Система и способ контроля параметров работы и условий эксплуатации УКРМ
SYSTEM AND METHOD OF MONITORING OPERATING PARAMETERS AND OPERATING CONDITIONS OF PF CORRECTION

Заявленная группа изобретений относится к системам, предназначенным для обеспечения безопасной и эффективной работы Цифрового Устройства Компенсации Реактивной Мощности (ЦУКРМ), в частности, для контроля параметров ее работы и эксплуатационных параметров оборудования УКРМ.
Из уровня техники известны устройства, предназначенные для работы УКРМ, включающие в себя микроконтроллер с блоком принятия решения (например, см. патент RU 86358 U1, опубл. 27.08.2009, патент RU 195195 U1, 17.01.2020, патент RU 144504 U1, 27.08.2014). Однако данные устройства не предполагают регистрации рабочих параметров УКРМ, эксплуатационных параметров и их анализа с целью предотвращения возможного возникновения различных штатных и внештатных ситуаций при несоответствии указанных параметров оптимальным при работе УКРМ.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, заключается в разработке системы, обеспечивающей непрерывный контроль рабочих параметров и условий эксплуатации УКРМ, включающий регистрацию и анализ рабочих параметров УКРМ, позволяющей повысить оперативность реагирования для предупреждения внештатных ситуаций и, как результат, исключения ошибок в работе УКРМ.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений, которая включает систему контроля параметров работы и условий эксплуатации УКРМ и способ непрерывного контроля рабочих параметров и условий эксплуатации УКРМ, является повышение надежности защиты работы УКРМ от повреждения важных рабочих узлов при возникновении нештатных ситуаций и обеспечение стабильной работы УКРМ с сохранением производительности на заданном уровне на протяжении всего процесса.
Указанный технический результат достигается за счет того, что система контроля параметров работы и условий эксплуатации (например, температуры, количества тока, проходящего через трансформатор тока, температуры и влажности окружающей среды) УКРМ содержит блок питания, управляющий микрокомпьютер, установленный в блоке питания, устройства для регистрации рабочих параметров УКРМ, устройство для регистрации эксплуатационных параметров УКРМ, прибор автоматического выключения питания УКРМ, установленный в блоке питания. Кроме того, УКРМ выполнен с возможностью передачи данных об эксплуатационных параметрах УКРМ и показателях ошибки работы УКРМ в интерфейс, а также содержит блок приема и сбора данных, обеспечивающий прием, обработку статистических данных работы УКРМ, информации о рабочих параметрах и эксплуатационных параметрах УКРМ, выполненный с возможностью передачи текущих значений эксплуатационных параметров УКРМ в интерфейс, а информации о рабочих параметрах УКРМ и статистических данных - в блок принятия решений для проведения анализа параметров работы УКРМ, статистических данных и принятия решения о дальнейших действиях, при этом блок принятия решений связан с интерфейсом для отправки информации о показателях ошибки работы УКРМ, исполнительный блок, связанный с блоком принятия решения для получения от него сигнала и служащий для передачи команды на микропроцессор о необходимости аварийного отключения УКРМ при несоответствии рабочих параметров УКРМ оптимальным для ее работы и блок запуска, связанный с блоком принятия решения для получения от него сигнала и выполненный с возможностью отправки команды микропроцессору о сохранении состояния прибора автоматического выключения и подачи электроэнергии при соответствии рабочих параметров УКРМ стандартным допустимым при работе УКРМ, прибор автоматического выключения питания УКРМ связан с микропроцессором, при этом, микропроцессор выполнен с возможностью управления прибором автоматического выключения питания УКРМ. Система позволяет регистрировать и контролировать такие параметры работы УКРМ, как: температура, количество тока трансформатора и эксплуатационные параметры УКРМ: температуру окружающей среды, влажность воздуха. В качестве устройства для регистрации рабочих параметров УКРМ и эксплуатационных параметров оборудования могут использоваться соответствующие датчики. Для контроля эксплуатационных параметров оборудования датчик температуры окружающей среды и влажности воздуха устанавливают в блоке питания, содержит микропроцессор с установленным на нем программным обеспечением. Система работает посредством программного обеспечения и содержит следующие блоки: блок приема и сбора данных, блок принятия решений, исполнительный блок, блок запуска выполнен с возможностью получения информации об эксплуатационных параметрах оборудования УКРМ с устройства для регистрации, расположенном в блоке питания, по проводной связи, а также получения информации о рабочих параметрах УКРМ с устройств регистрации. Таким образом, система позволяет осуществлять непрерывный контроль для чего блок приема и сбора данных принимает данные через заданные промежутки времени, собирающих зарегистрированные параметры с датчиков и формирующих статистические данные, через указанные промежутки времени, а также датчика, установленного в блоке питания, для передачи в последующие блоки для анализа и принятия решений. При этом система посредством блока приема и сбора данных позволяет отражать текущие эксплуатационные параметры работы УКРМ (температуру и влажность окружающей среды) в интерфейсе оператора/пользователя. Возможность непрерывного отображения регистрируемых системой эксплуатационных параметров, реализованная в системе, в интерфейсе, обеспечивает своевременное оповещение оператора, что позволяет оператору осуществлять непрерывный контроль и корректировку эксплуатационных параметров для поддержания оптимальных. Это позволяет не допустить перегрева оборудования УКРМ в случае повышения температуры окружающей среды и выход его из строя, а также не допустить повреждения оборудования вследствие его коррозии, обусловленной длительной повышенной влажностью воздуха окружающей среды. Таким образом, система позволяет достичь повышения надежности защиты работы УКРМ от повреждения важных рабочих узлов за счет повышения оперативности реагирования для принятия мер по предотвращению нештатных ситуаций.
Блок принятия решений содержит информацию о значениях параметров работы УКРМ (стандартные допустимые параметры), являющихся оптимальными для ее функционирования. Результат анализа направляется на интерфейс. Ошибка работы УКРМ является результатом неисправности конденсаторов и ведет к снижению производительности УКРМ. Возможность получения оператором показателей ошибки работы УКРМ позволяет осуществлять оперативный контроль за ошибкой работы УКРМ и принимать оперативные меры по их устранению, что обеспечивает стабильную работу УКРМ и сохранение ее производительности на заданном уровне на протяжении всего процесса эксплуатации. Кроме того, блок принятия решений выполнен с возможностью анализа параметров работы УКРМ путем сравнения текущих параметров работы УКРМ, полученных с блока приема данных с хранящимися стандартными допустимыми параметрами работы УКРМ и принятия решения об изменении или не изменении состояния прибора автоматического выключения питания УКРМ. Система позволяет при несоответствии регистрируемых датчиками параметров работы УКРМ стандартным допустимым параметрам при работе УКРМ передавать посредством блока принятия решения сигнала о необходимости завершения работы УКРМ на исполнительный блок. Таким образом, выполнен с возможностью осуществления управления прибором автоматического выключения питания УКРМ на основе полученных данных путем отправки исполнительным блоком команды о необходимости аварийного выключения УКРМ через микропроцессор, на прибор автоматического выключения при несоответствии рабочих регистрируемых параметров оптимальным. Возможность непрерывного контроля параметров работы УКРМ и ее автоматического выключения при несоответствии рабочих параметров УКРМ стандартным допустимым параметрам для работы УКРМ позволяет повысить надежность защиты работы УКРМ от повреждения важных рабочих узлов при возникновении нештатных ситуаций. Прибор автоматического выключения питания УКРМ связан с микропроцессором посредством проводной связи. В качестве прибора автоматического выключения могут использоваться транзисторы, реле и другие устройства для замыкания/размыкания электрической цепи. Система может осуществлять управление прибором автоматического выключения и включения слаботочными электрическими сигналами.
Для осуществления соединения для передачи данных между микрокомпьютерами может быть использован коммутатор. Блок питания также осуществляет функцию снабжения УКРМ электроэнергией и подключается к ней проводной связью.
Сущность изобретения поясняется фигурами 1, 2, на которых изображена общая схема работы системы (фиг. 1) и блок-схема последовательности операций, выполняемых программным обеспечением и иллюстрирующей общий вид примерного процесса информационного обмена между устройствами системы и УКРМой в варианте осуществления настоящего изобретения (фиг. 2).
На фигурах позициями 1-17 обозначены:
1 - УКРМ;
2 - датчик трансформатора тока;
3 - датчик температуры;
4 - датчик тока;
5 - микрокомпьютер;
6 - блок питания УКРМ;
7 - блок питания;
8 - датчик температуры окружающей среды и влажности;
9, 10 - IGBT транзистор;
11 - коммутатор,
12 - блок приема и сбора данных,
13 - блок принятия решений,
14 - исполнительный блок,
15 - микропроцессор,
16 - блок запуска,
17 - интерфейс.
Система работает следующим образом. В системе может содержаться n-ое количество УКРМ, имеющих аналогичный состав и укомплектованных одинаковым набором датчиков.
Способ непрерывного контроля рабочих параметров и условий эксплуатации УКРМ заключается в том, что датчики 3 и 4, встроенные в УКРМ, непрерывно осуществляют регистрацию потребления тока - параметры работы УКРМ. Микрокомпьютеры собирают данные сдатчиков 3 и 4. Каждые 10 секунд блок приема и сбора данных 12 осуществляет прием указанных данных по локальной вычислительной сети через коммутатор 11. Одновременно, датчик 8, расположенный в блоке питания 7, регистрирует температуру и влажность окружающей среды (эксплуатационные параметры УКРМ), при этом блок приема и сбора данных 12 принимает соответствующую информацию по проводной связи каждые 10 секунд. Блок приема и сбора данных 12 также с интервалом 10 секунд принимает статистические данные: производительность УКРМ, ошибку работы, отправляемые микрокомпьютерами 6 по локальной вычислительной сети через коммутатор 11. Поступившая в блок приема данных 12 информация обрабатывается, одновременно информация об эксплуатационных параметрах УКРМ опосредовано направляются на интерфейс 17, а статистические данные и информация о параметрах работы УКРМ отправляется на анализ в блок принятия решений 13. Блок принятия решений 13 анализирует полученные данные путем сравнения полученных с блока приема данных 12 о температуре, потреблении тока (параметрах работы УКРМ) с хранящимися в блоке принятия решений 13 стандартными допустимыми параметрами работы УКРМ, и данных о производительности УКРМ, ошибке работы - с хранящимися данными о допустимой ошибке работы, заданной оптимальной производительности. Результаты анализа статистических данных, а именно, вычисленная ошибка работы УКРМ направляется на интерфейс. На основании результатов анализа параметров работы УКРМ в блоке принятия решений 13 принимается решение об изменении или не изменении через исполнительный блок 14 состояния IGBT транзистора 9. При несоответствии регистрируемых датчиками параметров работы УКРМ стандартным допустимым параметрам при работе УКРМ, блок принятия решения 13 передает сигнал о необходимости завершения работы УКРМ на микропроцессор 15 через исполнительный блок 14. Микропроцессор 15 изменяет напряжение на выходе, в результате чего IGBT транзистор 9, расположенный в блоке питания 7, размыкает электрическую цепь, что приводит к аварийному отключению питания УКРМ. Если в результате анализа данных о параметрах работы УКРМ блок принятия решения 13 устанавливает, что параметры работы УКРМ являются допустимыми, то блок принятия решения направляет сигнал блоку запуска 16 для отправки команды микропроцессору 15, управляющему IGBT транзистором 9 о сохранении состояния IGBT транзистора (если он уже включен) и подачи электроэнергии через IGBT транзистор. При этом, получив команду блока запуска 16, микропроцессор 15 сохраняет управляющее напряжение на прежнем уровне, в результате чего не происходит размыкание электрической цепи IGBT транзистором 9 и продолжается подача электроэнергии к УКРМе (В случае, когда IGBT транзистор выключен, при этом регистрируемые параметры работы УКРМ являются допустимыми, то блок запуска отправляет сигнал на изменение состояние выходного напряжение для включения IGBT транзистора для подачи электроэнергии). Возможность осуществления системой непрерывного контроля рабочих параметров УКРМ и автоматического выключения питания УКРМ в случае несоответствия параметров работы УКРМ установленным позволяет повысить надежность защиты работы УКРМ и исключить возникновение нештатных ситуаций, при этом обеспечивается эффективная работа УКРМ. Контроль за температурой позволяет предотвратить их перегрев и, как следствие, выход из строя. Осуществление контроля за потреблением тока также позволяет исключить перегрев при потреблении тока выше установленного значения. Реализация изобретения также позволяет достичь повышения надежности защиты и энергоэффективности работы УКРМ от повреждения важных рабочих узлов за счет повышения оперативности реагирования для принятия мер по предотвращению нештатных ситуаций, возникающих в результате проведения процесса майнинга при повышенных влажности и температуре окружающей среды. Возможность оперативного реагирования для принятия мер по предотвращению нештатных ситуаций обусловлена непрерывным выводом системой текущих параметров температуры и влажности окружающей среды в интерфейс. Температура и влажность окружающей среды имеют большое значение. Повышение температуры окружающей среды может оказывать негативное влияние на процесс работы УКРМ, что может привести к перегреву оборудования УКРМ и его выходу из строя. Влажность также является одним из факторов, влияющих на работу УКРМ, поскольку работа УКРМ в помещении с повышенной влажностью приводит к стремительной коррозии железных деталей электротехнических устройств, что приводит к изнашиваемости и выходу из строя оборудования УКРМ, а работа УКРМ в помещении с пониженной влажностью приводит к перегреву, т.к. при понижении влажности снижается теплопроводность воздуха.