ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

Полезная модель относится к области энергетической электроники и может быть использована для автоматизации управления технологическим процессом электрических подстанций.
Известна система контроля и управления температурным режимом на подстанциях [1], содержащая электрические нагревательные элементы, предназначенные для обогрева защищаемых объектов подстанций, датчики температуры, установленные в непосредственной близости от электрических нагревательных элементов, и датчики температуры, которые находятся в тепловом контакте с окружающей средой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит станции управления электрообогревом подстанций, систему телемеханики и аварийной сигнализации, диспетчерский пункт, нагревательные элементы установлены в виде контура электрообогрева, питание которого осуществляется с помощью силовых цепей, посредством автоматических выключателей и магнитных пускателей от шин собственных нужд подстанций, датчики температуры являются одновременно датчиками температурного контроля, связанными посредством контрольных цепей с упомянутыми станциями управления электрообогрева подстанций, оснащенными защитно-отключающими блоками, подключенными к системе телемеханики и аварийной сигнализации, причем каждая соединенная с регулирующим органом подстанций станция управления электрообогревом подстанций, в свою очередь, связана с диспетчерским пунктом.
Недостатком этой системы является то, что она только обеспечивает контроль и управление температурным режимом на подстанциях.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является система, содержащая [2] порт WESMAINT, порт дисплея D25, порты IED, два последовательных порта связи RS-232/485, два последовательных порта связи RS-232/485 или каналы Ethernet (модуль ХСОМ), вход программы единого времени (UTC), выход системного отказа, радиотрансляционный выход, цифровой вспомогательный выход общего назначения, блок DDSP (аналоговый интерфейс переменного тока), блок расширения памяти, цифровые входные блоки, цифровой входной блок, аналоговые входные блоки переменного тока, аналоговый входной блоки постоянного тока,
Недостатком этой системы является высокая трудоемкость при конфигурировании основных функций и малая адаптация к другим объектам, находящимся на территории РФ.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение трудоемкости при конфигурировании основных функций, и обеспечение возможности адаптации к другим объектам, находящимся на территории РФ.
Технический результат достигается тем, что в подсистему управления технологическим процессом (УТП), содержащую блок IED обмена данными, блок истинного времени (UTC), вход которого соединен с входом сигналов точного времени подсистемы, блок D25K выдачи команд управления коммутационными аппаратами (КА) подсистемы, выходы которого соединены с соответствующими выходами команд управления и блокировки подсистемы и блок ХСОМ приема и передачи информации, входы и выходы которого соединены с соответствующими входами и выходами подсистемы дополнительно введены блок сбора аналоговой информации, блок сбора дискретной информации, блок выделения достоверной входной информации, блок сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками), блок автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей, блок формирования команд/ блокировки управления, блок логической обработки сигналов, блок диагностики работоспособности подсистемы и операторская панель, вход/выход которой соединен с входом/выходом блока IED обмена данными, выход которого соединен с вторым входом блока логической обработки сигналов, первый вход которого соединен с вторыми входами блока IED обмена данными, блока ХСОМ приема и передачи информации и выходом блока сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками), вход которого соединен с первыми входами блока IED обмена данными, блока ХСОМ приема и передачи информации, пятым входом блока ХСОМ приема и передачи информации, четвертым входом блока логической обработки сигналов, входом блока автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей и выходом блока выделения достоверной входной информации, вход которого соединен с выходом блока истинного времени (UTC), первый вход которого соединен с выходом блока сбора аналоговой информации, соответствующие входы которого соединены с соответствующими входами токов и напряжений подсистемы, соответствующие входы сигналов положения коммутационных аппаратов которой соединены с соответствующими входами блока сбора дискретной информации, выход которого соединен с вторым входом блока истинного времени (UTC), третий вход блока IED обмена данными соединен с первым выходом блока автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей, второй выход которого соединен с четвертым входом блока ХСОМ приема и передачи информации, первый выход которого соединен с третьим входом блока логической обработки сигналов, пятый вход которого соединен с вторым выходом блока ХСОМ приема и передачи информации, а выход - с входом блока формирования команд/ блокировки управления, выход которого соединен с входом блока D25K выдачи команд управления, выход блока диагностики работоспособности подсистемы соединен с третьим входом блока ХСОМ приема и передачи информации, причем, блок ХСОМ приема и передачи информации содержит блок передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы), блок обмена информации внутри системы и блок приема команд управления от автоматизированных рабочих мест системы, вход которого соединен с шестым входом блока ХСОМ приема и передачи информации, а выход - с вторым выходом блока ХСОМ приема и передачи информации, первый выход которого соединен с выходом блока обмена информации внутри системы, вход которого соединен с пятым входом блока ХСОМ приема и передачи информации, а вход/выход - с входом/выходом блока ХСОМ приема и передачи информации, третий выход которого соединен с выходом блока передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы), одноименные входы которого соединены с одноименными входами блока ХСОМ приема и передачи информации, причем блок истинного времени (UTC) содержит блок присвоения меток времени и блок синхронизации времени, вход которого соединен с третьим входом блока истинного времени (UTC), a выход - с входом блока присвоения меток времени, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока истинного времени (UTC), выход которого соединен с выходом блока присвоения меток времени.
Введение указанных дополнительных элементов и последовательности их соединения позволяет повысить надежность и обеспечить возможность оперативного изменения конфигурации. В других известных технических решениях отсутствуют подобные признаки в их совокупности, что приводит к положительному эффекту, так как исключая любой из элементов, или нарушая порядок их соединения, невозможно достичь указанного технического результата.
На фиг.1 - представлена блок-схема подсистемы.
На фиг.2 - представлена схема блока ХСОМ приема и передачи информации.
На фиг.3 - представлена схема блока истинного времени (UTC).
Подсистема содержит (фиг.1) блок 1 сбора аналоговой информации, блок 2 сбора дискретной информации, блок 3 истинного времени (UTC), блок 4 выделения достоверной входной информации, блок 5 сравнения значений с аврийно-предупредительными сигналами, блок 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей, блок 7 ХСОМ приема и передачи информации, блок 8 IED обмена данными, блок 9 формирования команд блокировки управления, блок 10 логической обработки сигналов, блок 11 выдачи команд управления коммутационными аппаратами (КА) подсистемы и команд блокировки местного управления, операторская панель 12, блок 13 диагностики работоспособности системы. Блок 7 ХСОМ приема и передачи информации (фиг.2) содержит блок 14 передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы), блок 15 обмена информации внутри системы и блок 16 приема команд управления от автоматизированных рабочих мест системы. Блок 3 истинного времени (UTC) (фиг.3) содержит блок 17 синхронизации времени и блок 18 присвоения меток времени. Подсистема связана с другими подсистемами с помощью локальной вычислительной системы 19.
Подсистема содержит (фиг.1, 2, 3) содержит блок 8 IED обмена данными, блок 3 истинного времени (UTC), вход которого соединен с входом сигналов точного времени подсистемы, блок 11 D25K выдачи команд управления, выходы которого соединены с соответствующими выходами команд управления и блокировки подсистемы и блок 7 ХСОМ приема и передачи информации, входы и выходы которого соединены с соответствующими входами и выходами подсистемы, блок 1 сбора аналоговой информации, блок 2 сбора дискретной информации, блок 4 выделения достоверной входной информации, блок 5 сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками), блок 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей, блок 9 формирования команд/ блокировки управления, блок 10 логической обработки сигналов, блок 13 диагностики работоспособности подсистемы и операторская панель 12, вход/выход которой соединен с входом/выходом блока 8 IED обмена данными, выход которого соединен с вторым входом блока 10 логической обработки сигналов, первый вход которого соединен с вторыми входами блока 8 IED обмена данными, блока 7 ХСОМ приема и передачи информации и выходом блока 5 сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками), вход которого соединен с первыми входами блока 8 IED обмена данными, блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, пятым входом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, четвертым входом блока 10 логической обработки сигналов, входом блока 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей и выходом блока 4 выделения достоверной входной информации, вход которого соединен с выходом блока 3 истинного времени (UTC), первый вход которого соединен с выходом блока 1 сбора аналоговой информации, соответствующие входы которого соединены с соответствующими входами токов и напряжений подсистемы, соответствующие входы сигналов положения коммутационных аппаратов которой соединены с соответствующими входами блока 2 сбора дискретной информации, выход которого соединен с вторым входом блока 3 истинного времени (UTC), третий вход блока 8 IED обмена данными соединен с первым выходом блока 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей, второй выход которого соединен с четвертым входом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, первый выход которого соединен с третьим входом блока 10 логической обработки сигналов, пятый вход которого соединен с вторым выходом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, а выход - с входом блока 9 формирования команд/ блокировки управления, выход которого соединен с входом блока 11 D25K выдачи команд управления, выход блока 13 диагностики работоспособности подсистемы соединен с третьим входом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, причем, блок 7 ХСОМ приема и передачи информации содержит блок 14 передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы), блок 15 обмена информации внутри системы и блок 16 приема команд управления от автоматизированных рабочих мест системы, вход которого соединен с шестым входом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, а выход - с вторым выходом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, первый выход которого соединен с выходом блока 15 обмена информации внутри системы, вход которого соединен с пятым входом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, а вход/выход - с входом/выходом блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, третий выход которого соединен с выходом 14 блока передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы), одноименные входы которого соединены с одноименными входами блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, причем блок 3 истинного времени (UTC) содержит блок 18 присвоения меток времени и блок 17 синхронизации времени, вход которого соединен с третьим входом блока 3 истинного времени (UTC), а выход - с входом блока 18 присвоения меток времени, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока 3 истинного времени (UTC), выход которого соединен с выходом блока 18 присвоения меток времени.
Подсистема работает следующим образом.
Блок 1 сбора аналоговой информации осуществляет измерения значений параметров токов и напряжений, получаемых от измерительных трансформаторов РУ на входе подсистемы, производится оцифровка сигналов АЦП (DSP процессором), которые с выхода выдаются на первый вход блока 3 истинного времени (UTC).
Обработка сигналов производится и дальнейшие манипуляции осуществляются с сигналами в цифровом виде.
В блоке 2 сбора дискретной информации осуществляется сбор дискретных сигналов, которые поступают от коммутационных аппаратов на входы подсистемы. Информация об их положении, о возникших неисправностях, о положении реле контроля блокировки оцифровывается АЦП и далее поступает на второй вход блока 3 истинного времени (UTC).
Блок 17 синхронизации времени (Фиг.3) получает сигналы от внешнего приемника сигналов точного времени и передает сигналы точного времени в блок 18 присвоения меток времени событиям, в котором присваиваются метки времени всем полученным сигналам. С выхода блока 3 истинного времени (UTC) информация поступает на вход блока 4 выделения достоверной входной информации.
В блоке 4 выделения достоверной входной информации производится контроль входящей информации, устранение «дребезга» сигналов телесигнализации (ТС), вводится апертура измеряемых/вычисляемых величин. Кроме самодиагностики устройств, при первичной обработке информации производится проверка достоверности входных аналоговых сигналов. С этой целью используются программные способы проверки и обеспечения достоверности. Алгоритм проверки программно-аппаратным способом заключается в следующем. Производится проверка наличия/отсутствия тока при разомкнутой/замкнутой электрической цепи. Если есть наличие тока при разомкнутой цепи, или отсутствие тока при замкнутой цепи, то информация считается не достоверной и с выхода блок не выдается. Сигналы о положении коммутационных аппаратов (КА) проверяются на достоверность программно-аппаратным способом путем введения двух сигналов от одного КА: «включен» и «отключен», получаемых с помощью нормально замкнутого и нормально разомкнутого контакта, отнесенных к одному состоянию КА (при одновременном появлении двух одинаковых сигналов, сигнал положения КА считается недостоверным) и информация с выхода блок не выдается. Если в результате проверки информация о токах, напряжениях и положениях КА окажется достоверной, то она с выхода блока выдается на вход блока 5 сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками), блока 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей, на первый вход блока 8 IED обмена данными, первый и пятый входы блока 7 ХСОМ приема и передачи информации и четвертый вход блока 10 логической обработки сигналов.
В блоке 5 сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками) в ходе первичной обработки информации выполняется сравнение с предупредительными и аварийными пределами (уставками), установленными заранее. В случае выхода оцифрованных в блоке 1 сбора аналоговой информации аналоговых сигналов токов и/или напряжений за заранее заданные пределы формируется предупредительное сообщение, передаваемое на вторые входы блока 8 IED обмена данными и блока 7 ХСОМ приема и передачи информации.
В блоке 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей осуществляется в соответствии с заранее заданной программой:
- масштабирование (вычисление реальных значений физических величин в именованных единицах с учетом коэффициентов трансформации тока-тока (ТТ), тока-напряжения (ТН));
- вычисление расчетных величин (линейные напряжения по фазным, 3Uo, вычисление мощности, cos φ и т.д.);
- вычисление количества электроэнергии, для осуществления технического учета электроэнергии.
Вычисленные характеристики поступают на третий вход блока 8 IED обмена данными и четвертый вход блока 7 ХСОМ приема и передачи информации.
Блок 8 IED обмена данными по результатам анализа полученной на входы информации осуществляет обмен с операторской панелью и блоком 10 логической обработки сигналов для управления и отображения текущего состояния коммутационного оборудования объекта.
В блоке 10 логической обработки сигналов согласно заложенным алгоритмам, на основании принимаемой от блоков 8 IED обмена данными, блока 7 ХСОМ приема и передачи информации, 5 сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками) и 4 выделения достоверной входной информации формирует разрешающие или запрещающие сигналы на управление КА, которые поступают на вход блока 9 формирования команд/ блокировки управления.
Блок 9 формирования команд/ блокировки управления обрабатывает поступающую информацию и, согласно заданного аппаратно-программного алгоритма, выдает команды блокировки (как программные, так и физические) на запрет команд управления, исполнение которых может привести к аварии на распределительном устройстве (РУ). Либо формируется дозирующее воздействие на исполнительные механизмы КА блока 11 D25K выдачи команд управления.
Блок 11 D25K выдачи команд на основании сигналов сформированных блоком 9 формирования команд/ блокировки управления формирует и выдает команды управления на исполнительные механизмы КА.
Блок 7 ХСОМ приема и передачи информации содержит блок 14 передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы), блок 15 обмена информации внутри системы и блок 16 приема команд управления от автоматизированных рабочих мест системы, которые выполняют следующие функции.
Блок 14 передачи информации на автоматизированные рабочие места (АРМы) подсистемы. Этот блок на основе полученной информации от блоков 4 выделения достоверной входной информации, 5 сравнения значений с предупредительными и аварийными пределами (уставками), 6 автоматического вычисления усредненных и интегральных показателей и 13 диагностики работоспособности подсистемы, передает информацию о состоянии технологического процесса. Собранная информация передается по средствам локальной вычислительной сети (ЛВС) объекта на автоматизированные рабочие места системы управления технологическим процессом (на схеме не указана). В состав передаваемой информации входят результаты измерений, данные о положении коммутационных аппаратов, вычисляемые параметры технологического процесса, а также аварийно-предупредительные сообщения о ненормальном режиме работы объекта или самой подсистемы.
Блок 15 обмена информации внутри системы служит для обмена информации внутри подсистемы системы управления технологическим процессом и между подсистемами, входящими в ее состав. Каждая подсистема, входящая в состав системы управления технологическим процессом передает состояния положений КА и разрешающие или запрещающие сигналы на управление КА с выхода блока 10 логической обработки сигналов, принимает необходимую информацию от других подсистем, входящих в состав системы. Для передачи данной информации используются средства ЛВС системы. Информация передается по средствам специализированного протокола обмена.
Блок 16 приема команд управления от автоматизированных рабочих мест системы управления технологическим процессом принимает команды, поступающие от автоматизированных рабочих мест системы управления технологическим процессом через ЛВС по стандартизированному протоколу связи.
Блок 13 диагностики работоспособности подсистемы выполняет функции самоконтроля подсистемы в целом и ее отдельных его компонентов, диагностика выполняется непрерывно и автоматически в течение всего времени работы и во всех эксплуатационных режимах. Предусмотрена сигнализация при неисправности компонентов. И обобщенный сигнал при неисправности устройства в целом.
Таким образом, заявляемая «Подсистема управления технологическим процессом», позволяет обеспечить уменьшение трудоемкости при конфигурировании основных функций, и возможности адаптации к другим объектам, находящимся на территории РФ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Система контроля и управления температурным режимом на подстанциях. Патент РФ N 14793, МПК H02G 13/00, Н02Н 5/04, 2000.08.27.
2. Многофункциональное интеллектуальное устройство (IED) D25