Блок автоматического включения резервного механизма бар1 базового шкафа комплекса технико-программных средств повышенной надежности


H02B1 - Щиты, подстанции и распределительные устройства для подвода и распределения электрической энергии (основные электрические элементы, их сборка, включая монтаж в кожухи или на основания, монтаж кожухов на них, см. в соответствующих подклассах, например трансформаторы H01F; переключатели и плавкие предохранители H01H; линейные соединители H01R; прокладка электрических кабелей или линий, или комбинированных оптических и электрических кабелей или линий, или других проводников для подвода или распределения электрической энергии H02G)

 

Полезная модель относится к области энергетики, электротехники и автоматики и может быть использована для построения автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами электростанций. Технический результат заключается в повышении надежности работы разработанного блока (БАР1) автоматического включения резервного механизма комплекса технико-программных средств повышенной надежности КТПС-ПН. В блоке на двух дополнительных микроконтроллерах реализована дублированная локальная сеть для передачи информации о состоянии блока, о состоянии входных и выходных сигналов блока на верхний уровень. В блоке предусмотрена активная и пассивная диагностика, обеспечивающая раннее выявление неисправности до отказа выполнения функции управления.

Область техники.

Полезная модель относится к области энергетики, электротехники и автоматики и может быть использована для построения автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами электростанций.

Уровень техники

В настоящее время известные шкафы в целом служат для размещения блоков дистанционного управления, формирования команд технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, логического преобразования сигналов, временных задержек, преобразования напряжения, обеспечивая внутришкафные соединения между блоками и кроссовыми клеммниками.

При этом блоки типа БАР устанавливаются в эти шкафы.

УКТС выполняет функции контроля технологических параметров и управления оборудованием технологических систем в соответствии с заданными в УКТС алгоритмами.

В аварийных условиях при формировании инициирующего события УКТС обеспечивает выдачу необходимых сигналов воздействия на механизмы и электроприводную арматуру технологических систем безопасности. Механизмы запускаются в определенной последовательности, закрытие/открытие арматуры происходит в соответствии с логикой работы технологических систем.

УКТС осуществляет управление оборудованием технологических систем электростанций атомных (АЭС) и тепловых (ТЭС).

В комплексах УКТС происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации шкафами УКТС-М, в которых размещены блоки автоматического включения резервного механизма БАР1-М.

Блоки автоматического включения резервного механизма (БАР1-М) предназначены для формирования команд автоматического включения резервного механизма, выдачи информации в управляющее логическое устройство (УЛУ2), управляющую вычислительную систему (УВС), в технологические защиты.

К недостаткам таких известных блоков следует отнести:

- отсутствие резервирования логической схемы;

- отсутствие возможности передачи информации по цифровым локальным сетям;

- отсутствие внутренней диагностики;

- низкую надежность комплектующих частей;

- высокое тепловыделение и, как следствие, необходимость установки вентиляторов в шкафу, где установлен блок;

- назначенный срок службы не более 10 лет;

- наработку на отказ не более 50000 ч.

Например, известен шкаф управления, содержащий вертикально ориентированный прямоугольный каркас, образованный скрепленными между собой вертикальными стойками и фронтальными балками, при этом шкаф выполнен с разделенными вертикальной перегородкой отсеками: присоединения кабелей и функциональной аппаратуры, последний из которых снабжен выдвижными модульными блоками, устанавливаемыми ярусами по всему объему отсека, при этом на каждом ярусе для каждого модульного блока закреплены направляющие, а каждый модульный блок снабжен направляющими для взаимодействия с направляющими соответствующего яруса и фиксатором требуемого положения в шкафу, обеспечивающим независимое выдвижение любого блока. При этом фиксатор положения блока содержит закрепленный на основании блока подпружиненный стержень, связанный с ручкой, установленной с возможностью перемещения в Г-образном отверстии, выполненном на лицевой панели блока, при этом на каждом ярусе установлены горизонтальные пластины с выполненными в них рядами отверстий для захода в них соответствующего подпружиненного фиксатора (см. патент на полезную модель RU 61471, 27.02.2007).

Известен многосекционный вставной модуль, содержащий функциональные блоки, соединенные посредством объединительной платы и защищенные корпусом, который разделен хотя бы на две секции, в каждую из которых установлены монтажные платы с присоединенными на контактных торцах электрическими соединителями, соединяемые с электрическими соединителями на объединительной плате и устанавливаемые параллельно боковой стенки корпуса, с противоположной стороны объединительной платы расположен стыковочный разъем, соединяемый с ответной частью стыковочного разъема объединительной платы соседней секции, при этом объединительные платы прикреплены к боковым стенкам корпуса, соседние секции соединены друг с другом посредством реек, расположенных на боковых стенках корпуса. При этом между объединительными платами соседних секций устанавливают экран, защищающий от электромагнитного излучения (см. патент на полезную модель RU 120310, 10.09.2012, F01K 7/02).

Раскрытие полезной модели

Технический результат заключается в повышении надежности работы разработанного блока (БАР1) автоматического включения резервного механизма комплекса технико-программных средств повышенной надежности КТПС-ПН.

Наличие новых элементов в заявленном блоке - два резервирующих друг друга микроконтроллера - обеспечивает технический результат - повышении надежности за счет того, что в блоке предусмотрена активная и пассивная диагностика, обеспечивающая раннее выявление неисправности до отказа выполнения функции управления. При этом микроконтроллеры объединены по входу и выходу монтажным «ИЛИ». Монтажное ИЛИ - это когда один вход подключается к двум микроконтроллерам через развязывающие диоды и выходы двух микроконтроллеров подключаются к одному выходу функционального блока через развязывающие диоды.

Заявленный технический результат достигается тем, что блок автоматического включения резервного механизма, шкафа базового ШБ КТПС-ПН для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанции, согласно полезной модели, содержит два резервирующих друг друга микроконтроллера чтения и предварительной обработки входных сигналов, формирования информационных сообщений и выработки выходных сигналов, объединенных по входу и выходу с функцией диагностирования узлов блока и контроля входных и выходных цепей, при этом микроконтроллеры объединены в блоке в дублирующую локальную сеть.

Кроме того, блок дополнительно может содержать контакты для подключения к цепям питания, локальной сети и клеммникам, может быть установлен в любую позицию второго и третьего крейтов шкафа унифицированного конструктивного исполнения, что также повышает надежность его работы.

Блок допускает выемку и установку его обратно в шкаф без отключения питания шкафа, что также повышает его надежность.

Новизна блока заключается в том, что он построен с дополнительных использованием двух микроконтроллеров.

Осуществление полезной модели

Заявленный блок автоматического включения резервного механизма (БАР1), размещаемый в шкафу базовом ШБ КТПС-ПН комплекса технико-программных средств повышенной надежности КТПС-ПН обеспечивает формирование команды на включение резервного механизма, выдачи информации на мнемосхему, в схему технологической сигнализации, а также сигнализации о готовности и срабатывании автоматического ввода резерва (АВР), обеспечения световой сигнализации выходных сигналов на лицевой панели и выдачи информации в локальную сеть функциональных блоков (ЛСФБ).

Блок формирует команду на включение резервного механизма при аварийном или ошибочном отключении рабочего механизма, запрещает работу АВР, формирует наличие световой сигнализации о готовности и срабатывании АВР.

Кроме того, блок обеспечивает

- формирование технологической сигнализации;

- сигнализацию о срабатывании АВР светодиодом лицевой панели блока;

- сигнализацию неисправности блока;

- выдачу информационных сигналов в соответствии с функциональной схемой, в цифровой форме в локальную сеть функциональных блоков (ЛСФБ) для передачи в периферийный контроллер;

- выдачу реквизитов (тип блока, заводской номер, дата изготовления, версия записанного в блок программного обеспечения, проектное место установки и адрес места установки в шкафу) в ЛСФБ для ввода в периферийный контроллер.

Блок выполнен в унифицированном конструктивном исполнении, в своей конструкции содержит контакты для подключения к цепям питания, локальной сети и клеммникам. Блок может быть установлен в любую позицию второго и третьего крейтов шкафа.

Блок БАР 1 входит в группу функциональных блоков шкафа базового ШБ КТПС-ПН и является составной частью комплекса технико-программных средств повышенной надежности, предназначенного для создания проектным путем систем автоматизированного управления и контроля технологическими процессами и передачи информации о состоянии технических средств шкафа и технологического оборудования в систему верхнего блочного или станционного уровня.

Срок службы заявленного устройства таким образом может быть достигнут не менее 30 лет и наработка на отказ не ниже 200000 ч.

Высокий показатель наработки на отказ блока БАР 1 достигается за счет частичного дублирования цепей внутри блока при использовании высоконадежных электронных компонентов. Кроме того, применяемые в блоке радиоэлектронные компоненты с низким энергопотреблением не требуют организации принудительной вентиляции шкафа, в котором блок установлен.

Таким образом, блок автоматического включения резервного механизма БАР1 имеет следующие возможности, отсутствующие у аналога, что крайне важно, поскольку к работоспособности оборудования, обеспечивающего технологический процесс, например, АЭС, предъявляются национальные и международные требования обеспечения безопасности.

Блок сохраняет выполнение всех функций при возникновении в нем одной любой неисправности за счет внутреннего дублирования в блоке.

Блок допускает выемку и установку его обратно в шкаф без отключения питания шкафа.

В блоке установлены два микроконтроллера резервирующие логическую схему блока.

В блоке на микроконтроллерах реализована дублированная локальная сеть для передачи информации о состоянии блока, о состоянии входных и выходных сигналов блока на верхний уровень.

В блоке предусмотрена активная и пассивная диагностика, обеспечивающая раннее выявление неисправности до отказа выполнения функции управления.

Выявление неисправности в блоке происходит в процессе активного и пассивного контроля элементов.

В пассивном контроле блок проверяет соответствие сигналов на выходе с сигналами, выработанными блоком в зависимости от совокупности входных сигналов. В пассивном контроле блок выявляет неисправности входных цепей с гальванической развязкой при наличии на входах активных сигналов.

Пассивная диагностика выходов проводится каждый раз после записи данных в регистры ключей.

Пассивная диагностика построена на сравнении данных, записанных в регистры ключей и информации, считанной с выходов блока. Задачи пассивной диагностики выходов (в приоритетном порядке):

- предотвратить выдачу ложного сигнала;

- определить есть ли ошибка записи данных в регистры ключей;

- определить есть ли неисправности в цепях управления регистрами ключей;

- определить есть ли короткие замыкания в нагрузках блока.

В активном контроле блок проверяет работоспособность цепей и узлов путем подачи кратковременных сигналов 0 или 1 на вход узла и считывания результата воздействия на выходе. Длительность тестовых сигналов (15100) мкс выбрана так, чтобы не вызвать ложного срабатывания исполнительных механизмов и ложной сигнализации.

Перед каждым считыванием входных сигналов проводится активная диагностика входов, состоящая из двух этапов:

1. микроконтроллер проверяет состояние выходов компараторов путем последовательной подачи «0» и «1».

2. микроконтроллер проверяет мультиплексоры входных сигналов и оптроны чередованием подачи логических «0» и «1», напряжения 0 В и 5 В.

Таким образом, активная диагностика входов проверяет мультиплексоры входных сигналов, транзисторы оптронов и компараторы.

В процессе активной диагностики выходов микроконтроллер поочередно открывает ключи. По цепям обратной связи проверяется как открытие, так и закрытие ключей. Активная диагностика выходов выявляет пробой ключа, короткое замыкание нагрузки блока, обрыв цепей обратной связи или короткое замыкание внутри канала, неисправность цепей управления ключом вне зависимости от состояния выходных сигналов.

Активная диагностика выходов во втором канале начинается после ее завершения в 1-м канале: ведущий микроконтроллер подает ведомому команду. Это позволяет разнести во времени активную диагностику выходов в каналах. При неисправности одного из каналов активная диагностика выходов не проводится.

Межканальный обмен информацией служит для:

- пассивной диагностики входов;

- пассивной и активной диагностики выходов;

- пересылки состояния триггеров и больших временных выдержек (используется при рестарте одного из контроллеров).

Если микроконтроллер более 200 мс не получает информацию от соседнего канала, то зажигается светодиод «Неисправность» на лицевой панели блока.

Каждый блок состоит из двух каналов. Между каналами производится информационный обмен по синхронному последовательному интерфейсу, который предполагает наличие одного ведущего и как минимум одного ведомого. Главное различие между ведущим и ведомым состоит в том, что ведущий генерирует синхроимпульсы, а ведомый - нет. Входы и выходы двух каналов блока объединены монтажными «ИЛИ». После подачи питания происходит инициализация микроконтроллеров обоих каналов блока, которые в момент запуска блокируют выходы ключей, каждый своего канала. Затем микроконтроллеры очищают регистры ключей и разрешают работу их выходов. Дальнейшая работа происходит в циклическом режиме в следующей последовательности:

- проверка входов

- считывание входов в ОЗУ

- вычисление реакций блока на входные сигналы

- периодические проверки - активная диагностика выходов

- вывод выходных сигналов в регистры ключей

- проверка выходных ключей

- обмен с соседним каналом и по локальной сети

Система диагностики также проверяет сторожевые таймеры и индикаторы на лицевой панели блока.

Пассивный контроль входов и выходов проводится раз в 1,5 мс. Активный контроль входов проводится один раз в 1,5 мс. Активный контроль выходов проводится раз в 12 часов. Индикаторы лицевой панели блока проверяются один раз в 5 с.

При появлении неисправности блок формирует:

- общий выходной сигнал Неисправность;

- сигнал на один из светодиодов Неисправность лицевой панели лока;

- мигающий сигнал на оба светодиода Неисправность в случае короткого замыкания в нагрузке.

После удаления короткого замыкания в цепи нагрузки сигналы неисправности снимаются. Длительность сигнала Неисправность - не менее 2 с.

Блок сохраняет работоспособность при отсутствии питающего напряжения +24 В.

Таким образом, технический результат достигается совокупностью существенных признаков полезной модели.

1. Блок автоматического включения резервного механизма шкафа базового комплекса технико-программных средств повышенной надежности для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанции, характеризующийся тем, что содержит два резервирующих друг друга микроконтроллера чтения и предварительной обработки входных сигналов, формирования информационных сообщений и выработки выходных сигналов, объединенных по входу и выходу с функцией диагностирования узлов блока и контроля входных и выходных цепей, при этом микроконтроллеры объединены в блоке в дублирующую локальную сеть.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что он содержит контакты для подключения к цепям питания, локальной сети и клеммникам.



 

Похожие патенты:

Шкаф унифицированный металлический настенный относится к электротехнике, в частности к шкафам для размещения аккумуляторов резервного питания, устройств электрической централизации, автоматической блокировки и переездной сигнализации.

Взрывозащищенный защитный изотермический термобокс с подогревом для оборудования относится к устройствам, предназначенным для стационарной защиты от воздействия внешних неблагоприятных климатических факторов: осадков, пониженной температуры, - контрольно-измерительных приборов и автоматики, предпочтительно, труб и элементов трубопроводов, преимущественно, в нефтегазовой, нефтедобывающей, химической и других отраслях промышленности.

Шкаф для соединения между собой сип проводов и силовых кабелей относится к области электротехники и может быть использована для обеспечения коммутации проводных, кабельных линий с оборудованием РЗиА, систем мониторинга или АСУ ТП и обеспечения нормального функционирования и подачи электропитания для датчиков, приборов и устройств технологической защиты силовых трансформаторов и реакторов.

Автономная система пожаротушения содержит полый корпус с отверстиями под проводку, дверцу, отличается от аналогов наличием материала, обладающего огнегасящими свойствами, прикрепленного с внутренней стороны щита электрического наружного.

Автономная система пожаротушения содержит полый корпус с отверстиями под проводку, дверцу, отличается от аналогов наличием материала, обладающего огнегасящими свойствами, прикрепленного с внутренней стороны щита электрического наружного.

Шкаф для соединения между собой сип проводов и силовых кабелей относится к области электротехники и может быть использована для обеспечения коммутации проводных, кабельных линий с оборудованием РЗиА, систем мониторинга или АСУ ТП и обеспечения нормального функционирования и подачи электропитания для датчиков, приборов и устройств технологической защиты силовых трансформаторов и реакторов.

Взрывозащищенный защитный изотермический термобокс с подогревом для оборудования относится к устройствам, предназначенным для стационарной защиты от воздействия внешних неблагоприятных климатических факторов: осадков, пониженной температуры, - контрольно-измерительных приборов и автоматики, предпочтительно, труб и элементов трубопроводов, преимущественно, в нефтегазовой, нефтедобывающей, химической и других отраслях промышленности.

Шкаф унифицированный металлический настенный относится к электротехнике, в частности к шкафам для размещения аккумуляторов резервного питания, устройств электрической централизации, автоматической блокировки и переездной сигнализации.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для повышения экономичности паросиловых установок

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и предназначено для повышения экономичности первых нерегулируемых ступеней паровых турбин с сопловым парораспределением

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и предназначено для повышения экономичности первых нерегулируемых ступеней паровых турбин с сопловым парораспределением
Наверх