 | паспорта изделий, руководства по эксплуатации и прочая техническая документации на продукцию ООО Радиоавтоматика |
|
Автоматический фиксатор повреждений линий электропередач АФП–02 [ Рекламный лист], [Скачать документ (файл pdf/doc/zip)] Оглавление:
5. Устройство и работа прибора 5.1. Описание алгоритма работы В процессе работы прибор выполняет ряд задач, основными из которых являются следующие. 1. Автоматический запуск при возникновения аварийных режимов на контролируемой линии. 2. Фиксация токов и напряжений контролируемой линии. 3. Фильтрация (подавление помех и высших гармонических составляющих) токов и напряжений, вычисление симметричных составляющих токов и напряжений. 4. Определение вида короткого замыкания. 5. Вычисление расстояния до места повреждения на линии. 6. Поддержка интерфейса пользователя. Задачи реализуются программно-аппаратными средствами и выполняются в определенной последовательности или параллельно. Задача автоматического запуска функционирует при работе прибора в дежурном режиме. В рамках задачи производится непрерывная выборка мгновенных отсчетов токов (IA,IB,IC) с периодом дискретизации равным 1/6 периода сетевой частоты; вычисление симметричных составляющих токов прямой (I1) и обратной (I2) последовательностей; контроль выполнения условий: Ка * I2 < I1+Кс , являющегося критерием не симметрии линии и I1 > Кн, характерного для трёхфазного короткого замыкания; в выражениях (1),(2) I2 и I1 – модули токов обратной и прямой последовательностей контролиру-емой линии. Ка , Кс – настроечные коэффициенты (константы), задаваемые при наладке прибора; Кс определяет порог срабатывания прибора и служит для исключения ложных запусков по шумовым составляющим. Кн – номинальный ток измерительного трансформатора, косьвеннно задается настроечной константой Кзф. В случае выполнения хотя бы одного из указанных условий производится автоматический запуск прибора (с учетом установленного режима запуска). При этом задача автоматического запуска отключается, а управление передается задаче фиксации токов и напряжений в линии. Алгоритм автоматического запуска оптимизирован для достижения максимального быстродействия, но не обладает полной селективностью. При выполнении задачи фиксации токов и напряжений производится выборка мгновенных отсчетов всех токов и напряжений с периодом дискретизации равным 1/24 периода сетевой частоты; отрабатывается заданное время задержки, в течение которого происходит оценка величины токов с целью выбора оптимального коэффициента усиления измерительных каналов; при необходимости корректируется коэффициент усиления и фиксируются в памяти отсчеты всех токов и напряжений в течение одного периода (по 24 измерения для каждого параметра). Отсчет задержки производится с точностью до периода дискретизации. Для корректного выбора коэффициента усиления время задержки фиксации (параметр Тз) следует выбирать более четверти периода сетевой частоты (т.е. не менее 7). Результаты измерений подвергаются цифровой фильтрации, обеспечивающей подавление помех и высших гармонических составляющих.Результатом обработки являются Re и Im составляющие комплексной амплитуды первой гармоники токов и напряжений по каждой фазе, которые затем корректируются и масштабируются для исключения погрешностей, вносимых измерительными каналами. На основании указанных данных производится вычисление симметричных составляющих токов и напряжений в линии. Затем выполняется более строгая проверка наличия условий пуска исключающая ложные срабатывания прибора, распознавание типа аварии и повреждённых фаз, вычисление расстояния до места короткого замыкания. Распознавание типа аварии и определение повреждённых фаз выполняется путем сопоставления векторов симметричных составляющих токов контролируемой линии согласно следующему алгоритму. Определения расстояния до места двухфазного или двухфазного на землю короткого замыкания производится по формуле. Формула приведена для случая короткого замыкания между фазами А и В, при ином виде повреждения вместо Uab Iab подставляются значения линейных напряжений и токов поврежденных фаз. Определения расстояния до места трёхфазного короткого замыкания производится по формуле: Задача обслуживания интерфейса пользователя выполняется параллельно с работой остальных задач и обеспечивает отображение информации на дисплее прибора и ввод с клавиатуры в интерактивном режиме, при этом обеспечивается быстрая реакция на воздействие оператора не нарушающая работу функциональных задач. 5.2.Описание структурной схемы Токи и напряжения контролируемой линии IА , IВ , IС , UА , UВ , UС, а также ток нулевой последовательности параллельной линии IМ (при её наличии) поступают на первичные обмотки измерительных трансформаторов, обеспечивающих их согласование с измерительными входами модуля аналого-цифрового преобразования (МАЦП). МАЦП выполняет аналоговую обработку входных сигналов в том числе: – предварительную фильтрацию, – защиту входов от перегрузки, – усиление, – преобразование аналоговых сигналов в код. Цифровую обработку информации и управление работой остальных узлов выполняет модуль микроконтроллера (ММК). Алгоритм работы прибора полностью определяется программой, записанной в памяти микроконтроллера. Модуль дисплея и клавиатуры (МДК) включает в себя восьмисимвольный цифровой дисплей и шестикнопочную клавиатуру. МДК конструктивно объединен с передней панелью прибора и является основным средством взаимодействия оператора с прибора. Модуль сопряжения (МС) является интерфейсным узлом, обеспечивает формирование выходных сигналов «СИГНАЛИЗАЦИЯ СРАБАТЫВАНИЯ» (СГ), «АВАРИЯ ПРИБОРА» (АВ) и входного сигнала «СЕЛЕКТИВНЫЙ ПУСК» (ВХ). Модуль источников питания обеспечивает электропитание узлов прибора. 5.3.Описание принципиальной схемы. Принципиальные схемы узлов прибора АФП – 01 приведены в приложении. 5.3.1. Модуль микроконтроллера реализован на базе микропроцессора КР1816ВЕ31 (DD3). Память программ выполнена на микросхеме 27128 (DD4), с объемом 16 Кбайт. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) объемом 8 Кбайт выполнено на микросхеме КР537РУ17 (DD7). В состав микроконтроллера включены энергонезависимая память (EEPROM) 24С04 (DD8) объемом 512 байт и системные часы DS1302 (DD9), обеспечивающие отсчет текущего времени. Защиту микроконтроллера от зависания программы и сбоев в системе электропитания выполняет схема супервизора, реализованная на микросхемах (DА1, DD2 и части DD1). Супервизор также обеспечивает корректный запуск микропроцессора при включении питания Микроконтроллер имеет драйвер последовательного канала связи выполненного на микросхемах КР293ЛП1 (DА2) и АОТ128 (DА3). Драйвер обеспечивает прямое подключение прибора к интерфейсу типа «токовая петля» или RS232 через дополнительный адаптер. На плате микроконтроллера установлен дешифратор (DD6), посредством которого производится селекция доступа к периферийным узлам микроконтроллера и другим модулям. 5.3.2. МАЦП реализован на базе БИС МАХ197 (DА9). Указанная микросхема включает в себя все основные элементы, необходимые для построения системы сбора информации в том числе: 8-и канальный входной мультиплексор, схему выборки и хранения, быстродействующий 12-и разрядный аналого-цифровой преобразователь, источник опорного напряжения, параллельный интерфейс для сопряжения с микроконтроллером. Микросхема обеспечивает преобразование входного сигнала с уровнем ±4В в цифровой код за время не более 6 мкс. МАЦП обслуживает четыре канала измерения тока (IА , IВ , IС , IМ ) и три канала измерения напряжения (UА , UВ , UС). Сигналы, подаваемые на входы МАЦП, пропускаются через низкочастотные RC фильтры (R8…R14, C1…C7) , схемы ограничения уровня (R1…R7, R41,R42, VD1…VD14,HL1,HL2) и усилители. С целью достижения требуемой точности измерения в широком динамическом диапазоне усилители в каналах измерения тока (DA1…DA4) имеют две ступени усиления. Изменение коэффициента усиления (примерно в 10 раз) производится путем коммутации резисторов в цепи обратной связи операционных усилителей одновременно по всем каналам с помощью электронного коммутатора (DA8,VT1,R37…R39). Усилители в каналах измерения напряжения (DA1…DA4) имеют фиксированный коэффициент передачи. Все усилители выполнены по схеме, позволяющей работать на значительную емкостную нагрузку, поскольку установка конденсаторов (C15…C21) на входах БИС МАХ197 является необходимым условием достижения минимальной погрешности преобразования. Входной канал 7 микросхемы МАХ197 используется для самоконтроля работоспособности МАЦП. Питание узлов МАЦП производится от стабилизатора ±5В выполненного на элементах (DA10, DA11). 5.3.3. Модуль дисплея и клавиатуры включает в себя набор светодиодных семисегментных индикаторов (HL1…HL4) , образующих 8-и разрядный цифровой дисплей, 8 анодных (DD6, DD7, VT1…VT8, R17…R32) и 8 катодных (DD5, DD6, R9…R18) коммутаторов, логическую схему (DD1, DD2, DD4), обеспечивающую динамический режим отображения информации и схему опроса клавиатуры (DD3, R1…R4, VD1, VD2). Регенерация информации на дисплее, и считывание состояния клавиатуры выполняются под управлением микроконтроллера. 5.3.4. Модуль источников питания (МИП) выполнен по схеме «обратноходового» преобразования на микросхеме ТОР200YA (DA1). Преобразователь имеет гальваническую развязку входа и выхода, стабилизацию выходных напряжений при изменении в широких пределах входного напряжения, допускает работу от сети переменного и постоянного тока. Микросхеме ТОР200YA обеспечивает «мягкий» запуск преобразователя, защиту от перегрузки и превышения температуры. МИП формирует выходные напряжения ±9В для питания МАЦП, напряжение +8В – для питания индикаторов дисплея, и напряжение +5В – для питания цифровых схем прибора. Напряжение +5В стабилизируется линейным стабилизатором (DA2). На входе МИП установлен помехозащитный фильтр (L1, C3), резисторы ограничения зарядного тока конденсатора (R5, R6) и предохранитель (FU1). 5.3.5. Модуль сопряжения (МС) включает в себя схему гальванической развязки сигнала «ВХ» (DA1, VD3, R13) и два релейных коммутатора для формирования выходных сигналов «АВ» и «СГ» (KV1, KV2, VT1, VT4, VD1, VD2, R5…R12). Питание реле производится суммарным напряжением источников ±9В. На плате МС установлены измерительные трансформаторы токов и напряжений, а также нагрузочные резисторы токовых трансформаторов. |