Brīdinājuma funkcijas: Notikuma dēļ notikuša atslēgšana, brīdinājuma signāli, atvērta/atslēgta stāvoklis, ierīces kļūda, kļūdas ieraksts utt.

Pēc datu iegūšanas savos atbilstošajos pārslēguma skapīs, aizsardzības ierīces pārraida datus caur magnānu uz monitorēšanas datoru piekārtnes slānī. Šī sistēma ļoti samazina kontrolēšanas kabeļus, īsina vietējo komisijas laiku un palielina darbības efektivitāti.

2.2 Piekārtnes slānis

Daudzi signāli no piekārtnes jāpārraida uz centrālo kontrolēšanas telpu caur rūpnīcas industriālo Ethernet, un no centrālās kontrolēšanas telpas jāsaņem un jāpārraida kontrolkomandas aizsardzības ierīcēm. Piekārtnes slānis parasti sastāv no industriālajiem kontroldatoriem, druckeriem un monitoriem. Tā galvenās funkcijas ietver pārslēguma skapju aizsardzības ierīču konfigurēšanu un pārvaldību, sistēmas darbības monitorēšanu, piekārtnes datubāzes izveidi un pārvaldību, un komunikāciju ar centrālo kontrolēšanas telpu.

Tā kā ražotāji saglabā programmatūras un elektrisko lielumu aprēķināšanas metožu konfidencialitāti, piekārtnes slānis jānodrošina arī komunikācijas protokolu konvertēšanu, lai veicinātu signālu pārraidīšanu un saņemšanu starp centrālo kontrolēšanas telpu un aizsardzības ierīcēm.

2.3 Komunikācijas tīkls

Komunikācija starp pārslēguma skapiem un piekārtni var izmantot MODbus magnānas tīklu, kas atbalsta līdz 64 sekundārus. Starp komunikācijas tīklu un ierīcēm tiek izmantota optiskā izolācija, lai novērstu ārējo iejaukšanos. Komunikācija starp piekārtni un centrālo kontrolēšanas telpu izmanto industriālo Ethernet ar optiskās fibulas mediju, ar komunikācijas ātrumu, kas pārsniedz 1 Mbps.

2.4 Programmatūra

Sistēmas programmatūrai var izmantot galvenos platformas ar starptautiski standartizētām arhitektūrām, piemēram, Windows NT. Programmatūras moduļi jāietver: galvenā kontroles programmatūra, grafikas programmatūra, datubāzes pārvaldības programmatūra, ziņojumu ģenerēšanas programmatūra un komunikācijas programmatūra.

Izvēloties programmatūru, galvenajai kontroles programmatūrai jābūt augstai modulāritātei. Augstā modulāritāte ļauj laukā strādājošajiem cilvēkiem izsaukt programmatūru atbilstoši vietējām apstākļiem bez papildu programmēšanas, ļoti samazinot operāciju un apkalpošanas darba apjomu un palielinot darbības efektivitāti.

3. Citi jāņem vērā

Turklāt, izvēloties mikrokomputera integrēto aizsardzības ierīču hardveru, jāņem vērā šādi jautājumi:

• Izmantot noslēgtu, pastiprinātu korpusu, kas ir resistents pret stipriem vibrācijām un iejaukšanos, ar kompakto montāžas izmēru, piemērotu grūtām vides apstākļiem un paneļmontāžai.

• Izmantot industriālas klases divu CPU struktūru, kur katrā ierīcē ir galvenais CPU un komunikācijas CPU. Abi CPU strādā savstarpējā pārbaudes režīmā, lai uzlabotu reakcijas laiku un precizitāti, novērstu nepareizu darbību vai neizpildīšanu, un palielinātu stabilitāti un uzticamību.

• Pilnā diapazonā automātiska temperatūras kompensācija ļauj ierīcei ilgstoši darboties apgaismojumā no -20°C līdz +60°C.

• Mērīšanas un aizsardzības signāli tiek apstrādāti atsevišķi ierīcē, apmierinoši gan precizitātes, gan aizsardzības diapazona un uzticamības prasības.

• Izmantot speciālu frekvences mērīšanas shēmu, lai precīzi izsekotu tīkla frekvencei, padarot elektriskā lieluma aprēķinus precīzākus.

• Izmantot optisku izolāciju digitālajai ievadei/izejai un šķidruma kabeļus iekšējam skapa kablēšanai, efektīvi novēršot ārējo iejaukšanos un palielinot ierīces antiinterferencēšanas spēju.

• Izmantot lielu LCD displeju un mīkstu taustiņu padu, lai skaidrāk parādītu skaitļus un vieglāk kontrolētu.

• Pēc komisijas un darbības, dažādi aizsardzības iestatījumi tiek saglabāti digitāli EPROM, ļaujot tos viegli atgūt pēc komisijas vai šķidruma kļūdas labošanas.

• Aprīkots ar pilnīgu šķidruma slēdnīcas darbības shēmu, piemērotu dažādu veidu šķidruma slēdnīcu kontrolēšanai, lai palīdzētu rūpnīcas modernizācijai.

• Iespējas pilnīgai notikumu analīzei, tostarp aizsardzības darbības notikumu ieraksti, elektriskā lieluma signālu pārsniegumu ieraksti un kļūdas ieraksti.

4. Mikrokomputera integrēto aizsardzības ierīču loma augstsprieguma pārslēguma skapjos

Mikrokomputera aizsardzības ierīces aizsargā pret neprātīgiem apstākļiem elektrotīklā. To loma augstsprieguma pārslēguma skapjos ietver:

Mikrokomputera aizsardzības ierīces ir aprīkotas ar spēcīgām datu apstrādes, loģiskās aprēķināšanas un informācijas saglabāšanas spējām, ar ievērojamiem iekšējiem arhitektūras priekšrocībām. Tās piedāvā pilnīgas aizsardzības funkcijas, līdzīgas tradicionālajai releja aizsardzībai. Saņemot signālus no mērīšanas komponentiem, piemēram, strāvas un sprieguma transformatoriem, ierīce var monitorēt, kontrolēt un aizsargāt šķidruma stāvokli—piemēram, īsoslēguma aizsardzība, pārsloga aizsardzība un vienfāzes zemes kļūdas aizsardzība.

Bez aizsardzības ierīcēm augstsprieguma pārslēguma skapjos tiek izmantoti relejas, lai sasniegtu šīs aizsardzības funkcijas. Modernā mikrokomputera aizsardzība piedāvā papildu funkcijas, piemēram, vieglu attālinātu kontrolēšanu, komunikāciju ar augstāko sistēmu, lai pārraidītu pašreizējos, sprieguma, jaudas un enerģijas datus, un vieglu aizsardzības iestatījumu pielāgošanu.