Цифровые реле, системы управления и сбора информации. Основные характеристики микропроцессорных устройств

6. Цифровые реле,  системы управления и сбора информации

6.1 Основные характеристики микропроцессорных устройств 

Большинство фирм-производителей оборудования РЗА прекращают выпуск электромеханических реле и устройств и переходят на цифровую элементную базу. Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов РЗА, а только расширяет ее функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает ее стоимость. По этим причинам микропроцессорные устройства очень быстро занимают место устаревших электромеханических и электронных  реле.

Лидерами в производстве микропроцессорных устройств РЗА являются европейские концерны AREVA, ABB, SIEMENS и др. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью. Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чем  электромеханических или электронных. Так, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95 - 0,97, аппаратная погрешность - в пределах 2…5%, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1…0,5 ВА.

Современные цифровые устройства РЗА совмещают в рамках единого  комплекта функции релейной защиты, измерения, регулирования и управления электроустановкой. Такие устройства в структуре автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) энергетического объекта являются оконечными устройствами сбора информации. В цифровых комплексах РЗА появляется возможность перехода к новым не традиционным измерительным преобразователям тока и напряжения – на основе оптоэлектронных датчиков, трансформаторов без ферромагнитных сердечников и т. д. Эти преобразователи технологичнее в производстве, обладают очень высокими метрологическими характеристиками, но имеют малую выходную мощность и непригодны для работы с электромеханическими и электронными  реле.

6.2. Описание  микропроцессорных устройств  РЗА

  Структурная схема.  Цифровые устройства РЗА различного назначения имеют много общего, а их структурные схемы очень схожи и представлены на рис. 6.1. Центральным узлом цифрового устройства является микропроцессор, который через свои устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами [12]. С помощью этих дополнительных узлов осуществляется сопряжение микропроцессора с внешними датчиками исходной информации, объектом управления, оператором и т. д.

В реальном устройстве РЗА может использоваться несколько микропроцессоров (МП), каждый из которых будет занят решением отдельного фрагмента общей задачи с целью обеспечения высокого быстродействия. Так, фирма ALSTOM, для этой цели использует один мощный МП, а фирма ABB использует 4-10 МП, работающих параллельно.

Основными узлами цифрового устройства РЗА являются: входные U1-U4 и выходные KL1-KLj преобразователи сигналов, тракт аналого-цифрового преобразования U6, U7, кнопки управления и ввода информации от оператора SB1, SB2, дисплей H для отображения информации и блок питания U5. Современные цифровые устройства, как правило, оснащаются и коммуникационным портом X1 для связи с другими устройствами.

Рис. 6.1. Структурная схема цифрового устройства защиты.

Основные функции вышеперечисленных узлов следующие:

Входные преобразователи обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей от внутренних цепей устройства. Одновременно, входные преобразователи осуществляют приведение контролируемых сигналов к единому виду (как правило, к напряжению) и нормированному уровню. Здесь же осуществляется предварительная частотная фильтрация входных сигналов перед их аналого-цифровым преобразованием. Одновременно принимаются меры по защите внутренних элементов устройства от воздействия помех и перенапряжений.  Различают преобразователи входных сигналов аналоговые (UЗ, U4) и логические (U1, U2). Первые стремятся обеспечить линейную (или нелинейную, но с известным