ШКАФ БАЗОВЫЙ ШБ КОМПЛЕКСА ТЕХНИКО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

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.
Например, устройство шкаф токовых сигналов УКТС-М унифицированного комплекса технических средств (УКТС), предназначенный для кроссировки входных и выходных цепей, а также для размещения и обеспечения условий функционирования служебных и функциональных блоков и источников питания в соответствии с их техническими характеристиками УКТС осуществляет управление оборудованием технологических систем АЭС. 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 обеспечивает проведение в режиме нормальной эксплуатации централизованное опробование защит (ЦОЗ) без выдачи управляющих команд, с целью выявления дефектов и отказов, не обнаруживаемых в ходе эксплуатации.
В комплексах УКТС происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации шкафами (токовых сигналов) УКТС-М.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является базовый шкаф КСО КТПС-ПН для сбора данных о состоянии технологического оборудования АЭС, состоящего из трех крейтов, один из которых служит для установки служебных блоков: источники питания, блок контроля напряжения, сетевые устройства, второй и третий служат для установки функциональных блоков, обеспечивающих сбор аналоговых сигналов - унифицированных сигналов постоянного тока и напряжения, сигналов от термопар и термопреобразователей сопротивления, а также сбор и выдачу дискретных сигналов, причем функциональные блоки имеют резервированную внутреннюю структуру преобразования входного сигнала и объединены локальной магистралью по стандарту RS-485, обеспечивающей возможность осуществления последовательного опроса функциональных блоков с циклом менее 20 мс, при этом в функциональные блоки встроены фильтры, обеспечивающие подавление синусоидальной помехи на частотах 50 и 60 Гц, при этом в аналоговых блоках применены гальваническая развязка в цифровых цепях и высокоточные измерительные АЦП, а линии связи шкафа от входов функциональных блоков до концентраторов дублированы полностью (см. патент на полезную модель RU 136608, 10.01.2014).
Базовый шкаф УКТС-М предназначен для размещения и обеспечения условий функционирования набора служебных и логических блоков УКТС-М: блоков дистанционного управления, технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, распределения унифицированного сигнала, стабилизаторов напряжения, монтажа между ответными частями разъемов блоков и кроссовыми клеммниками.
Шкаф УКТС-М обеспечивает:
- ввод аналоговых сигналов для их преобразования в дискретный сигнал;
- ввод дискретных сигналов о состоянии технологического оборудования или после алгоритмической обработки сигналов из соседних шкафов комплекса;
- вывод дискретных сигналов управления и сигнализации или передачу дискретных сигналов для дальнейшей алгоритмической обработки.
К недостаткам базового шкафа УКТС-М следует отнести:
- паяное поле ХВ и внутришкафная электропроводка;
- высокое тепловыделение и, как следствие, необходимость установки вентиляторов;
- винтовые зажимы на полях XT, требующие периодической протяжки;
- назначенный срок службы 10 лет;
- низкую надежность оборудования, наработка на отказ 50000 ч.
Технический результат заключается в повышении надежности работы разработанного и внедренного шкафа базового ШБ КТПС-ПН комплекса технико-программных средств повышенной надежности(КТПС-ПН), который явился дальнейшим развитием УКТС с применением новых технологий, новой элементной базы, прогрессивных технических решений.
2
2
Заявленный технический результат достигается в полезной модели следующим образом - устройство шкаф базовый ШБ КТПС-ПН для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанций, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит не менее трех дополнительных крейтов для установки блока контроля изоляции и наличия напряжения, блока контроля предохранителей и источников питания, которые на выходе каждого своего канала имеют разделительные диоды для параллельной работы двух источников на одну нагрузку и, по меньшей мере, одного дополнительного функционального блока унифицированного конструктивного исполнения и дополнительные виброустойчивые клеммники WAGO для внутренней и внешней коммутации для подключения жил кабелей и проводов сечением от 0,03 мм до 2,5 мм «под зажим».
Кроме того, жилы ленточного кабеля подключены к контактам плоского соединителя с проколом изоляции, в функциональных блоках внутренняя диагностика обеспечивает раннее выявление неисправности до отказа выполнения функции управления устройство содержит дублированную локальную сеть, в функциональных блоках активная и пассивная диагностика обеспечивает раннее выявление неисправности до отказа выполнения функции управления, функциональные блоки установлены с возможностью их выемки и установки в шкаф без отключения питания шкафа.
Шкаф базовый ШБ КТПС-ПН предназначен для размещения и обеспечения условий работы источников вторичного электропитания, служебных блоков и отказоустойчивых функциональных блоков КТПС-ПН с самодиагностикой; кроссировки внешних цепей; монтажа между соединителями блоков и кроссовыми клеммниками; для передачи информации от функциональных блоков по дублированной локальной сети в концентраторы с использованием интерфейса RS-422/RS-485. Информация о сформированных (принятых и выданных) сигналах передается посредством дублированной локальной сети RS-485 в систему верхнего блочного (станции) уровня через концентраторы.
В состав шкафа входят:
- крейт служебных блоков, для установки блоков КТПС-ПН:
- блока контроля изоляции и наличия напряжения БКИН, ПЮИЖ 3.080.001;
- блока контроля предохранителей БКП, ПЮИЖ 3.081.116;
- 2-х контроллеров периферийных ПК, ПЮИЖ 3.081.076-01;
- 2-х источников питания ГН-26-12, ПЮИЖ 2.087.000, (ПЮИЖ 2.087.000-02);
- 2-х источников питания ГН-26-24, ПЮИЖ 2.087.000-01, (ПЮИЖ 2.087.000-03);
- два крейта, для установки 36 функциональных блоков КТПС-ПН;
- коммутационное поле ХВ на 936 (26×36) контактов для монтажа проектных внутришкафных связей между функциональными блоками;
- 36 клеммных колодок XT по 48 (24×2) контактов для монтажа проектных внешних и внутришкафных проводных связей;
- 3 клеммные колодки XTN1…XTN3 для подключения потребителей к 10 секциям питания «+24 В»;
- 2 клеммные колодки XTN4, XTN5 по 48 (12×4) контактов для размножения 12 входных цепей на 3 направления;
- клеммная колодка XTN6 для подключения цепей вызывной сигнализации, цепей внешнего питания блока БКИН;
- 2 блока коммутационных XTS для подключения шкафа к ЛСПК по последовательному интерфейсу передачи данных RS-232/485;
панель предохранителей ПЮИЖ 6.639.004 для защиты от коротких зам- ыканий десяти секций питания «+24 В», выведенных на колодки XTN1…XTN3;
- светодиод «ОТКАЗ»;
- светодиод «ЗАЩИТА».
Шкаф базовый ШБ КТПС-ПН 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.
Назначенный срок службышкафа не менее 30 лет.
Наработка на отказ не ниже 450000 ч.
Высокий показатель наработки на отказ шкафа базового ШБ КТПС-ПН достигается за счет использования высоконадежных электронных компонентов, частичного дублирования цепей внутри функциональных блоков, полного дублирования сетей связи, отсутствия принудительного охлаждения.
Дополнительно шкаф базовый ШБКТПС-ПН имеет следующие возможности, отсутствующие у аналога.
2
2
2
2
В шкафу установлены оригинальные, высокой надежности и виброустойчивости клеммники WAGO для внутренней и внешней коммутации, позволяющие подключать жилы кабелей и проводов сечением от 0,08 мм до 2,5 мм (внешней - крепление «под зажим») и от 0,03 мм до 0,5 мм (внутренней - крепление «под зажим»),
С целью обеспечения надежного электрического соединения для подключения жил ленточного кабеля внутри шкафа к контактам плоского соединителя использован метод прокалывания изоляции.
Функциональные блоки шкафа сохраняют работоспособность при наличии одного отказа за счет внутреннего резервирования в блоке.
В шкафу источники питания на выходе каждого своего канала имеют разделительные диоды, обеспечивающие возможность параллельной работы двух источников на одну нагрузку.
В шкафу, в функциональных блоках имеется активная и пассивная диагностика, обеспечивающая раннее выявление неисправности до отказа выполнения функции управления.
Функциональные блоки шкафа допускают их выемку и установку обратно в шкаф без отключения питания шкафа.
В шкафу имеется дублированная локальная сеть.
При проектировании КТПС-ПН применены радиоэлектронные компоненты с низким энергопотреблением, обеспечивающие минимальное рассеяние электрической мощности, что позволило отказаться от принудительной вентиляции шкафа при полном заполнении функциональными блоками.
Шкаф сохраняет работоспособность в диапазоне температур +1…+45°C.
КТПС-ПН функционирует следующим образом:
Функциональные блоки, установленные в шкафах, обеспечивают ввод дискретных и аналоговых сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, алгоритмическую обработку принятых сигналов в соответствии с проектом и вывод дискретных сигналов управления и сигнализации или передачи их для алгоритмической обработки к другим шкафам КТПС-ПН данной подсистемы.
Технический результат в ШБ КТПС-ПН достигается совокупностью вышеперечисленных дополнительных возможностей.