МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ПОДСТАНЦИЙ И РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ БЕЗ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты.
Известное устройство - "Микропроцессорная система защиты" [Патент RU №2173924 Н02Н 7/26 Б.И. №26 от 20.09.2001], содержащая блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, выполняет функции релейной защиты, но не может работать на подстанциях и распределенных пунктах без аккумуляторных батарей при пропадании напряжения питания.
Известное микроэлектронное устройство защиты и автоматики "УЗА-АТ" (Каталог продукции релейной защиты и автоматики. 11.09.2006 г. Стр.28, техническое описание и инструкция по эксплуатации ЭМВ.009.08.03.301ТО) содержащее трансформаторы тока, конденсаторы, выпрямители, усилители напряжения, источник питания, формирователи уставок, фильтры нижних частот, функциональные переключатели, источник опорного напряжения, компараторы, резисторы, ключи, реле, схемы задержки выполняет функции релейной защиты и может работать на подстанциях и распределенных пунктах без аккумуляторных батарей при пропадании напряжения питания, но имеет ограниченные функциональные возможности и большие габариты.
Наиболее близким техническим решением является устройство - "Микропроцессорная система релейной защиты с синхронизацией по астрономическому времени и последовательным каналом для связи с устройствами релейной защиты и автоматики" [Патент RU №87841 Н02Н 7/26 Б.И. №29 от 20.10.2009], содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, формирователь, коммутатор и пульт управления.
Прототип также выполняет функции релейной защиты, но не может работать на подстанциях и распределенных пунктах без аккумуляторных батарей при пропадании напряжения питания.
Технический результат - расширение функциональных возможностей микропроцессорной системы релейной защиты за счет создания возможности работы ее на подстанциях и распределенных пунктах без аккумуляторных батарей при пропадании напряжения питания достигается за счет введения:
в устройство - дешунтирующего реле, узла управления, токового преобразователя;
в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты - узла сопряжения с интерфейсом.
Технический результат достигается тем, что в известное устройство содержащее блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, формирователь, коммутатор, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты и пульт управления, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, содержит микроконтроллер, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, часы, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода, шинный формирователь и драйвер последовательного канала, причем группы первых входов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения являются первой и второй, соответственно, группами входов устройства, вторая группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами и первой группой входов-выходов устройства, первая группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты является группой входов-выходов шинного формирователя и соединена с группой входов-выходов пульта управления, третья группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты является группой входов-выходов первого драйвера последовательного канала и второй группой входов-выходов устройства, четвертая группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты соединена с группой входов-выходов формирователя и коммутатора, первая и вторая группа входов которого соединена, соответственно, с первой и второй группами входов формирователя и с группами выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, третья группа входов-выходов устройства является пятой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, введен токовый преобразователь, дешунтирующее реле и узел управления, причем в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты введен узел сопряжения с интерфейсом, группа входов-выходов которого является третьей группой входов-выходов устройства и пятой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, шестая группа входов-выходов которой соединена с группой входов-выходов узла управления, первая группа выходов которого соединена с третьей группой входов формирователя, со второй группой входов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока, с первой группой входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, с третьей группой входов коммутатора, группа выходов которого соединена со второй группой входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, вторая группа выходов узла управления соединена со второй группой входов дешунтирующего реле, первая группа входов которого является третьей группой входов устройства, четвертая группа входов которого является первой группой входов узла управления и токового преобразователя, группа выходов которого соединена со второй группой входов узла управления, выход которого соединен со входом токового преобразователя, вторая группа входов которого соединена с группой выходов дешунтирующего реле.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства;
на фиг.2 - пример реализации дешунтирующего реле;
на фиг.3 - пример реализации токового преобразователя;
на фиг.4 - пример реализации узла управления;
на фиг.5 - приведены структурные схемы блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения.
На схеме приведены примеры реализации одной из гальванических развязок и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения из общего количества гальванических развязок и предварительного масштабирования входных сигналов, определяемых количеством входных аналоговых сигналов тока и напряжения;
на фиг.6 - пример реализации формирователя и коммутатора;
на фиг.7 - пример реализации узлов усилителей;
на фиг.8 - пример реализации микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты;
на фиг.9 - пример реализации узла сопряжения с интерфейсом;
на фиг.10 - пример реализации пульта управления;
на фиг.11 - внешний вид заявляемого устройства.
На фиг.1 обозначены:
1 - дешунтирующее реле;
2 - узел управления;
3 - токовый преобразователь;
4 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока;
5 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде напряжения;
6 - формирователь;
7 - коммутатор;
8 - микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты;
9 - узел сопряжения с интерфейсом;
10 - пульт управления;
11 - группа токовых сигналов питания от защищаемого объекта;
12 - группа сигналов напряжения (220 В) от защищаемого объекта;
13 - группа сигналов управления реле;
14 - группа токовых сигналов защищаемого объекта;
15 - группа сигналов напряжения защищаемого объекта;
16 - группа сигналов питания устройства;
17, 18 - группы выходных сигналов с блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения;
19 - группа выходов коммутатора;
20 - группа входов-выходов формирователя и коммутатора;
21 - группа сигналов связи с микроконтроллером;
22 - группа входов-выходов для связи с АСУ - канал RS - 485;
23 - группа входов-выходов для связи с внешними устройствами т.е. входы-выходы устройства аналогового ввода-вывода (УABB) и входы-выходы устройства дискретного ввода-вывода (УДВВ);
24 - группа входов-выходов для связи с персональной электронной вычислительной машиной (ПЭВМ) - канал USB;
25 - группа входов-выходов для связи с пультом управления.
На фиг.2 обозначены:
26 - сигнал - общий тока фазы А;
27- сигнал - дешунтирование тока фазы А;
28 - сигнал - питание тока фазы А;
29 - сигнал - общий тока фазы С;
30 - сигнал - дешунтирование тока фазы С;
31 - сигнал - питание тока фазы С;
XS - розетки единичные 735159 фирмы "Тусо Electronics" или аналогичные;
K1 - реле RM805024 N2-1393844-7 "Schrack" фирмы "Тусо Electronics" или аналогичные;
T1, T2 - трансформаторы БПВА или аналогичные.
На фиг.3 обозначены:
R1 - резистор типа КН208 10 15R фирмы "Vitrohm" или аналогичный;
R2 - резистор типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R3 - резистор типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R4-R6 - резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R7, R8 - резисторы типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R9 - резистор типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R10 - резистор типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R11, R12 - резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R13, R14 - резисторы типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R15-R18 - резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R19 - резистор типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R20-R23 - резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
С1 - конденсатор типа МКР3361 BFC2 336 110473 фирмы "Vishay" или аналогичный;
С2 - конденсатор типа ELP 221M 2СВ фирмы "Нitаnо" или аналогичный;
С3-С7 - конденсаторы типа GRM31BR72J102K фирмы "Murata" или аналогичные;
С8 - конденсатор типа MER 224 К 2JB фирмы "Нitаnо" или аналогичный;
С9 - конденсатор типа HP32W391MCAS3WPEC фирмы "Hitachi" или аналогичный;
С10 - конденсатор типа 1206 В 105 К 500N фирмы"Нitаnо" или аналогичный;
С11, С12 - конденсаторы типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичные;
С13 - конденсатор типа GRM31BR72J682KW01L фирмы "Murata" или аналогичный;
С14 - конденсатор типа T491D476M010AS фирмы "Кеmеt" или аналогичный;
С15 - конденсатор типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичный;
С16 - конденсатор типа 1206 В 105 К 500N фирмы "Нitаnо" или аналогичный;
С17 - конденсатор типа HFZ102MBFEJOKR фирмы "Vishay" или аналогичный;
С18 - конденсатор типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичный;
С19, С20 - конденсаторы типа 1206 В 105 К 500N фирмы "Hitano" или аналогичные;
С21, С22 - конденсаторы типа HFZ102MBFEJOKR фирмы "Vishay" или аналогичные;
С23, С24 - конденсаторы типа ECR 101M50B фирмы "Hitano" или аналогичные;
VD1, VD2 - мосты диодные типа RS606 фирмы "DC Component Со Ltd" или аналогичные;
VD3 - мост диодный типа DF10M фирмы "Vishay" или аналогичный;
VD4 - сборка диодная типа BAV70 фирмы "PHI" или аналогичная;
VD5 - сборка диодная типа BAW56 фирмы "РHI" или аналогичная;
VD6 - сборка диодная типа BAV70 фирмы "PHI" или аналогичная;
VD7 - оптопара транзисторная типа H11A817ASD фирмы "Fairchild" или аналогичная;
VD8 - сборка диодная типа BAW56 фирмы "PHI" или аналогичная;
VD9 -оптопара транзисторная типа H11A817ASD фирмы "Fairchild" или аналогичная;
D1, D2 - диоды типа MURS160T3G фирмы "ONS" или аналогичные;
D3 - стабилитрон типа BZX84-C15 фирмы "РHI" или аналогичный;
D4 - диод быстродействующий типа 1.5КЕ6.8А фирмы "ONS" или аналогичный;
D5 - диод типа MURS160T3G фирмы "ONS" или аналогичный;
D6 - стабилитрон типа BZX84-C15 фирмы "РHI" или аналогичный;
D7, D8 -диоды типа MURS160T3G фирмы "ONS" или аналогичные;
D9 - стабилитрон типа BZV55-B22 фирмы "РHI" или аналогичный;
D9 - стабилитрон типа BZV55-B27 фирмы "PHI" или аналогичный;
T1, T2 - транзисторы типа BUZ91A фирмы "Sioemens" или аналогичные;
Т3-транзистор типа BCW71 фирмы "PHI" или аналогичный;
Т4, Т5 - транзисторы типа BCW70LT1 фирмы "РHI" или аналогичные;
Т6 - транзистор типа IRF9410 фирмы "IR" или аналогичный;
Т7 - транзистор типа BCW70LT1 фирмы "РHI" или аналогичный;
Т - трансформатор БПВА или аналогичный;
L1 - дроссель типа B82732-R2901-B30 фирмы "Epcos" или аналогичный;
L2 - дроссель типа SMCC-4R7 К-02 фирмы "Fastron" или аналогичный;
DA1 - микросхема типа TLP4311LP фирмы "ONS" или аналогичная;
DA2 - микросхема типа TOP225Y фирмы "Power Integration" или аналогичная.
На фиг.4 обозначены:
R1-R3- резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R4-R6- резисторы типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R7 - резистор типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R8 - резистор типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R9 - резистор типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R10-R13 - резисторы типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R14-R17 - резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
R18 - резистор типа RC 1206 JR фирмы "Yageo" или аналогичный;
R19-R33 - резисторы типа RC 0805 JR фирмы "Yageo" или аналогичные;
С1 - конденсатор типа СС 1206 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичный;
С2 - конденсатор типа T491D476M010AS фирмы "Kemet" или аналогичный;
С4 - конденсатор типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичный;
С5 - конденсатор типа T491D476M010AS фирмы "Kemet" или аналогичный;
С6, С7 - конденсатор типа TAJB335M016 фирмы "AVX" или аналогичный;
С8 - конденсатор типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичный;
С9 - конденсатор типа T491D475M035AS фирмы "Kemet" или аналогичный;
С10-С12 - конденсаторы типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичные;
С13 - конденсатор типа HFZ102MBFEJOKR фирмы "Vishау" или аналогичный;
С14-С18 - конденсаторы типа СС 0805 KRX7R9BN фирмы "Yageo" или аналогичные;
VD1 - ограничитель напряжения типа SMAJ26CA фирмы "SТМ" или аналогичный;
VD2 - сборка диодная типа DF10M фирмы "РHI" или аналогичная;
VD3-VD6 - сборки диодные типа BAV99 фирмы "РHI" или аналогичные;
VD7 - сборка диодная типа BAW56 фирмы "PHI" или аналогичная;
D1 - стабилитрон типа КС212Ц фирмы "РHI" или аналогичный;
D2 - диод типа 10BQ040 фирмы "IR" или аналогичный;
D3 - сборка диодная типа BAV70 фирмы "РHI" или аналогичная;
Т1 - транзистор типа FQP5N6OC фирмы "Fairchild" или аналогичный;
Т2-Т5 - транзистор типа BCW71 фирмы "РHI" или аналогичный;
Т6 - транзистор типа IRFD9014 фирмы "IR" или аналогичный;
Т7 - транзистор типа BCW7LT1 фирмы "РHI" или аналогичный;
L1 - дроссель типа BLM31PG601SN1 фирмы "Murata" или аналогичный;
L2, l3 - дроссели типа BLM21AG601SN1 фирмы "Murata" или аналогичные;
L3 - дроссель типа BLM31PG601SN1 фирмы "Murata" или аналогичный;
DA1 - микросхема типа TPS3803-01 DCKR фирмы "Texas Instruments" или аналогичная;
DA2 - микросхема типа TPS54100 фирмы "Texas Instruments" или аналогичная;
V - напряжение 3,3 В;
На фиг.5 обозначены:
40, 41 - операционный усилитель преобразования и масштабирования входных сигналов. В качестве операционного усилителя можно использовать микросхему типа AD8602AR фирмы "Analog Devices" или аналогичную;
R - резисторы типа RC0805FR-07 фирмы "Yageo" или аналогичные;
С - конденсаторы типа CC0805KRX9BN104 фирмы "Yageo" или аналогичные;
1
С - конденсатор типа T491B685M010AS фирмы "Kemet" или аналогичный;
Т - трансформаторы тока или напряжения типа ТТ, ТН или аналогичные;
D - сборка диодная типа BAV99 фирмы "PHI" или аналогичная;
g - цепь напряжения 1,5 В.
На фиг.6 обозначены:
42 - мультиплексоры типа MAX478FUE фирмы "Maxim" или аналогичные;
43 - регистр последовательного канала типа MAX7315AUF фирмы "Maxim" или аналогичный;
44 - электронные ключи типа TS5A2066DCUR фирмы "Maxim" или аналогичные;
45…47 - узлы усилителей;
48 - компаратор типа TS391IL фирмы "ST" или аналогичный;
R - резисторы типа RC0805FR07 фирмы "Yageo" или аналогичные;
С - конденсатор типа CC0805KRX9BN104 фирмы "Yageo" или аналогичные;
V - напряжение 3,3 В.
На фиг.7 обозначены:
49 - усилители типа AD8602AR фирмы "Analog Devices" или аналогичные;
R - резисторы типа RC0805FR07 фирмы "Yageo" или аналогичные;
С - конденсаторы типа CC0805KRX9BN104 фирмы "Yageo" или аналогичные;
1
C - конденсаторы типа T491B685M010AS фирмы "Kemet" или аналогичный;
Д - сборка диодная типа BAV99 фирмы "РНI" или аналогичная;
V - напряжение 3,3 В.
На фиг.8 обозначены:
50 - микроконтроллер типа AT91SAM7X512-AU фирмы "Atmel" или аналогичный;
51, 52 - аналого-цифровой преобразователь, центральный процессор в составе микроконтроллера;
53 - драйвер для связи с АСУ типа SN65LBC184D фирмы "Texas Instruments" или аналогичный (канал RS-485);
54 - устройство дискретного ввода-вывода (УДВВ);
55 - устройство аналогового ввода-вывода (УABB);
56 - шинный формирователь типа 74НС75410 фирмы "PHI" или аналогичный;
57 - ОЗУ типа FM25CL64-G фирмы "Rаmtron"или аналогичное;
58 - ПЗУ типа AT45DB642D-TU фирмы "Atmel" или аналогичное;
59 - часы реального времени типа DS3234SN фирмы "Dallas или аналогичные.
На фиг.9 обозначены:
60 - цепь питания +5 В;
61 - цепь питания -5 В (Общий)
R - резисторы типа RC0805FR-07 фирмы "Yageo" или аналогичные;
С - конденсаторы типа CC0805KRX9BN104 фирмы "Yageo" или аналогичные;
VD - сборка диодная типа NUP2201MR6 фирмы "OnSemiconductor" или аналогичная;
DA1 - микросхема типа ADUM4160 фирмы "Analog Devices" или аналогичная;
DA2 - микросхема типа ADUM5000 фирмы "Analog Devices" или аналогичная;
DA3 - микросхема типа ADG736 фирмы "Analog Devices" или аналогичная;
На фиг.10 обозначены:
62 - мультиплексор типа РСА 9540BD фирмы "РHI" или аналогичный;
63 - микроконтроллер типа AT91SAM7S256-AU-001 фирмы "Atmel" или аналогичный;
64 - набор регистров типа MAX7315AUF фирмы "Maxim" или аналогичный;
65 - дисплей;
66 - шинный формирователь типа 74HC7540D фирмы "РНI" или аналогичный.
67 - индикация (светодиоды типа L-7104LID фирмы "Kingbriaht" или аналогичные;
68 - клавиатура, например "М-Графика" или аналогичная;
Для упрощения схемы микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты на фиг.8 не показаны: резонатор и цепи управления, цифровые изоляторы, мультиплексоры и т.д. (т.е. элементы не влияющие на описание работы устройства.
Многофункциональное устройство релейной защиты содержит дешунтирующее реле 1, узел управления 2, токовый преобразователь 3, блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 4 и напряжения 5, формирователь 6, коммутатор 7, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 и пульт управления 10, микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8, содержит микроконтроллер 50, содержащий аналого-цифровой преобразователь 51 и центральный процессор 52, оперативное запоминающее устройство 57, постоянное запоминающее устройство 58, часы 59, устройство дискретного ввода-вывода 54, устройство аналогового ввода-вывода 55, шинный формирователь 56 и узел сопряжения с интерфейсом 9, группы первых входов 14, 15 блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 4 и напряжения 5 являются первой и второй, соответственно, группами входов устройства, вторая группа входов-выходов 23 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8, является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами и первой группой входов-выходов устройства, первая группа входов-выходов 25 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 является группой входов-выходов шинного формирователя 56 и соединена с группой входов-выходов пульта управления 10, третья группа входов-выходов 22 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 является группой входов-выходов первого драйвера последовательного канала 53 и второй группой входов-выходов устройства, четвертая группа входов-выходов 20 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 соединена с группой входов-выходов формирователя 6 и коммутатора 7, первая 17 и вторая 18 группа входов которого соединена, соответственно, с первой и второй группами входов формирователя бис группами выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 4 и напряжения 5, третья группа входов-выходов 23 устройства является пятой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 и является группой входов-выходов узла сопряжения с интерфейсом 9, шестая группа входов-выходов 21 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 соединена с группой входов-выходов узла управления 2, первая группа выходов 16 которого соединена с третьей группой входов формирователя 6; со второй группой входов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 4, с первой группой входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8, с третьей группой входов коммутатора 7, группа выходов 19 которого соединена со второй группой входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8, вторая группа выходов 13 узла управления 2 соединена со второй группой входов дешунтирующего реле 1, группа входов 11 которого является третьей группой входов устройства, четвертая группа входов 12 которого является первой группой входов узла управления 2 и токового преобразователя 3, группа выходов которого соединена со второй группой входов узла управления 2, выход которого соединен со входом токового преобразователя, вторая группа входов которого соединена с группой выходов дешунтирующего реле 1.
Микропроцессорная система релейной защиты работает следующим образом: сигналы от первичных трансформаторов тока 14 и напряжения 15 защищаемого объекта поступают на промежуточные трансформаторы Т блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения 4 и 5. Промежуточные трансформаторы Т обеспечивают гальваническую развязку и предварительное масштабирование входных сигналов. Первичные обмотки трансформаторов обеспечивают заданную термическую стойкость при перегрузках. Усилители, реализованные на микросхемах 40 и 41, диодных сборках D, резисторах R служат для предварительного масштабирования сигналов промежуточных трансформаторов. Конденсаторы С, в цепи обратной связи усилителей 40 и 41, являются фильтрами нижних частот - пропускают составляющие тока и напряжения определенной частоты и не пропускают высокочастотные гармоники, являющиеся помехами, искажающими синусоиду тока и напряжения. С выходов усилителей 40 и 41 сигналы поступают на входы формирователя 6 и коммутатора 7, которые служат для расширения диапазона измерения поступающих сигналов тока и напряжения. Далее сигналы по каналам 19 и 20 поступают в аналого-цифровой преобразователь 51 микроконтроллера 50 для изменения формы сигнала на дискретную (цифровую), т.к. последующая обработка сигналов производиться процессором 52. Работой аналого-цифрового преобразователя 36 управляет процессор 52 микроконтроллера 50, который обеспечивает цифровую фильтрацию входных сигналов, расчет вторичных электрических параметров сети, выполнение процедур самодиагностики, а также поддерживает обмен с пультом управления 10 и клавиатурой 68 по каналу 25, устройствами ввода-вывода 54 и 55. Для отображения оперативной информации на пульте управления 10 служит индикация 67 и дисплей 65.
Таким образом, микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 8 получает значения электрических параметров защищаемого объекта из аналого-цифрового преобразователя 51 и информацию о состоянии дискретных входов от УДВВ 54.
На основании этой информации, а также значений программных ключей и уставок, хранящихся в ПЗУ 58, вырабатываются, в соответствии с алгоритмами защиты, команды управления выходными реле и сигнализацией, которые поступают через УАВВ 55 по каналу 23 на объекты управления и сигнализации.
Более подробная информация о работе микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты приведена в [Н.Н.Чернобровов, В.А.Семенов "Релейная защита энергетических систем" 1998 г. стр.778-783].
Помимо выполнения функций защиты и автоматики процессор 52 микроконтроллера 50 обеспечивает обмен с АСУ по каналу 22, через драйвер 53, и с ПЭВМ по каналу 24 через узел сопряжения с интерфейсом 9.
Пульт управления 10 содержит: графический светодиодный дисплей 65; индикацию 67: 5 светодиодов с функциями назначенными изготовителем и 16 светодиодов с функциями назначаемыми пользователем и пленочную клавиатуру 68.
Устройство обеспечивает работу с различными типами выключателей с выдачей команды на отключение, в том числе и от независимого накопительного конденсатора, а так же работу с выключателями, катушки отключения которых включены "по схеме дешунтирования".
В случае отсутствия оперативного напряжения, устройство получает питание от токовых цепей, в том числе в неаварийных режимах, через дешунтирующее реле, токовый преобразователь и узел управления следующим образом:
конденсатор С10 (фиг.3) является основным накопителем энергии в схеме токового преобразователя 3. Поступающее напряжение 12 выпрямляется диодным мостом VD3 и заряжает конденсатор С19 до транзистор VT4 закрывается, так как на его базу приходит высокий потенциал через диод VD7. При этом высокий потенциал, ограниченный стабилитроном VD5, поступает на затвор транзистора VT2 через открытый транзистор VT3. Транзистор VT2 открывается, и токовая цепь оказывается зашунтированной.
Таким образом, токовая цепь шунтируется, когда напряжение на конденсаторе С2 выше заданного уровня и дешунтируется, когда напряжение на конденсаторе С2 ниже заданного уровня. Для обеспечения задержки между переключениями состояния транзистора VT2 используется динамическая обратная связь, выполненная на цепочке из резистора R10 и конденсатора С12. Для стабилизации напряжения, от которого работает схема управления транзистором VT2, используется конденсатор С6.
В устройстве предусмотрена возможность питания от внешнего источника (аккумуляторной батареи), а так же от порта USB для обеспечения возможности скачивания аварийной информации на обесточенной подстанции. На фиг.9 напряжение +5В (цепи 60 и 61) по каналу 24 USB поступает на развязывающий генератор импульсов ОА1и формирователь напряжения DA2, которые формируют напряжение для питания микропроцессорной системы.
Устройство, при небольших габаритах и невысокой стоимости, является многофункциональным устройством релейной защиты и автоматики нового поколения и может использоваться для ближнего резервирования и мониторинга на подстанциях 110 (220) кВ.
Многофункциональное устройство релейной защиты обеспечивает выполнение всех функций защит, автоматики и управления приведенные в описании прототипа, а также дополнительные возможности:
• измерение токов и напряжений, вычисление симметричных составляющих, активной и реактивной мощности, частоты и cos φ;
• свободно-программируемая логика;
•
свободное назначение дискретных входов и выходов;
• 16 назначаемых пользователем светодиодов на лицевой панели;
• семь зависимых времятоковых характеристик МТЗ;
• регистрация и хранение осциллограмм общей длительностью до 300 секунд с частотой дискретизации 48 выборок за период.
• возможность «прореживания»;
• регистрация и хранение параметров до 4000 аварийных событий;
• регистрация и хранение параметров до 16000 сообщений;
• 128 счетчиков накопительной информации. Количество отсчетов каждого счетчика практически не ограничено;
• функция календаря и часов с автоматическим переходом на летнее и зимнее время;
• возможность включения в АСУ в качестве подсистемы нижнего уровня;
• питание особо ответственных дискретных входов («УРОВ», «ЛЗШ», «ДгЗ») от внутреннего источника для обеспечения надежного срабатывания при просадках напряжения в результате КЗ;
- возможность применения на подстанциях с оперативным напряжением постоянного тока.
Таким образом, введение в устройство дешунтирующего реле, токового преобразователя и узла управления, а в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты узла сопряжения с интерфейсом - расширяет функциональные возможности устройства и делает его многофункциональным устройством, снимающим практически все проблемы при заказе проектировании, модернизации КРУ на объекте и при определении состава ЗИП.