Полевой преобразователь дискретных сигналов

 

Полезная модель относится к электроэнергетике и может найти применение в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электрических подстанций, функционирующих в соответствии со стандартом МЭК 61850.

Технический результат - повышение надежности управления коммутационным оборудованием ОРУ по шине процесса цифровой подстанции.

Полевой преобразователь дискретных сигналов предназначен для связи коммутационного аппарата ОРУ с терминалами цифровой подстанции посредством GOOSE-сообщений в соответствии со стандартом МЭК 61850. Преобразователь содержит размещенные в герметичном корпусе (1) блок (2) вторичного питания, блок (3) цифровой обработки, к которому подключены модуль (4) дискретного ввода, предназначенный для подключения блок-контактов коммутационного аппарата, блок (5) управления электромагнитами коммутационного аппарата и два оптических сетевых порта (6), (7). Программируемый блок (3) цифровой обработки выполнен с возможностью поддержания протокола PRP стандарта МЭК 62439-3 в локальной дублированной сети, подключенной к указанным двум сетевым портам. В корпусе (1) преобразователя установлен встроенный термостат (8), а блок (2) вторичного питания снабжен входными клеммами (9) для подключения к цепям оперативного питания коммутационного аппарата. В выходных цепях блока (5) управления электромагнитами коммутационного аппарата установлены датчики (10) и (11) токов, которые подключены выходами к блоку (3) цифровой обработки, выполненному с возможностью диагностики состояния привода коммутационного аппарата. 2 з.п.ф., 1 ил.

Область техники

Полезная модель относится к электроэнергетике и может найти применение в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электрических подстанций, функционирующих в соответствии со стандартом МЭК 61850.

Уровень техники

Полевой преобразователь предназначен для обеспечения информационного взаимодействия микропроцессорных (МП) терминалов подстанции (релейной защиты, противоаварийной автоматики, управления и др.) с коммутационными аппаратами подстанции (выключателями, разъединителями, заземляющими ножами) наружной установки номинальным напряжением 110-220 кВ с помощью GOOSE-сообщений (Generic Object Orienter Substation Event - служба «мгновенной» передачи сообщений) в соответствии со стандартом МЭК 61850.

Известно устройство аналогичного назначения - преобразователь сигналов Brick производства General Electric Company, США [Дэвид Макгинн, Мачек Горач, Джордж Карденас «Снижение количества традиционных местных связей на высоковольтных подстанциях с использованием системы шины процесса согласно стандарту МЭК 61850». Международная научно-техническая конференция «Современные направления развития релейной защиты и автоматики энергосистем». Сборник докладов. Москва, 7-10 сентября 2009].

Недостаток преобразователя сигналов Brick, выбранного в качестве прототипа, состоит в следующем. Его минимальная рабочая температура, согласно инструкции по эксплуатации, составляет -40°С. Абсолютная минимальная температура во многих регионах России может составлять -50°С и ниже. Кроме того, в преобразователе Brick отсутствует поддержка протокола PRP (Parallel Redundancy Protocol - протокол управления трафиком в дублированной сети, в соответствии с МЭК 62439-3, раздел 4), а сетевой интерфейс данного устройства не резервирован.

В результате прототип не обеспечивает необходимую надежность управления коммутационными аппаратами ОРУ, расположенного в районах с умеренно холодным климатом.

Предметом полезной модели является полевой преобразователь дискретных сигналов для связи коммутационного аппарата ОРУ с терминалами цифровой подстанции посредством GOOSE-сообщений в соответствии со стандартом МЭК 61850, содержащий размещенные в герметичном корпусе блок вторичного питания, блок цифровой обработки, к которому подключены модуль дискретного ввода, предназначенный для подключения блок-контактов коммутационного аппарата, блок управления электромагнитами коммутационного аппарата и два оптических сетевых порта, при этом блок цифровой обработки выполнен с возможностью поддержания протокола PRP стандарта МЭК 62439-3 в локальной дублированной сети, подключенной к указанным двум сетевым портам.

Это повышает надежность управления коммутационным оборудованием ОРУ по шине процесса цифровой подстанции.

Одно развитие полезной модели состоит в том, что в его корпусе установлен встроенный термостат, а блок вторичного питания снабжен входными клеммами для подключения к цепям оперативного питания коммутационного аппарата.

Это позволяет размещать полевой преобразователь, подключенный к шине процесса цифровой подстанции, непосредственно в шкафу наружной установки коммутационного аппарата ОРУ, расположенного в районах с умеренно холодным климатом (большая часть территории России) и, тем самым, исключить необходимость прокладки по территории ОРУ контрольных кабелей к приводу коммутационного аппарата.

Другое развитие полезной модели состоит в том, что в выходных цепях блока управления электромагнитами коммутационного аппарата установлены датчики тока, подключенные выходами к блоку цифровой обработки, выполненному с возможностью диагностики состояния привода коммутационного аппарата.

Это увеличивает информативность данных, выдаваемых полевым преобразователем на шину процесса цифровой подстанции.

Осуществление полезной модели с учетом ее развитий

На чертеже приведена схема устройства.

На схеме показаны размещенные в герметичном корпусе 1 блок 2 вторичного питания, программируемый блок 3 цифровой обработки, к которому подключены модуль 4 дискретного ввода, блок 5 управления электромагнитами коммутационного аппарата и два оптических сетевых порта 6, 7. Блок 3 выполнен с возможностью поддержания протокола PRP стандарта МЭК 62439-3 в дублированной сети, подключенной к указанным сетевым портам.

В корпусе 1 установлен встроенный термостат 8, а блок 2 вторичного питания снабжен входными клеммами 9 для подключения к цепям оперативного питания коммутационного аппарата. В выходных цепях блока 5 управления электромагнитами коммутационного аппарата установлены датчики 10 и 11 тока, выходы которых подключены к блоку 3 цифровой обработки. Блок 3 выполнен с возможностью диагностики состояния привода коммутационного аппарата по токам электромагнитов, измеряемых датчиками 10 и 11 и замыканиям блок-контактов, подключенных к входам модуля 4.

Преобразователь устанавливается в шкафу коммутационного аппарата ОРУ. Клеммы 9 подключаются к оперативному питанию шкафа. Выходные цепи блока 5, в которых установлены датчики 10 и 11, подключаются к электромагнитам привода коммутационного аппарата, а входы блока 4 - к его блок-контактам. Сетевые порты 6 и 7 подключаются к дублированной локальной цифровой сети, связанной с микропроцессорными терминалами подстанции (терминалами релейной защиты, противоаварийной автоматики и др.).

Для удобства эксплуатации полевой преобразователь, показанный на чертеже, снабжен служебным интерфейсом 12 типа USB 2.0, посредством которого осуществляется конфигурирование устройства, и блоком 13 индикации состояния и основных режимов преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

Термостат 8 осуществляет холодный старт при температуре от -55°С и автоматически поддерживает в герметичном корпусе 1 температуру выше - 40°С при атмосферной температуре от - 70 до 55°С.

Блок 3 управляет портами 6 и 7, поддерживая протокол PRP стандарта МЭК 62439-3 в дублированной локальной сети, подключенной к указанным двум сетевым портам, которая функционирует в качестве шины процесса цифровой подстанции в соответствии со стандартом МЭК 61850. Шина процесса обеспечивает цифровую передачу аналоговой и дискретной информации, а также команд управления между оборудованием уровня присоединения подстанции (к такому оборудованию относятся, в частности, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, коммутационные аппараты, подключенные посредством полевых преобразователей, и др.) и МП-устройствами подстанции (терминалами релейной защиты и автоматики, противоаварийной автоматики, управления и т.д.).

Поддержка протокола PRP включает дублирование информационного обмена через порты 6, 7 и резервирование трафика с нулевым временем восстановления после отказа.

Получая по локальной сети через порты 6 и 7 соответствующие команды в виде GOOSE-сообщений, блок 3 управляет блоком 5 и через него электромагнитами включения и отключения привода коммутационного аппарата, в шкафу которого установлен полевой преобразователь.Через блок 4 в блок 3 поступают сигналы о замыкании и размыкании блок-контактов коммутационного аппарата. Выполненные команды включения и отключения фиксируются в выделенной области памяти (в «архиве») блока 3 и используются для ресурсного и диагностического контроля коммутационного аппарата. При этом могут контролироваться длительности циклов включения-отключения, отключения-включения, время последнего включения, время последнего отключения, длительность завода пружин и производится подсчет общего количества выполненных коммутаций.

Сигналы с выходов датчиков 10 и 11 используются блоком 3 для диагностики состояния привода коммутационного аппарата, включая:

- контроль превышения максимальной величины тока управления.

- контроль временных характеристик кривой тока управления для диагностики электромагнитов включения и отключения.

1. Полевой преобразователь дискретных сигналов для связи коммутационного аппарата открытого распределительного устройства с терминалами цифровой подстанции посредством GOOSE-сообщений в соответствии со стандартом МЭК 61850, содержащий размещенные в герметичном корпусе блок вторичного питания, блок цифровой обработки, к которому подключены модуль дискретного ввода, предназначенный для подключения блок-контактов коммутационного аппарата, блок управления электромагнитами коммутационного аппарата и два оптических сетевых порта, при этом блок цифровой обработки выполнен с возможностью поддержания протокола PRP стандарта МЭК 62439-3 в локальной дублированной сети, подключенной к указанным двум сетевым портам.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в его корпусе установлен встроенный термостат, а блок вторичного питания снабжен входными клеммами для подключения к цепям оперативного питания коммутационного аппарата.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в выходных цепях блока управления электромагнитами коммутационного аппарата установлены датчики тока, подключенные выходами к блоку цифровой обработки, выполненному с возможностью диагностики состояния привода коммутационного аппарата.



 

Похожие патенты:

Шкаф комплектных распределительных устройств (кру) наружной установки относится к области электроэнергетики и электротехники. Полезная модель предназначена для приема, распределения и передачи электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6-10 кВ.

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано для оказания экстренной медицинской помощи пострадавшим
Наверх