Інтерфейсний пристрій для захисних електричних реле системи керування процесом та промислова установка, обладнана таким пристроєм

1 Інтерфейсний пристрій для захисних електричних реле (2), призначених для електричного захисту промислової установки, обладнаної системою керування процесом, яка включає програмовані функціональні вузли (8, 9, 11, 12, 13, 14), зв'язок між якими у процесі керування установкою здійснюється за певним протоколом (Р2) через щонайменше одну мережу (7) у режимі розділення часу, який відрізняється тим, що включає технічні засоби з'єднання, які дозволяють для передачі інформації окремо з'єднувати цей пристрій, поперше, з реле і, по-друге, з обслуговуючими вузлами інформаційної системи, а також включає засоби перетворення інформації, які уможливлюють, по-перше, передачу інформації, переданої від реле з використанням іншого протоколу (Р1), щонайменше до одного вузла з використанням протоколу (Р2) зв'язку вузлів між собою і, по-друге, передачу інформації, переданої від щонайменше одного вузла з використанням протоколу зв'язку вузлів між собою, до реле з використанням протоколу, призначеного для реле 2 Промислова установка, обладнана набором захисних електричних реле (2) і системою керування процесом, яка включає програмовані функціональні вузли (8, 9, 11, 12, 13, 14), зв'язок між якими у процесі керування установкою здійснюється за певним протоколом (Р2) через щонайменше одну мережу (7) у режимі розділення часу, яка відрізняється тим, що має щонайменше один інтерфейсний пристрій з технічними засобами з'єднання, які дозволяють для передачі інформації окремо з'єднувати цей пристрій, по-перше, з реле і, по-друге, з обслуговуючими вузлами інформаційної системи, а також включає засоби перетворення інформації, які уможливлюють, по-перше, передачу інформації, переданої від реле з використанням іншого протоколу (Р1), щонайменше до одного вузла з використанням протоколу (Р2) зв'язку вузлів між собою і, по-друге, передачу інформації, переданої від щонайменше одного вузла з використанням протоколу зв'язку вузлів між собою, до реле з використанням протоколу, призначеного для реле 3 Установка за п 2, яка відрізняється тим, що щонайменше один пристрій (1) для захисних електричних реле (2) з'єднаний з інформаційною мережею (7) підвищеної надійності, яка є частиною системи зв'язку установки і обслуговує щонайменше деякі з вузлів (13, 14) системи керування і щонайменше один вузол (11, 12) вищого рівня системи CM о О) 00 CD го in О) Винахід стосується інтерфейсного пристроя для захисних електричних реле системи захисту і керування процесом у промисловій установці, а також промислових установок, обладнаних таким пристроєм Як відомо, захисні реле, що застосовуються в установках вироблення і розподілу електричної енергії, є звичайно електронними пристроями, які уможливлюють вимірювання електричних параметрів, щоб ініціювати спрацьовування роз'єднувачів ланцюга у випадку виникнення аварійної ситуації, а також надають оперативну інформацію Метою такого ініціювання є від'єднання частини електричної мережі установки для захисту установки, на 53689 приклад, від небезпечних стрибків напруги або містить засоби перетворення інформації, які струмів у цій частині уможливлюють, по-перше, передачу інформації, переданої від реле з використанням іншого протоВід'єднання частини мережі від працюючого колу, щонайменше, до одного вузла з використанкомплекса може мати наслідки, які мають бути ням протоколу зв'язку вузлів між собою, і, поточно оцінені, оскільки вони можуть бути серйоздруге, передачу інформації, переданої від щонайними, навіть катастрофічними Тому звичайно у менше одного вузла з використанням протоколу центрі керування установкою збирають інформазв'язку вузлів між собою, до реле з використанням цію від захисних електричних реле, а засоби цього протоколу, призначеного для реле центру дають загальну оцінку функціонування установки, зокрема оцінку ситуації, пов'язаної з Винахід включає також промислову установку, цими реле по усій установці 3 різних причин, зокобладнану набором захисних електричних реле і рема внаслідок неоднорідності засобів керування системою керування процесом з програмованими процесом, часто виникає необхідність одночасного функціональними вузлами, які мають один з одним використання дуже різних захисних електричних зв'язок згідно з певним протоколом через щонайреле Тому з давніх пір вважається доцільним менше одну мережу у режимі розділення часу для з'єднувати такі реле з центром керування індивікерування робочими компонентами установки дуальними ЛІНІЯМИ зв'язку з індивідуальними інВинахід включає щонайменше один пристрій, терфейси и ми схемами щонайменше на одному описаний вище КІНЦІ Згідно З втіленням винаходу, установка має щонайменше один пристрій, з'єднаний з інформаТаке рішення, однак, не може бути задовільційною мережею підвищеної надійності, і щонайним, оскільки що з часом устаткування піддається менше один вузол вищого рівня системи модифікаціям, і після встановлення нових пристроїв старі пристрої, а також лінії зв'язку і адаптиОсобливості і переваги винаходу детально навні інтерфейси, можуть виявитись не придатними ведено у подальшому описі з посиланнями на кредля використання Крім того, заміна технічних заслення, у яких собів часто викликає заміну програмного забезпефіг 1 - блок-схема інтерфейсного пристроя чення згідно з винаходом, призначеного для групи захисних електричних реле, і Процедури зв'язку з захисними електричними реле стандартизовано (див , наприклад, Стандарт фіг 2 - блок-схема системи зв'язку системи IEC870 5-CS103) керування процесом промислової установки з інтерфейсним пристроєм згідно з винаходом Сучасні системи керування виробничими процесами звичайно мають таку архітектуру каналів Інтерфейсний пристрій згідно з винаходом явзв'язку, яка у процесі керування уможливлює обмін ляє собою програмований пристрій з щонайменше цифровою інформацією між програмованими фунодним процесором, набором ОП і ПЗП і допоміжкціональними вузлами у режимі розділення часу ним обладнанням, зокрема, пристроями вводу/ Така інформаційна система, зокрема, може бути виводу Інтерфейсний пристрій передає цифрову побудована на основі мережі або пов'язаних між інформацію до групи захисних електричних реле 2 собою мереж і звичайно включає щонайменше і приймає таку інформацію від цієї групи, що ободну мережу підвищеної надійності У випадку слуговує промислову установку, обладнану систекількох мереж лінії зв'язку зв'язують програмовані мою керування процесом, яка включає щонаймефункціональні вузли, які належать рівням, що віднше один програмованій функціональний вузол З, повідають їх функціям, причому існує щонайменше з яким здійснюється обмін інформацією один рівень, який об'єднує пристрої вводу/ виводу Інтерфейсний пристрій має необхідні технічні і пристрої керування процесом, а також рівень назасоби 0, 0' з'єднання, наприклад, нероз'ємні Чегляду, який містить щонайменше один вузол Одрез одні з них цей пристрій з'єднано з захисними нак, мережа, утворена ЛІНІЯМИ зв'язку, які обслугореле, через другі - з елементом лінії, наприклад, вують захисні реле, не входить до зазначеної шиною, що утворює мережу, через яку інтерфейссистеми зв'язку, оскільки не використовує протоний пристрій може мати зв'язок з програмованими колів зв'язку цієї системи вузлами 3 Засоби з'єднання, адаптовані згідно з ВІДПОВІДНОЮ структурою технічних засобів, не опиЗ різних причин стандартизація зв'язку для засано детально, оскільки вони добре ВІДОМІ фахівхисних реле більш розвинута, ніж стандартизація цям зв'язку між вузлами промислових установок Щоб усунути це ускладнення, винахід передЯк уже відзначалось, обмін інформацією з ребачає застосування інтерфейсного пристроя для ле здійснюється за окремим протоколом, призназахисних електричних реле системи захисту проченим лише для цього обміну Цей спеціальний мислової установки, оснащеної системою керупротокол Р1 відповідає згаданому вище Стандарту вання процесом, яка включає програмовані функIEC870 5-CS103 ціональні вузли, зв'язок між якими у процесі Протокол Р2 зв'язку з програмованим вузлом З керування установкою здійснюється за певним є іншим, оскільки іншими є вимоги до зв'язку, між протоколом через щонайменше одну мережу у цими вузлами відрізняються від вимог до зв'язку з режимі розділення часу реле Згідно З винаходом інтерфейсний пристрій Таким чином, виникає потреба у засобі перевключає технічні засоби з'єднання, які дозволяють творення інформації, який у інтерфейсному приокремо з'єднувати цей пристрій для передачі інстрої 1 розташований між реле 2 і програмованим формації, по-перше, з реле і, по-друге, з обслугопристроєм 3 (фіг 1) Цей засіб у інтерфейсному вуючими вузлами інформаційної системи, а також пристрої уможливлює, наприклад, періодичну пе 53689 процесу і рівень засобів вводу/ виводу процесу Програмовані функціональні вузли верхнього рівня (керування процесом і нагляд) репрезентовані вузлом 8, який може відповідати, наприклад, посту оператора нагляду і керування процесом або головному центру нагляду, і вузлом 9, який відповідає, наприклад, комп'ютеру керування процесом У даному випадку вузол 8 може здійснювати обмін інформацією з захисними електричними реле 2 через інтерфейсний пристрій, з яким цей вузол з'єднано (за умов, визначених вище) Вузли вищого рівня мають зв'язок з комунікаційною мережею 10 системи зв'язку установки Ця мережа може бути мережею типу Ethernet, зокрема мережею ALSPA S8000 заявника Це дає змогу вузлам верхнього рівня, використовуючи протокол Р2, підтримувати зв'язки, по-перше, один з одним і, подруге, з вузлами проміжного рівня, репрезентованими двома вузлами 11, 12, також з'єднаними з цією мережею На фіг 2 вузол 11 працює як комутатор і забезпечує взаємозв'язки за протоколом Р2 між вузлами, наприклад, 1 та 8, які належать різним рівням Інший вузол 12 може бути, наприклад, контролером, що у певній ПОСЛІДОВНОСТІ виконує функції автоматики, або програмованим електронним контролером потужності тощо редачу даних, передачу результатів вимірювань і хронологічно визначених повідомлень для потреб моніторингу і передачу синхронізуючої інформації до реле 2 Ці повідомлення, що надходять від програмованого вузла 3, можуть визначати структурування реле або їх параметри Синхронізуюча інформація забезпечує ВІДЛІК часу, спільний для різних реле, щоб уможливити датування інформації, яку вони передають, зокрема коли виявлено якесь явище Точність синхронізації має бути достатньою для визначення ПОСЛІДОВНОСТІ явищ, виявлених різними реле, коли виникає ланцюгова реакція Наприклад, точність хронологічної ідентифікації може становити менше 1мс Інтерфейсний пристрій 1 приймає інформацію, що надходить від реле 2 за протоколом Р1, і згідно з запрограмованою у ньому процедурою надсилає М, використовуючи протокол Р2 Для інформації, що надходить від програмованого вузла 3 за протоколом Р2, використовується зворотна процедура, після чого інформація надсилається до реле Програмне забезпечення такого переходу від одного протоколу до іншого тут не описується, оскільки воно залежить від характеристик обраних протоколів Р1 та Р2 і може бути побудоване фахівцями з використанням відомих способів На фіг 2 зображено необмежуючий приклад системи зв'язку системи керування процесом у промисловій установці Ця система зв'язку включає інтерфейсний пристрій 1 винаходу, який забезпечує обмін інформацією між захисними електричними реле 2 і щонайменше одним програмованим вузлом 3 установки Установку обладнано інтерфейсним пристроєм 1, подібним до зображеного на фіг 1, і захисними реле, які можуть бути різними, але усі вони програмовані і використовують протокол Р1 зв'язку, який відповідає Стандарту ІЕС870 5 - CS103 Вибір реле 2 визначається потребами установки Це можуть бути реле типу ЕРАС 3000, які постачає ALSTOM, або ЛІНІЙНІ реле захисту від перевантажень типу REC316, або диференційні реле захисту трансформаторів типу RET316 (постачальник - ABB) Реле 2 (фіг 2) мають зв'язок з пристосованою для роботи з ними локальною захисною магістральною мережею 4 оптичного типу, або, наприклад, типу RS 485 для електричних ЛІНІЙ зв'язку Щонайменше деякі з них, як варіант, можуть бути з'єднані з концентратором/ деконцентратором 6, включеним між локальною захисною мережею 4 і допоміжною мережею 5 Він може бути, наприклад, типу мультиплексор/ демультиплексор Інтерфейсний пристрій 1 включено між локальною захисною мережею 4 і мережею 7 підвищеної надійності, яка є частиною системи зв'язку, що забезпечує зв'язок між програмованими вузлами промислової установки Ця система зв'язку може бути побудована на основі стандартної мережі WORLDFIP або системи F8000 заявника Цю систему (фіг 2) побудовано таким чином, що вона здатна об'єднувати три функціональні рівні, на яких працюють програмовані вузли Цими рівнями є рівень керування процесом і нагляду, проміжний рівень автоматики Вузли 13, 14 репрезентують різноманітні пристрої вводу/ виводу Ці вузли мають зв'язок з мережею 7 підвищеної надійності, як і інтерфейсний пристрій 1, який, таким чином, у даному випадку можна віднести до пристроїв вводу/виводу Вузол 13 репрезентує "розумні" датчики, або пускові пристрої, або вузли керування приводами змінної швидкості Вузол 14 репрезентує, наприклад, засоби вводу/виводу, які забезпечують встановлення зв'язків МІЖ компонентами установки, які беруть участь у керуванні процесом Такими компонентами можуть бути, наприклад, датчики 15 і/або пускові пристрої 16 звичайного типу, яким таким чином надається зв'язок з ВІДПОВІДНИМ контролером рівня автоматики У даному прикладі датчики і пускові пристрої пов'язані з вузлом 13, який обслуговує їх через шину 17, утворену, наприклад, електричним кабелем, складеним екранованими парами проводів Зрозуміло, що описані вузли дають лише приклад, а зазначена вище КІЛЬКІСТЬ рівнів може бути зменшена, наприклад, групуванням функцій одного рівня з функціями іншого рівня у ВІДПОВІДНО побудованих функціональних вузлах Таким чином, у установці, де використовується інтерфейсний пристрій 1 (як це описано вище), можна об'єднати інформацію від захисних електричних реле з інформацією про потребу електроенергії і інформацією про роботу системи керування процесом Це дає значні переваги при керуванні у реальному часі, оскільки оператори установки одержують потрібну їм інформацію різного походження у стандартизованій формі з виведенням даних на один екран Оператор також одержує змогу впливати на захисні реле, зокрема змінювати їх параметри і конфігурацію за умов, визначених для інших пристроїв вводу/ виводу, репрезентованих вузлами 13, 14 фіг 1 Це можна здійснити через будь-який функціональний вузол, належним чином програмований, або за допомо 7 53689 8 гою зовнішнього і, як варіант, віддаленого комп'юним з вузлів або з однією з мереж системи зв'язку, тера, з'єднаного ВІДПОВІДНОЮ ЛІНІЄЮ зв'язку з од Функціональні вузли *ь w ІнтерфейсіІИЙ пристрій он ' Ссх Протокол Р2 ^ Ссх * ' Протокол Р1 ь г Захисні реле Фіг.1 Фіг.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет' вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236 - 47 - 24