Микропроцессорное релейное устройство центральной сигнализации

Микропроцессорное релейное устройство центральной сигнализации предназначено для установки на щитах управления, панелях, в шкафах в релейных залах и пультах управления электростанций и подстанций, а также на объектах газовой и нефтяной промышленности. Микропроцессорное релейное устройство центральной сигнализации содержит микропроцессорную систему, блок фиксации изменения напряжения и узел обмена. Указанный технический результат достигается введением гальванической развязки всех входов и выходов, что обеспечивает высокую помехозащищенность устройства, а высокое сопротивление и прочность изоляции всех входов и выходов повышает устойчивость устройства к перенапряжениям. Введение узла обмена позволило уменьшить габариты устройства при сохранении всех функций прототипа - регистрации, отображения, сигнализации и оперативной передачи информации. Устройство может использоваться на тяговых подстанциях метрополитена и электрофицированных железных дорог, на подстанциях промышленных предприятий, а также для организации сигнализации в системах управления технологическими процессами.

Полезная модель относится к электротехнике, микропроцессорной технике и системам сбора и визуального отображения информации об объекте контроля и может быть использована для установки на щитах управления, панелях, в шкафах в релейных залах и пультах управления электростанций и подстанций.

Известное релейное устройство для определения отклонений электрической величины [А.С (JP) H02H 3/44, 1/06 3-1888 БИ 7-48 11.01.91 г.], содержащее реле, схему, фиксирующую нормальную работу источника питания цепей управления или уменьшение его напряжения ниже определенного уровня, схему памяти (триггер), две схемы И, схему ИЛИ и два инвертора, обладает большими габаритами и невысокой надежностью, т.к. при отсутствии диагностики выход из строя любой из цифровых схем приведет к нарушению процесса измерения и формированию ошибочных результатов. Устройство обладает также ограниченными функциональными возможностями, т.к. определяет только изменение электрической величины.

Известная схема реле однополюсного замыкания на землю с возможностью контроля и проверки работы [A.C. (JP) H02Н 3/34, 3/05 3-18409 Б.И. N7-461 12.03.1991 г.], содержащая три блока, измеряющие сумму напряжений, блок, фиксирующий повышение напряжения, цепь отключения выключателей, состоящую из последовательно соединенных контактов, блок контроля, контакты выключателя, установленные в первичных трансформаторных обмотках, и устройство блокировки блока контроля также имеет большие габариты и обладает низкой надежностью за счет отсутствия диагностики входящих узлов и ограниченными функциональными возможностями, определяющими только измерением суммы напряжений двух фаз.

Наиболее близким техническим решением является устройство импульсной сигнализации - "Микропроцессорное релейное устройство импульсной сигнализации" [Патент RU 2195707 7 G08В 29/00, G01R 31/08 Б.И. 36 от 27.12.2002], содержащее блок контроля, блок фиксации изменения напряжения, микропроцессорную систему и четыре выключателя, включенные в первичные обмотки трансформатора.

Прототип также имеет большие габариты и обладает низкой помехозащищенностью.

Технический результат - повышение помехозащищенности устройства и уменьшение габаритов при сохранении всех функций прототипа - регистрации, отображения, сигнализации и оперативной передачи информации.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок фиксации изменения напряжения и микропроцессорную систему, вторая группа входов-выходов которой является входами-выходами для связи с ПЭВМ и АСУ, введен узел обмена, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы, группа выходов которой соединена с первой группой входов блока фиксации изменения напряжения, первая группа выходов которого соединена с группой входов узла обмена, вторая группа входов блока фиксации изменения напряжения является группой входов устройства, группа выходов которого является второй группой выходов блока фиксации изменения напряжения, вход микропроцессорной системы является входом квитирования.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства.

На фиг.2 - пример реализации блока фиксации изменения напряжения.

На фиг.3 - пример реализации узла обмена.

На фиг.4 - внешний вид и габариты прототипа и заявляемого устройства.

На фиг.1 - обозначены:

1 - микропроцессорная система;

2 - блок фиксации изменения напряжения;

3 - узел обмена;

4 - группа входов-выходов микропроцессорной системы для связи с ПЭВМ и АСУ;

5 - вход квитирования;

6 - группа входов для связи с объектами контроля;

7 - группа сигналов управления;

8 - группа сигналов последовательного обмена;

9 - группа сигналов информации;

10 - группа выходов сигналов обобщенной сигнализации и неисправности.

На фиг.2 обозначены:

11₁11_n - узлы фиксации изменения напряжения;

12₁12₃ - формирователи сигналов обобщенной сигнализации и неисправности;

13 - микросхема, например 74HC14D фирмы "РHI" или аналогичная;

14 - компаратор, например MC33164D-5 фирмы "ONS" или аналогичный;

1517 - цепи сигнала "Вызов";

18, 19 - цепи сигнала "Отказ";

R - резисторы, например RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;

С1 - конденсатор типа СС 1206 KRX7R9BN224 фирмы "Yageo" или аналогичный;

С2 - конденсатор типа СС 0805 KRX7R9BN102 фирмы "Yageo" или аналогичный;

С3 - конденсатор типа TAJB 335M016 фирмы "AVX" или аналогичный;

С4 - конденсатор типа СС 0805 KRX7R9BN102 фирмы "Yageo" или аналогичный;

D1D3 - сборка диодная BAV99 фирмы "PHI" или аналогичная;

D4 - Диод RL207 фирмы "DC Components" или аналогичный;

DV - Оптопара транзисторная TLP281GB фирмы "Toshiba" или аналогичная;

Т - Транзистор NDS7002A фирмы "Faichild" или аналогичный;

P1, P2 - Реле RT424F05 фирмы "Schrack" или аналогичные;

Р3 - Реле G6RL - 14-ASI24VDC фирмы "Schrack" или аналогичное;

V - напряжение питания +5 В.

На фиг.3 обозначены:

20 - регистр последовательного обмена MAX7315AUE фирмы "Maxim" или аналогичный.

На фиг.4 обозначены:

21 - прототип;

22 - заявляемое устройство.

Микропроцессорная система 1 может быть реализована аналогично приведенной в прототипе, в соответствии с [Н.Н.Чернобровов, В.А.Семенов "Релейная защита энергетических систем" 1998 г. стр.778. рис.22.4], причем центральный процессор должен быть реализован на микросхеме AT91SAM7S256-AU-001, для управления индикацией светодиодами на пульте управления устройства в микропроцессорной системе может использоваться микросхема MAX7315AUE или аналогичная. Входы-выходы 4 выходят из последовательных портов RS-232, RS-485 и USB (на рис.не показаны). Выходы 7 выходят из портов РА1, РА15 и РА16 центрального процессора.

Более подробная информация о работе микропроцессорной системы приведена там же на стр.778-783.

Микропроцессорное устройство центральной сигнализации содержит микропроцессорную систему 1, блок фиксации изменения напряжения 2 и узел обмена 3. Вторая группа входов-выходов 4 микропроцессорной системы 1 является входами-выходами для связи с ПЭВМ и АСУ. Группа входов-выходов 8 узла обмена 3 соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы 1, группа выходов 7 которой соединена с первой группой входов блока фиксации изменения напряжения 2, первая группа выходов 9 которого соединена с группой входов узла обмена 3, вторая группа входов 6 блока фиксации изменения напряжения 2 является группой входов устройства, группа выходов 10 которого является второй группой выходов блока фиксации изменения напряжения 2, вход 5 микропроцессорной системы 1 является входом квитирования.

В устройстве прием и индикация сигналов информации от объекта происходит следующим образом:

входные дискретные сигналы 6 постоянного, выпрямленного или переменного тока с номинальными значениями напряжения 220 В или 110 (100) В поступают через цепи RC и диодные сборки D на компараторы 14 узлов фиксации изменения напряжения 11₁11_n блока фиксации изменения напряжения 2.

На выходах 1 компараторов 14 формируются нормированные сигналы, которые через оптронные развязки DV по каналу 9 поступают на регистры последовательного обмена 20 узла обмена 3.

По сигналам управления (из группы сигналов 8) от микропроцессорной системы 1 информация из регистров 20 через канал последовательного обмена 8 поступает в микропроцессорную систему 1.

По результатам анализа входной информации центральный процессор формирует сигналы индикации, поступающие на пульт управления устройства в микропроцессорной системе 1 (на рисунке не показан), и, при необходимости, управляющие сигналы 7 для формирования сигналов 10 обобщенной сигнализации "Вызов" и неисправности "Отказ".

В устройстве осуществляется прием и обработка "местного" сигнала квитирования 5 от кнопки "Квит." на пульте управления, а также квитирование по последовательным каналам связи 4.

Микропроцессорная система 1 запоминает (регистрирует) не менее 4000 событий. В регистре микропроцессорной системы фиксируется тип событий и астрономическое время их наступления.

Устройство имеет 16 или 32 входа в группе входов 6 для подключения дискретных датчиков типа "потенциальный вход", при этом для каждого из входов задается тип датчика.

Микропроцессорная система производит программную регулировку выдержек времени на трогание и на возврат каждого входа, позволяет проводить дистанционный ввод и изменение параметров настройки устройства, связь по трем стандартным каналам RS232, RS485, USB и включение в АСУ в качестве подсистемы нижнего уровня.

Световая индикация позволяет отображать состояние дискретных входов и рабочее состояние (индикатор "Работа").

Фоновая диагностика устройства выполняется непрерывно в течение всего времени работы устройства, обеспечивая контроль его работоспособности.

При обнаружении неисправности устройства индикатор "Работа" на пульте управления начинает мигать и происходит возврат реле Р3 с формированием сигнала "Отказ"(18, 19) в блоке фиксации изменения напряжения 2.

Причина неисправности заносится в журнал событий устройства.

Устройство обеспечивает выдачу дискретного сигнала обобщенной сигнализации "Вызов" (1517) с помощью бистабильного реле P1, P2 с сохранением состояния при пропадании оперативного питания.

Таким образом, введение гальванической развязки всех входов и выходов, включая питание (на рисунке не показано), обеспечивает высокую помехозащищенность устройства, а высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов повышает устойчивость устройства к перенапряжениям. Введение узла обмена позволило уменьшить габариты устройства (см. фиг.4) при сохранении всех функций прототипа - регистрации, отображения, сигнализации и оперативной передачи информации.

Устройство сигнализации, содержащее блок фиксации изменения напряжения и микропроцессорную систему, вторая группа входов-выходов которой является входами-выходами для связи с ПЭВМ и АСУ, отличающееся тем, что в него введен узел обмена, группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов микропроцессорной системы, группа выходов которой соединена с первой группой входов блока фиксации изменения напряжения, первая группа выходов которого соединена с группой входов узла обмена, вторая группа входов блока фиксации изменения напряжения является группой входов устройства, группа выходов которого является второй группой выходов блока фиксации изменения напряжения, вход микропроцессорной системы является входом квитирования.