МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КОНТРОЛЛЕР СЕРИИ NPT

Полезная модель относится к области сбора информации и дистанционного управления территориально удаленными объектами, а именно для построения децентрализованных систем АСУ ТП и ССПИ в качестве устройства сбора, обработки аналоговой и дискретной информации о состоянии объекта, а также управления коммутационным оборудованием.
Из уровня техники известен многофункциональный беспроводной контролер ПМ №81359 опубл. 10.03.2009
Многофункциональный беспроводной контроллер содержит микропроцессор, обеспечивающий обработку полученной информации с внешних объектов, который обеспечивает перевод информации в цифровой код, запись в энергонезависимую память для хранения и подготовку ее для передачи по беспроводной связи, функцию установки интервала времени, по истечении которого вся информация автоматически передается на диспетчерский пункт. Микропроцессор осуществляет управление и контроль GSM/GPRS-модулем и радиомодулем, связанный с часами реального времени, энергонезависимой памятью для хранения информации, интерфейсом RS232, интерфейсом RS485 для подключения внешних устройств, GSM/GPRS-модулем с антенной для непрерывной двухсторонней связи с диспетчерским пунктом через Интернет, радиомодулем с антенной для соединения с удаленными на расстояние до 3 км внешними объектами через радиоканал, двумя узлами управления внешними объектами для реализации управления двумя внешними объектами, узлом согласования входных дискретных сигналов для получения информации о состоянии внешних объектов, в том числе с датчиков охранной сигнализации, с гальванически развязанным узлом преобразования тока в напряжение для подключения токовых датчиков с токами от 0 до 100 А, с резервным питанием для автономной работы, датчиком температуры и обогревателем для поддержки необходимой температуры в корпусе контроллера в зимнее время.
К недостаткам многофункциональных контроллеров подобного типа следует отнести:
1. Невозможность управления подключенными к контроллеру устройствами (коммутационными аппаратами) в ручном режиме через панель управления контроллера.
2. Невозможность дистанционного управления подключенными к контроллеру устройствами (коммутационными аппаратами) от АРМ диспетчера.
3 Невозможность питания контролера и от сети постоянного оперативного тока 220 вольт.
4 Невозможность сбора данных от цифровых трансфрматоров тока и напряжения.
Задачей полезной модели является создание многофункциональных контроллеров серии NPT.
Техническим результатом от использования разработанной модели является обеспечения надежности и универсальности разработанного устройства, возможности работы от источников питания с постоянным и переменным напряжением.
Надежность обеспечивается благодаря модульной структуре разработанного устройства:
1. Возможность обеспечения «горячего» резервирования каналов приема сигналов - при выдаче рабочим модулем сигнала неисправности данные на устройства верхнего уровня начинают поступать от резервного (исправного) модуля при этом на верхний уровень (например на АРМ диспетчера) будет выдан сигнал о неисправности.
2 Возможностью замены модулей без вывода контроллера из работы («горячая» замена модулей) - возможно оперативно заменить неисправный модуль.
Универсальность обеспечивается благодаря Модульной и масштабируемой структуре -
1. Это позволяет обеспечивать в составе одного контроллера необходимый набор каналов приема сигналов и сигналов телеуправления для разнообразных случаев применения
2. Поддержка программируемой логики дает возможность пользователю программировать контроллер под широкий круг задач.
3. Возможностью питания устройства как постоянныим так и переменным током.
Универсальность применения дополнительно обеспечивается подержкой всех протоколов семейств МЭК 61850, МЭК 60870-5-10х.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что многофункциональный контроллер серии NPT содержит микропроцессор, обеспечивающий обработку информации полученной с внешних объектов, перевод информации в цифровой код и связанный с энергонезависимой памятью для хранения информации. Микропроцессор связан с основным, и резервным сетевыми интерфейсами, которые передают информацию на устройства верхнего уровня. Микропроцессор также связан с оптическими портами для передачи/приема данных по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Микропроцессор связан с часами реального времени, синхронизируемыми с астрономическим временем по сигналу PPS, модулями приема сигналов с гальванически развязанными входами, модулями телеуправления, и сетевыми интерфейсами, которые предназначены для подключения к станционной информационной сети и способны работать в различных режимах резервирования (независимо, с переключением портов, в режиме сетевого моста, в режиме PRP и др.).
Оптические порты предназначены для подключения к ВОЛС. Микропроцессор связан с набором модулей приема сигналов и модулей телеуправления, которые позволяют гибко формировать необходимую структуру каналов приема сигналов и каналов управления коммутационными аппаратами.
Микропроцессор связан с панелью управления, которая позволяет управлять коммутационными аппаратами в ручном режиме.
Многофункциональный контроллер связан с источником питания, обеспечивающим работу контроллера при питании как от сети переменного тока, так и от сети постоянного тока.
1. Контроллеры серии NPT имеют универсальный ввод питания ~220 В/=220 В.
2. Контроллеры серии NPT нормально функционируют в диапазоне питающих напряжений от 100 до 375 вольт напряжения постоянного тока включительно и от 90 до 264 вольт постоянного тока включительно.
3. Потребляемая мощность при питании постоянным или переменным напряжением, - не более 100 ВТ.
Структурная схема многофункционального контроллера представлена на Рис.1,
1
где 1 - источник питания; 2 - основной сетевой интерфейс; 3 - резервный сетевой интерфейс; 4 - модули приема сигналов; микропроцессор - 5, часы реального времени - 6; модули телеуправления - 7; 8 и 8 - оптические порты; 9 - энергонезависимая память; (10, 11, 12, 13) интерфейсы RS-485; 14 - панель управления,
1
1
В многофункциональном контроллере структурная схема которого представлена на рисунке 1, содержащем микропроцессор (5), обеспечивающий обработку информации полученной от внешних объектов, перевод информации в цифровой код запись в энергонезависимую память для хранения (9) и подготовку ее для передачи на устройства верхнего уровня через сетевые интерфейсы (2), (3) и оптические порты (8,) (8). Микропроцессор связан с часами реального времени (6) синхронизируемыми с астрономическим временем по информационному каналу или по сигналу PPS, энергонезависимой памятью для хранения информации (9), модулями приема сигналов с гальванически развязанными входами (4), модулями телеуправления (7), с сетевыми интерфейсами основным и резервным (2), (3) для подключения к станционной информационной сети которые способны работать в различных режимах резервирования (независимо, с переключением портов, в режиме сетевого моста, в режиме PRP и др.), оптическими портами (8), (8), набором модулей ввода-вывода (4), (7) который позволяет гибко формировать необходимую структуру каналов приема сигналов и каналов управления коммутационными аппаратами, с источником питания (1) обеспечивющим работу контроллера при питании как от сети пременного тока, так и от сети постоянного оперативного тока 220 вольт.
Микропроцессор осуществляет обработку полученной информации от внешних объектов, перевод информации в цифровой код, запись ее в энергонезависимую память для хранения, ее подготовку и передачу на устройства верхнего уровня. Микропроцессор осуществляет прием команд телеуправления от верхнего уровня (например, от автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера) и управление устройствами нижнего уровня через модули телеуправления.
Микропроцессор обеспечивает логическую обработку и выдачу на устройства нижнего уровня команд вводимых оператором в ручном режиме управления коммутационными аппаратами. Микропроцессор постоянно отслеживает состояние модулей приема и обеспечивает выдачу сигнала неисправности в случае их отказа.
Часы реального времени предназначены для привязки к дате и времени информации, записываемой в энергонезависимую память, и информации передаваемой на верхний уровень (например, на АРМ диспетчера).
Многофункциональный контроллер выполнен с возможностью подключения к нему до 256 дискретных сигналов, до 96 нормированных аналоговых сигналов тока или напряжения, передачи до 128 команд управления.
Питание многофункционального беспроводного контроллера осуществляется от блока питания способного обеспечивать работу контроллера при питании как от сети пременного тока, так и от сети постоянного тока.
Многофункциональные контроллеры серии NPT выпускаются в вариантах исполнений
- NPT BAY;
- NPT micro RTU,
- NPT MU.
1
Сструктурная схема многофункционального контроллера исполнения NPT BAY представлена на Рис.1, где источник питания - (1), основной сетевой интерфейс - (2), резервный сетевой интерфейс - (3), модули приема (аналоговых сигналов, дискретных сигналов, нормализованных аналоговых сигналов) - (4), микропроцессор - (5), часы реального времени - (6), PPS - сигнал от приемника GPS, модули телеуправления - (7), оптический порты - (8, 8), энергонезависимая память - (9), интерфейс RS-485 - (10, 11, 12, 13), панель управления - 14.
Функции, выполняемые контроллерами присоединения исполнений
NPT BAY
- контроль положения коммутационных аппаратов;
- сбор информации о текущих аналоговых значениях параметров прямого измерения (от трансформаторов тока (ТТ), от трансформаторов напряжения (ТН));
- вычисление параметров режима по сигналам от ТТ и ТН;
- оперативная блокировка коммутационных аппаратов;
- телеуправление двухпозиционными объектами (ТУ) с предварительной выборкой управления и защитой отложных срабатываний;
- резервное управлениев случае неисправности или отсутствия верхнего уровня АСУ ТП;
- интеграция устройств МП РЗА, ПА и др. по цифровым протоколам обмена;
- сбор информации о состоянии двухпозиционных (и более) объектов (ТС) с точностью регистрации 1 мс;
- измерение нормированных аналоговых сигналов (-5…5 мА, 0…5 мА, 4…20 мА, 0…20 мА, 0…1 В, 0…5 В, 0…10 В и -10…10 В);
- непрерывное формирование архива событий;
- фильтрация дребезга ТС;
- автоматическая самодиагностика по всем каналам(ТС, ТИИ, ТИТ, ТУ) сотображением информации на элементах индикации устройства и передачей ее по информационным каналам;
- обмен данными с устройствами верхнего уровня режиме циклической, спорадической передачи или по запросам с использованием протокола МЭК 61850-8-1MMS или
МЭК 60870-5-104 по двум независимым каналам сети Ethernet;
- осциллографирование аварийных процессов;
- обеспечение функций резервирования посредством двух портов Ethernet для подключения к ЛВС
- Ручное управление коммутационными аппаратами через панель управления.
В многофункциональном контроллере исполнения «NPT micro RTU» по сравнению с контроллером присоединения исполнения «NPT BAY» отсутствует панель управления (14), что позволяет располагать контроллер в помещениях подстанции с более жесткими температурными условиями.
В функциях контроллера исполнения «NPT микро RTU» по сравнению с контроллером исполнения «NPT BAY», отсутствует возможность ручного управления коммутационными аппаратами.
На фиг 2 представлена структурная схема многофункционального контроллера исполнения «NPT MU», где источник питания - 1, основной сетевой интерфейс - 2, резервный сетевой интерфейс - 3, модули приема аналоговых сигналов от трансформаторов тока и трансформаторов нвпряжения - 4, микропроцессор - 5, порты приема данных от цифровых трансформаторов тока и цифровых трансформаторов напряжения - 16..
Функции, выполняемые многофункциональными контроллерами исполнения NPT MU:
- сбор данных от традиционных трансформаторов тока и напряженияи передачи собранных данных по протоколу МЭК 61850-9-2LE (Sampled Values) до контроллеров присоединений устройств РЗА, ПА и т.д.
- аналогово-цифровое преобразование данных от трансформаторов тока и напряжения, и передача преобразованных данных в стандартном протоколе МЭК 61850-9-2LE (Sampled Values).
- вычисление показателей качества электрической энергии с передачей данных по протоколу МЭК 61850-8-1 (MMS).
- Возможность интеграции NPT MU с другими устройствами, например, для дифференциальной защиты силового трансформатора совместно с цифровыми трансформаторами тока на высоком классе напряжения.