МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ


RU (11) 2222083 (13) C2

(51) 7 H02H7/26, G01R23/165, G01R31/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2004.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002103754/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.02.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.02.11 
(43) Дата публикации заявки: 2003.08.20 
(45) Опубликовано: 2004.01.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2173924 C1, 20.09.2001. RU 2171475 C1, 27.01.2001. SU 1422296 A1, 07.09.1988. SU 1580403 A1, 07.08.1990. US 4409635 A, 11.10.1983. DE 3111255 A1, 30.09.1982. DE 3611083 A1, 08.10.1987. ЕР 0076157 А3, 06.04.1983. WO 94/01910 A1, 20.01.1994. 
(72) Имя изобретателя: Езерский С.В.; Миров А.В.; Потапенко В.И. 
(73) Имя патентообладателя: Езерский Сергей Владимирович; Миров Алексей Валерьевич; Потапенко Валерий Ильич 
(98) Адрес для переписки: 198206, Санкт-Петербург, Петергофское ш., 73, ООО "НТЦ "Механотроника", Начальнику БНТО В.И. Потапенко 

(54) МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 

Изобретение относится к электротехнике и микропроцессорной технике и может быть использовано в технике релейной защиты объектов для установки как в ячейках КРУ вводных, секционных, фидерных выключателей, трансформаторов и электродвигателей, так и на линиях ЛЭП для управления высоковольтными выключателями. Техническим результатом является уменьшение габаритов и расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения пульта управления с клавиатурой и мини-дисплеем и организации обмена по радиоканалу. Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики дистанционным управлением содержит блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорную систему управления выходным реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты и приемопередатчик с антенной для выполнения функций релейной защиты, автоматики, измерения, осциллографирования, регистрации, управления и контроля присоединений. 5 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты.

Известная система защиты (А.с. Н 02 Н 7/26, 1833937, БИ 30, 15.08.93], содержащая выключатели, первичные преобразователи тока, аналого-цифровые преобразователи, элементы И, блоки логики, элементы ИЛИ и исполнительные органы, выполняющая функции токовой защиты двигателей, имеет большие габариты и ограниченные функциональные возможности

Известная микропроцессорная система защиты (Н.Н. Чернобровов, В.А. Семенов. Релейная защита энергетических систем, 1998, с.776, рис.22.1 - [1]), содержащая блоки промежуточных трансформаторов, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему, также имеет большие габариты и ограниченные функциональные возможности, т.к. ее можно устанавливать только в стационарных помещениях.

Наиболее близким техническим решением является устройство "Микропроцессорная система защиты" (Патент RU 2173924, Н 02 Н 7/26, БИ 26 от 20.09.2001), содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления с выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты.

Причем группы выходов блоков гальванически развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения соединены соответственно с первой и второй группой входов блока частотных фильтров, группа выходов которого соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты.

Прототип также имеет большие габариты и ограниченные функциональные возможности, т.к. устройство можно устанавливать только в стационарных помещениях (релейных отсеках КРУ и КРУН, на панелях и шкафах в релейных залах и пультах управления электростанций, в том числе атомных, распределительных подстанций). При этом смена конфигурации защит, блокировок и уставок, а также считывание информации об аварийных событиях осуществляется только с пульта устройства или дистанционно по проводным или оптическим линиям связи.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения пульта управления с клавиатурой и мини-дисплеем и организации обмена по радиоканалу.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления c выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, причем группы выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения соединены соответственно с первой и второй группой входов блока частотных фильтров, группа выходов которого соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, вторая группа входов-выходов которой является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами, третья группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, является группой входов-выходов для связи с ПЭВМ, введен приемопередатчик, группа входов-выходов которого соединена с третьей группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, выход приемопередатчика является антенным выходом устройства.

Причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты содержит два процессора, два оперативных запоминающих устройства, постоянное запоминающее устройство, часы, регистр обмена, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода и драйвер последовательного канала.

На фиг.1 приведена структурная схема устройств;

на фиг. 2 - структурные схемы блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения. На схеме приведены примеры реализации одной из гальванических развязок и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения из общего количества гальванических развязок и предварительного масштабирования входных сигналов, определяемых количеством входных аналоговых сигналов тока и напряжения;

на фиг.3 - пример реализации блока частотных фильтров;

на фиг.4 - пример реализации аналого-цифрового преобразователя;

на фиг.5 - пример реализации микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты.

На фиг.1 обозначены:

1 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока;

2 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде напряжения;

3 - блок частотных фильтров;

4 - аналого-цифровой преобразователь;

5 - микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты;

6 - приемопередатчик;

7 - персональный компьютер - ноутбук;

8 - объект диспетчера управления;

9 - группа токовых сигналов защищаемого объекта;

10 - группа сигналов напряжения защищаемого объекта;

11, 12 - группы выходных сигналов с блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения;

13 - группа сигналов блока частотных фильтров;

14 - группа входов-выходов аналого-цифрового преобразователя;

15 - группа входов-выходов для связи с внешними устройствами т.е. входы-выходы устройства аналогового ввода-вывода (УАВВ) и входы-выходы устройства дискретного ввода-вывода (УДВВ);

16 - группа входов-выходов для связи с персональной электронной вычислительной машиной (ПЭВМ)- канал RS-232;

17 - антенна.

На фиг.2 обозначены:

18 - операционный усилитель преобразователя измерительного тока блока гальванической развязки и масштабирования входных сигналов в виде тока;

19 - операционный усилитель преобразователя измерительного напряжения блока гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде напряжения. В качестве операционных усилителей можно использовать микросхему типа QP177GP или аналогичную;

R, R1 - резисторы типа С2-33 или аналогичные;

Т - трансформаторы тока или напряжения типа ТТ-1Т...ТТ-5Т, ТН-1Т или аналогичные;

Д - диоды типа 2D510A или аналогичные;

V1 - транзистор типа BD135 или аналогичный;

V2 - транзистор типа ВD36 или аналогичный.

На фиг.3 обозначены:

R - резисторы типа С2-29В или аналогичные;

С - конденсаторы типа К73-39 или аналогичные.

На фиг.4 обозначены:

20 - мультиплексор, может быть реализован на микросхеме типа ADG4288A или аналогичной;

21 - аналого-цифровой преобразователь, может быть реализован на микросхемах типа AD677AD и REF-01CP или аналогичных;

22 - микропроцессорное устройство, может быть реализовано на микросхеме типа ADSP-2115BP-66 с памятью М27С256 или аналогичной;

23 - буферные регистры, могут быть реализованы на микросхеме типа 74HC374N или аналогичной.

На фиг.5 обозначены:

24 - набор шинных формирователей типа КР1554АП5 или 74НС244 или аналогичных;

25 - устройство аналогового ввода-вывода (УАВВ);

26 - устройство дискретного ввода-вывода (УДВВ);

27 - часы реального времени типа RTC72423B фирмы "EPSON" или аналогичные;

28 - ПЗУ типа АТ28С256 или аналогичное;

29 - ОЗУ типа SRM2A256LLCT или аналогичное;

30 - центральный процессор типа АТ89С52-24Р1 или аналогичный (для упрощения схемы не показан резонатор и цепи управления);

31 - набор буферных регистров типа КР1554ИР23 или аналогичных;

32 - ОЗУ типа SRM2A256LLCT или аналогичное;

33 - микропроцессор типа AT89C52-24PI или аналогичный (для упрощения схемы не показан резонатор и цепи управления);

34 - драйвер для связи с ПЭВМ типа ADM232AAN фирмы "ANALOG DEVICES" или аналогичный (канал RS-232).

Микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5 может быть реализована в соответствии с [1, рис.22.4], причем входы-выходы 15 выводятся из устройств УАВВ и УДВВ, а входы-выходы 16 выводятся из последовательного порта RS-232, который присутствует в каждой микропроцессорной системе (на рис.22.4 последовательный порт не показан).

Микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5 может быть также реализована в соответствии с (Патент RU 2171475, G 01 R 23/00, Н 02 Н 03/46, БИ 21, 27.07.2001 - [2]) - микропроцессорная система 8 (фиг.4) совместно с блоком ввода-вывода 9 (фиг. 3). В качестве приемопередатчика может быть использовано любое из следующих устройств:

- радиомодем "Телур-РМ", производство ЗАО "Радиотелеком", г. Санк-Петербург;

- радиомодем "Гамма", производство ЗАО "Аксион-Связь", г. Ижевск;

- радиомодем "9600", производство Ижевский радиозавод;

- радиостанция "Заря", Государственный радиозавод, г. Рязань.

Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики с дистанционным управлением содержит блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2, блок частотных фильтров 3, аналого-цифровой преобразователь 4, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5, приемопередатчик 6 с антенной 7.

Причем группы выходов 11 и 12 блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2 соединены соответственно с первой и второй группой входов блока частотных фильтров 3, группа выходов 13 которого соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя 4, группа входов-выходов 15 которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5, вторая группа входов-выходов 15 которой является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами, третья группа входов-выходов 16 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5 соединена группой входов-выходов приемопередатчика 6.

Причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5 содержит два процессора 30 и 33, два оперативных запоминающих устройства 29 и 32, постоянное запоминающее устройство 28, часы 27, регистр обмена 31, устройства аналогового ввода-вывода 25, устройство дискретного ввода-вывода 26 и драйвер последовательного канала 34.

Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики с дистанционным управлением работает следующим образом.

Сигналы от первичных трансформаторов тока и напряжения защищаемого объекта поступают через резисторы R на промежуточные трансформаторы Т блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения 1 и 2.

Промежуточные трансформаторы Т обеспечивают гальваническую развязку и предварительное масштабирование входных сигналов. Первичные обмотки трансформаторов обеспечивают заданную термическую стойкость при перегрузках. Прецизионные усилители, реализованные на микросхемах 18 и 19, диодах Д, резисторах R, транзисторах V1 и V2 служат для точного масштабирования сигналов и согласования импедансов промежуточных трансформаторов и аналого-цифрового преобразователя. С выходов прецизионных усилителей сигналы поступают на входы аналоговых фильтров блока частотных фильтров 3.

Фильтры нижних частот пропускают составляющие тока и напряжения определенной частоты и не пропускают высокочастотные гармоники, являющиеся помехами, искажающими синусоиду тока и напряжения. Далее аналоговые сигналы поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4 для изменения формы сигнала на дискретную (цифровую), т. к. последующая обработка сигналов будет производиться цифровыми микросхемами.

Входные отфильтрованные сигналы по n-каналам группы сигналов 13 поступают на мультиплексор 20, который производит последовательное подключение входа АЦП 21 к одному из n-каналов. Всей работой аналого-цифрового преобразователя 4 управляет микропроцессорное устройство 22, которое обеспечивает цифровую фильтрацию входных сигналов, расчет вторичных электрических параметров сети, выполнение процедур самодиагностики, а также поддерживает обмен с микропроцессорной системой управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 5 через буферные регистры 23 по группе входов-выходов 14.

Таким образом микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты получает значения электрических параметров защищаемого объекта из аналого-цифрового преобразователя 4 и информацию о состоянии дискретных входов от УДВВ 26. На основании этой информации, а также значений программных ключей и уставок, хранящихся в ППЗУ 28, вырабатываются, в соответствии с алгоритмами защиты, команды управления выходными реле и сигнализацией, которые поступают через УАВВ 25 по каналу 15 на объекты управления и сигнализации.

Более подробная информация о работе микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты приведена в [1, с. 778-783].

Помимо выполнения функций защиты и автоматики, центральный процессор микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмом защиты обеспечивает обмен с персональной ЭВМ 7 по радиоканалу через антенну 17 следующим образом.

Персональная ЭВМ (ноутбук) 7, с соответствующим программным обеспечением и соединенная с приемопередатчиком 6, находится на рабочем месте диспетчера на центральном диспетчерском пункте и у бригадира ремонтной бригады. С центрального диспетчерского пункта автоматически производится периодический опрос и протоколирование информации из памяти микропроцессорных устройств, расположенных на линиях электропередачи и на подстанциях. В памяти устройств хранятся параметры девяти последних аварийных событий, информация об общем их количестве, а также о времени пусков и срабатываний защит, количестве отключений выключателя и циклов автоматического повторного включения. При срабатывании защиты автоматически фиксируется осциллограмма действующих значений пяти аналоговых сигналов и временная диаграмма восьми дискретных сигналов. При необходимости диспетчер может в любой момент снять эти показания с любого из удаленных пунктов, а также выдать команды на включение или отключение выключателей и необходимых участков сети (при объединении устройств в АСУ).

При возникновении неисправностей, диспетчер анализирует обстановку и направляет ремонтную бригаду к наиболее вероятному месту повреждения. Также при наличии резервных линий (при объединении устройств в АСУ), диспетчер производит переключение с целью максимального восстановления обслуживания потребителей. Таким образом, введение приемопередатчика расширяет функциональные возможности устройства и позволяет создавать интегрированные диспетчерские системы, обеспечивающие диспетчеру непрерывный доступ к информации о состоянии удаленных обслуживаемых объектов, а также возможность дистанционного управления этими объектами. Исключение из устройства, по сравнению с прототипом, пульта управления (мини-дисплея, клавиатуры и индикаторов) привело к уменьшению габаритов устройства в 2 раза. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики, содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления выходным реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмом защиты, причем группы выходов блока гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения соединены соответственно с первой и второй группой входов блока частотных фильтров, группа выходов которого соединена с группой входов аналого-цифрового преобразователя, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмом защиты, вторая группа входов-выходов которой является группой входов-выходов для связи с внешним устройством, третья группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмом защиты является группой входов-выходов для связи с ПЭВМ, отличающееся тем, что оно содержит приемопередатчик, группа входов-выходов которого соединена с третьей группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходным реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмом защиты, выход приемопередатчика является антенным выходом устройства, причем микропроцессорная система управления выходным реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмом защиты содержит два процессора, два оперативно-запоминающих устройства, постоянное запоминающее устройство, часы, регистр обмена, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода и драйвер последовательного канала.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru