Микропроцессорные (цифровые) устройства РЗА. Проводные каналы связи. Особенности эксплуатации микропроцессорных защит

Лекция №6. Микропроцессорные (цифровые) устройства РЗА

Содержание

1.Основные характеристики микропроцессорных устройств 

2. Описание  микропроцессорных устройств  РЗА

3.Проводные каналы связи.

4. Особенности эксплуатации микропроцессорных защит 5.Помехозащищенность цифровых реле.

6. Испытания аппаратуры на помехозащищенность.

7. Использование цифровых реле в качестве элементов АСУ ТП.

8. Техническое обслуживание цифровых реле.

6.1 Основные характеристики микропроцессорных устройств 

Большинство фирм-производителей оборудования РЗА переходит 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 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 (вместо 0,80…0,85 у электромеханических реле), аппаратная погрешность - в пределах 2…5%, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1…0,5 В∙А (вместо 10…50 В∙А у электромеханических реле).

      ЦР требуется надежный источник питания. Практически независимо от числа реализуемых функций, цифровое устройство РЗ потребляет от сети оперативного тока мощность порядка 5…20 Вт.

        Собственное время срабатывания измерительных органов цифровых реле осталось практически таким же, как у их электромеханических аналогов.

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.

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 (МП), который через свои устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами. С помощью этих дополнительных узлов осуществляется сопряжение микропроцессора с внешними датчиками исходной информации, объектом управления и т. д.

В реальном устройстве РЗА может использоваться несколько 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 от 4 до 10 МП.

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,

·  блок питания U5.

·  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 U1-U4 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).

Аналоговые преобразователи входных сигналов (UЗ, U4) стремятся обеспечить линейную (или нелинейную, но с известным законом) передачу контролируемого сигнала во всем диапазоне его изменения.

Преобразователи логических сигналов U1, U2, наоборот, выполняют чувствительными только к узкой области диапазона возможного нахождения контролируемого сигнала.

Сигналы, контролируемые устройствами РЗА, имеют в общем случае разную физическую природу - токи, напряжения, температура и т. д. Чаще всего устройства РЗА работают с сигналами от источников переменного тока и напряжения, с традиционными номинальными уровнями: 5А, 100В. Такие уровни сигналов обеспечивают необходимую помехозащищенность, но совершенно неприемлемы для обработки в электронных схемах. При подключении микропроцессорных устройств к ТТ и ТН требуется