ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР АВАРИЙНЫХ ПРОЦЕССОВ

Цифровой регистратор аварийных процессов
Цифровой регистратор аварийных процессов (далее ЦРАП ) предназначен для автоматической регистрации изменений токов и напряжений в цепях энергосистем при аварийных и штатных режимах, включая диагностику релейных защит. Гибкая модульная структура ЦРАП позволяет рассматривать регистрирующий прибор как универсальный для любых процессов.
Задача создания ЦРАП возникла в связи с требованиями энергетики, в частности служб релейной защиты и автоматики, к полноте и качеству, включая наглядность представления, и информации об аварийном процессе и невозможностью удовлетворения этих требований путем дальнейшей модификации широко используемых в настоящее время устройств типа светолучевых осциллографов.
В энергосистемах практически повсеместно используется светолучевой осциллограф типа Н13, принцип действия которого основан на фиксации осциллограм ( кривых изменений токов и напряжений ) световым лучом на фотопленке, с последующим ее проявлением и обработкой ручным способом 1.
Для фиксации момента аварии светолучевой осциллограф дополнительно комплектуется блокомреле устройства пуска осциллографов ( типа УПО 1У4 и УПО 1Т4 ), выполненным в виде панели. Подобная (регистрирующая) система состоит из следующих функциональных блоков:
-блок преобразования входных сигналов ( магазин шунтов и добавочных сопротивлений);
-блок клавиатуры и индикации с часами;
-блок оптической схемы;
-блок гальванометров с электродвигателем;
-кассета с фотопленкой.
Наиболее близким аналогом является микропроцессорный регистратор аварийных событий БРЕСЛЕР-0101 2, содержащий блок преобразования входных сигналов подключенный к блоку аналогового ввода, блок дискретных входов, который в свою очередь подключен вместе с последним к системной плате на базе процессора, блок клавиатуры, индикации и часов, блок выходных интерфейсов, блок внешних запоминающих устройств, блок дискретных выходов, соединенных с системной платой на базе процессора и блок питания, который подключен ко всем указанным блокам. Информационный лист приложен к материалам заявки.
БРЕСЛЕР-0101 позволяет одновременно регистрировать до 16 аналоговых и до 26 логических сигналов. Длительность одной записи до 13 секунд. Каждая запись снабжается информацией о дате и времени пуска. Осциллограмма обрабатывается на IBM - совместимой ЭВМ.
МПК:С0109/28,9/32 ,9/34
Разработчик ставил перед собой задачу создания ЦРАП, представляющего собой функциональный аналог светолучевого осциллографа; отличительной особенностью ЦРАП является запись предыстории аварии и аварийного процесса ( в сумме до 10 секунд ), а также возможность передачи данных об аварии, управления и диагностики по каналам связи. Просмотр и обработка данных об аварии выполняется на ПЭВМ. Графики и результаты обработки могут выводиться на принтер или плоттер.
При этом достигаются следующие технические результаты.
1.ЦРАП представляет из себя гибкую модульную систему, легко конфигурируемую по требованию пользователя.
2.Исполнение позволяет объединять ЦРАПы в единую регистрирующую систему с практически любой конфигурацией.
3.Предусмотрена возможность дистанционного управления изделием.
4.Предусмотрены средства диагностики релейной защиты вне аварийного процесса.
5.Количество одновременно регистрируемых сигналов(аналоговых и дискретных)значительно больше по сравнению с ближайшим аналогом.
6.Погрешность измерения регистрируемых величин значительно ниже ближайшего аналога, что позволяет получать качественно лучшие результаты анализа процессов.
7.Возможность регистрации нескольких непрерывно следующих аварий является новым качеством изделия.
8.Более широкие возможности по сохранению регистрируемой информации - как по объему, так и по способам сохранения.
9.Наличие системной шины ISA позволяет подключать любое стандартное оборудование для IBM/PC - модем, локальная сеть, дисплей и т.д.
Условные обозначения:
1- Устройство преобразования аналоговых сигналов;
2- Цифровой осциллограф;
3- Блок аналогового ввода;
4- Блок определения аварии;
5- Блок дискретных входов;
6- Блок часов и индикации;
7- Накопитель на гибком магнитном диске;
8- Накопитель на жестком магнитном диске;
9- Панель индикации;
10- Блок клавиатуры;
11- Плата контроллеров накопителей;
12- Системная плата на базе процессора; 13- Блок питания;
14-Модем;
15- Сетевая карта;
16- Блок дискретных выходов; 1.1-1.16- Модули-преобразователи.
Цифровой регистратор аварийных процессов содержит блок преобразования аналоговых сигналов 1 (см.фиг. 1. и фиг.2.), подключенный к блоку аналогового ввода 3, блок дискретных входов 5, который в свою очередь подключен вместе с последним к системной плате на базе процессора 12, блок клавиатуры 10, индикации и часов 6, блок выходных интерфейсов 11,14,15, блок накопителей на гибком и жестком магнитных дисках 7,8, блок дискретных выходов 16, соединенных с системной платой на базе процессора 12 и блок питания 13, который подключен к всем указанным блокам. ЦРАП отличается тем, что устройство преобразования аналоговых сигналов 1 соединено с блоком аналогового ввода 3 и состоит из нескольких преобразующих устройств 1 (на фиг.2. показан только 1), выполненных в виде автономного изделия с блоком питания, включающего модулипреобразователи 1.1-1.16 для преобразования токов и напряжений на основе датчиков Холла; блок дискретных входов 5, соединенный кабелем с дискретными сигналами и подключенный к системной плате на базе процессора 12, выполнен в виде печатных плат, каждая из них расчитака на 128 дискретных сигналов; блок аналогового ввода 3, соединенный с устройство преобразования аналоговых сигналов, выполнен в виде печатных плат с ОЗУ и дискретным входом (на фиг. не показан) для внешнего запуска, который может подключаться к внешнему устройству пуска; в качестве системной платы на базе процессора 12 используется материнская плата IBM PC (motherboard); блок клавиатуры 10, блок часов и индикации 6, панель индикации 9 выполнены в виде набора печатных плат, соединенных между собой. Блок выходных интерфейсов 11,14,15, подключенный к системной плате и к средствам коммуникаций, может представлять собой модем 14, сетевую карту 15, плату контроллера накопителей 11 со встроенными портами коммуникации или платы иного комуникационного оборудования, совместимого с IBM PC; внешние запоминающие устройства выполнены в виде встроенных накопителей на гибком 7 и/или жеском 8 магнитном дисках и подключены к системной плате на базе процессора 12; блок дискретных выходов 16 выполнен в виде печатной платы с выходным разъемом, а дискретные выходы соединены со средствами индикации/сигнализации . Блок питания 13 выполнен в виде отдельного импульсного преобразователя, подключенного ко всем блокам цифрового осциллографа 2. Блок питания устройства преобразования аналоговых сигналов (на фиг.2. непоказан) является однотипным с блоком 13. При этом цифровой регистратор аварийных процессов состоит из нескольких устройств преобразования аналоговых сигналов 1 (всего не более 4-х) и одного цифрового осциллографа 2, объединяющего блок дискретных входов 5, аналогового ввода 3, системную плату на базе процессора 12, блок клавиатуры 10, блок часов и индикации 6, блоки выходных интерфейсов 11,14,15, блоки накопителей на гибком и жестком дисках 7,8, блок дискретного выхода 16, а к системной плате на базе процессора 12 подключены соответственно блок аналогового ввода 3, блок клавиатуры 10, блок индикации и часов 6, блоки накопителей на гибком и жестком дисках 7,8, блоки выходных интерфейсов 11,14,15, блок дискретного выхода 16 и блок питания 13.
/1 / {. ь ЦРАП состоит из двух основных элементов : -преобразующих устройств (1) - нескольких, в зависи -цифрового осциллографа (2) ЦО (2) представляет собой прямоугольный корпус, внутр -Блок питания 13; -Системная плата на базе процессора 12; -Блок клавиатуры 10; -Плата определения аварий 4; -Блок индикации и часов 6; -Блок дискретных входов 5; -Блок аналогового ввода 3; -Модем 14; -Сетевая карта 15; -Плата контроллеров накопителей 11; -Накопитель на гибком магнитном диске 7; -Накопитель на жестком магнитном диске 8; -Панель индикации 9; -Блок дискретных выходов 16. сти от требуемой конфигурации оторого расположены следующие узлы
Блок аналогового ввода 3 соединен с устройством преобразования аналоговых сигналов 1. Дискретный вход для внешнего запуска может подключаться к внешнему устройству пуска. Плата контроллеров накопителей 11, модем 14, сетевая карта 15, подключаются к системной плате базе процессора 12 и к средствам коммуникации. Накопитель на гибком магнитном диске 7 и накопительна жестком магнитном диске 8 подключается к системной плате базе процессора 12. Блок клавиатуры 10, блок индикации и часов 6 соединены между собой.
На лицевой панели расположена клавиатура управления блока 10, панель панель индикации 9, приемник гибкого диска.
Устройство преобразования аналоговых сигналов 1 представляет собой функционально - блок преобразования входных сигналов, а конструктивно - прямоугольный удлиненный металлический корпус с входными клеммниками, блоком питания, блоком индикации (на фиг. не показаны) и модулями преобразования (1.1-1.16) входных сигналов в количестве не более 16 штук.
Описание работы
Структурная схема ЦРАП изображена на фиг.1. Устройство преобразования аналоговых сигналов 1 осуществляет преобразование токовых сигналов и напряжений различных амплитуд в напряжения от-5 до +5В, которые по кабелю подаются на вход ЦО (2). Устройство преобразования аналоговых сигналов имеет гнезда для установки 16 модулей - преобразователей. Все модули реализованы на основе бесконтактных датчиков Холла. Каждое устройство преобразования аналоговых сигналов может быть произвольным образом укомплектовано различными модулями. Погрешность преобразования меньше 1 процента.
Каждое устройство преобразования аналоговых сигналов может быть одновременно подключено к нескольким ЦО. ЦО непрерывно регистрирует контролируемые сигналы, при выработке блоком определения аварии сигнала об аварии, сохраняет (регистрирует) значения контролируемых величин. Сигнал на регистрацию аварийного процесса может быть подан в ЦО извне в виде логического сигнала. Алгоритм определения аварии соответствует УП О 1Т4 и может быть изменен программным путем. Зарегистрированная информация сохраняется в блоке аналогового ввода ЦО до момента прекращения аварийного процесса или переполнения буфера, далее она сохраняется либо через блок любого внешнего запоминающего устройства (автономный вариант ЦРАП), либо через блок выходных интерфейсов передается на удаленную ПЭВМ для обработки и анализа. При подключении ЦРАП к локальной вычислительной сети (ЛВС) посредством модема данные об аварии доступны для анализа менее, чем через одну минуту. Работой ЦРАП можно управлять и контролировать (менять уставки, режимы) непосредственно с клавиатуры ЦРАП либо дистанционно (через ЛВС или модем) программным способом. ЦРАП представляет из себя программно-аппаратную систему, в которой и управление (включая контроль и диагностику) ЦО, и обработка данных об аварийных процессах или текущего состояния выполняется с помощью программ.
В таблице 1 даны сравнительные характеристики ЦРАП с аналогом и ближайшим аналогом.
Сравнительные характеристики
Таблица 1.