Сигнальний блок

Реферат: Сигнальний блок містить модуль керування з центральним мікропроцесором та енергонезалежною пам'яттю, модуль живлення. Додатково містить N модулів вхідних впливів, які по шині даних пов'язані з модулем керування, дискретні датчики вхідних сигналів модулів вхідних впливів призначені для прийому дискретних сигналів зі схем релейного захисту (РЗ), протиаварійної автоматики (ПА) і управління енергетичного об'єкта, що надходять у вигляді дискретних сигналів, та щонайменше один модуль реле та сигналізації, який по шині даних пов'язаний з модулем керування, і призначений для ретрансляції оброблених сигналів на термінали РЗ та ПА та/або на центральну сигналізацію енергетичного об'єкта, причому два порти (RS485 та оптичний) модуля керування підключені до АСУ ТП (технологічним процесом), а третій порт модуля керування з'єднаний з лицевою платою, на якій знаходяться інформаційний дисплей та клавіатура. UA 93411 U (54) СИГНАЛЬНИЙ БЛОК UA 93411 U UA 93411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі електротехніки і призначена для застосування на енергетичних об'єктах у складі пристроїв релейного захисту (РЗ), протиаварійної автоматики (ПА), управління, сигналізації при наявності більшої кількості керуючих та інформаційних сигналів. Відомий мікропроцесорний релейний пристрій [Патент РФ № 2195707, МПК G08B 29/00, G01R 31/08, опубл. 27.12.2002 p.], що містить блок контролю, блок фіксації зміни напруги, три первинні трансформаторні обмотки з встановленими в них вимикачами, вимикач, вторинну трансформаторну обмотку, виходи якої з'єднані з входами блока фіксації зміни напруги, при цьому введені четверта первинна трансформаторна обмотка і мікропроцесорна система, причому четвертий вимикач встановлений в четверту первинну обмотку і всі обмотки розміщені на одному магнітному осерді трансформатора. Вихід блока фіксації зміни напруги з'єднаний із входом блока контролю, перший і другий вихід якого з'єднані, відповідно, з першим і другим входом блока фіксації зміни напруги, група входів квітування є групою входів блока контролю, третій, четвертий, п'ятий і шостий виходи якого є входами управління (включення/відключення) першого, другого, третього і четвертого вимикача відповідно, група входів-виходів блока контролю є першою групою входів-виходів мікропроцесорної системи, друга група входіввиходів якої є входами-виходами для зв'язку з ПЕОМ та АСУ ТП (технологічним процесом), група виходів мікропроцесорної системи є виходами для зв'язку з пристроями сигналізації і відображення, група входів якої призначена для прийому сигналів від об'єкта. Однак такий мікропроцесорний релейний пристрій імпульсної сигналізації не забезпечує високої надійності обробки інформації про стан об'єкта, а також даний пристрій має низькі функціональні можливості. Відомий пристрій сигналізації [Патент РФ № 87840 МПК Н02Н 3/44, опубл. 20.10.2009 p.], що містить блок фіксації зміни напруги і мікропроцесорну систему, друга група входів-виходів якої є входами-виходами для зв'язку з ПЕОМ та АСУ. Додатково в нього введений вузол обміну, група входів-виходів якого з'єднана з першою групою входів-виходів мікропроцесорної системи, група виходів якої з'єднана з першою групою входів блока фіксації зміни напруги, перша група виходів якого з'єднана з групою входів вузла обміну, друга група входів блока фіксації зміни напруги є групою входів пристрою, група виходів якого є другою групою виходів блока фіксації зміни напруги, вхід мікропроцесорної системи є входом квітування. Однак такий пристрій сигналізації не забезпечує високої надійності роботи пристрою, а також він мало функціональний при експлуатації і обслуговуванні. Відомий пристрій контролю і управління сигналами релейного захисту та протиаварійної автоматики енергетичних мереж [Патент РФ № 115971, МПК Н02Н 3/00, Н02Н 7/26, опубл. 10.05.2012 p.], що містить мікропроцесорний модуль, модуль прийому сигналів сигналізації, модуль виходу сигналів сигналізації і групу входів і виходів для з'єднання з ПЕОМ та АСУ ТП (технологічним процесом), який додатково містить модуль зовнішніх фільтрів, підключений через відповідну крос-плату релейних модулів, щонайменше до одного релейного модуля, модуль конденсаторних блоків, модуль блока живлення, модуль зовнішньої синхронізації часу, які своїми входами-виходами підключені до мікропроцесорного модуля, при цьому релейні модулі забезпечені механічними розмикачами з ручним управлінням для відключення пристрою від вхідних і вихідних кіл. Недоліком даного пристрою є те, що даний пристрій контролю і управління сигналами релейного захисту та протиаварійної автоматики енергетичних мереж не забезпечує високої надійності обробки інформації (дискретних сигналів) про стан об'єкта та повного контролю проходження сигналів в колах, а також даний пристрій має низькі функціональні можливості. Дане технічне рішення вибране за прототип. В основу корисної моделі поставлена задача розробки універсального пристрою, який виконує наступний набір функцій: фіксацію вхідних дискретних сигналів напруги і струму із заданою селекцією по величині і тривалості; реєстрацію у власній енергонезалежній пам'яті з відображенням на інформаційному табло; виконання логічних операцій з прийнятими сигналами і формуванням витримок часу; ретрансляцію прийнятих і оброблених сигналів на термінали релейного захисту, протиаварійної автоматики, центральної сигналізації, в АСУ ТП, що в свою чергу забезпечує безперебійність роботи пристроїв релейного захисту, протиаварійної автоматики, управління. Для вирішення поставленої задачі пропонується сигнальний блок, що містить модуль керування з центральним мікропроцесором та енергонезалежною пам'яттю, модуль живлення, який, згідно з корисною моделлю, додатково містить N модулів вхідних впливів, які по шині даних пов'язані з модулем керування, дискретні датчики вхідних сигналів модулів вхідних впливів призначені для прийому дискретних сигналів зі схем релейного захисту (РЗ), протиаварійної автоматики (ПА) і управління енергетичного об'єкта, що надходять у вигляді 1 UA 93411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дискретних сигналів, та щонайменше один модуль реле та сигналізації, який по шині даних пов'язаний з модулем керування, і призначений для ретрансляції оброблених сигналів на термінали РЗ та ПА та/або на центральну сигналізацію енергетичного об'єкта, причому два порти (RS485 та оптичний) модуля керування підключені до АСУ ТП (технологічним процесом), а третій порт модуля керування з'єднаний з лицевою платою, на якій знаходяться інформаційний дисплей та клавіатура. Крім цього кожний модуль вхідних впливів містить вісім дискретних датчиків вхідних сигналів з автоматичним перемиканням вхідного опору в залежності від величини і тривалості вхідного дискретного сигналу напруги або вісім дискретних датчиків вхідних сигналів струму, які гальванічно розв'язані один від одного і схеми логіки сигнального блока. Крім цього кожен дискретний датчик вхідних сигналів модуля вхідних впливів має можливість реалізації одержуваної інформації на "зовнішній" реєстратор енергетичного об'єкта. Крім цього сигнальний блок містить щонайменше один модуль додаткових пристроїв. Крім цього модуль живлення містить вузол контролю наявності вхідної напруги живлення. Введення в сигнальний блок додаткових модулів вхідних впливів дозволяє фіксувати дискретні сигнали струму та напруги із заданими параметрами. Також це дозволяє реалізувати незалежні від наявності живлення сигнального блока функцію автоматичного перемикання величини вхідного опору дискретного датчика вхідних впливів в залежності від величини і тривалості дискретного сигналу напруги і функцію ретрансляції вхідних дискретних сигналів на зовнішні реєстратори. Введення в сигнальний блок додаткових модулів реле та сигналізації забезпечує ретрансляцію прийнятих і оброблених сигналів на термінали релейного захисту, протиаварійної автоматики, центральної сигналізації. Запропонований сигнальний блок має власну назву "Блок сигнальний БС210". Корисна модель пояснюється кресленням, де схематично зображено функціональну схему сигнального блока. Сигнальний блок (див. креслення) містить модуль керування 1 з центральним мікропроцесором та енергонезалежною пам'яттю, модуль живлення 2. Крім цього блок має N (від 1 до 10) модулів вхідних впливів 3, які по шині даних пов'язані з модулем керування 1, дискретні входи яких призначені для прийому інформаційних сигналів зі схем релейного захисту (РЗ), протиаварійної автоматики (ПА), управління енергетичного об'єкта, що надходять у вигляді дискретних сигналів напруги або струму. Кожний модуль вхідних впливів 3 містить вісім дискретних датчиків вхідних сигналів з автоматичним перемиканням вхідного опору в залежності від величини і тривалості вхідного дискретного сигналу напруги або вісім дискретних датчиків вхідних сигналів струму, які гальванічно розв'язані між собою і від схеми логіки сигнального блока. Також кожен дискретний датчик вхідних сигналів модуля вхідних впливів 3 має можливість реалізації одержуваної інформації на "зовнішній" реєстратор об'єкта 4. Запропонований сигнальний блок містить щонайменше один модуль реле та сигналізації 5, який по шині даних пов'язаний з модулем керування 1, і призначений для ретрансляції оброблених сигналів на термінали релейного захисту і протиаварійної автоматики центральної сигналізації 6 енергетичного об'єкта. Два порти (RS485 та/або оптичний) модуля керування 1 підключені до інформаційної мережі 8 енергетичного об'єкта, а інший порт модуля керування 1 з'єднаний з лицевою платою 9, на якій знаходяться інформаційний дисплей та клавіатура. Для рішення допоміжних задач в сигнальний блок може встановлюватися модулі додаткових пристроїв 7. Датчики дискретних сигналів напруги мають енергонезалежну схему автоматичного перемикання величини вхідного опору в залежності від величини і тривалості керуючого сигналу. Модулі вхідних впливів 3 по шині даних передають інформацію про вхідні дискретні сигнали до модуля керування 1 для подальшої обробки. Крім цього інформація про стан дискретних датчиків вхідних сигналів транслюється до зовнішнього регістратора 4 об'єкта ("сухі" контакти) через окремий порт (клемник). Трансляція цієї інформації виконується незалежно від наявності оперативного живлення сигнального блока та працездатності центрального процесора. Опис основних модулів і принцип дії сигнального блока полягає в наступному. Модуль управління 1 здійснює безперервне опитування модулів вхідних впливів 3. При зміні стану будь-якого дискретного датчика вхідного сигналу або декількох датчиків модуль управління 1 проводить запис події в незалежну пам'ять із зазначенням № датчика, який змінив 2 UA 93411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стан, і з зазначенням дати і часу. Також модуль управління 1 передає інформацію про датчик(датчики), який змінив(ли) стан до лицьової плати 9 для відображення на дисплеї. Крім цього інформація про датчики через електричний інтерфейс RS485 (та/або оптичний інтерфейс) передається в АСУ ТП об'єкта 8. Через порт USB 10 до сигнального блока може бути під'єднаний персональний комп'ютер для виконання необхідної конфігурації параметрів роботи та "читання" інформації із енергонезалежної пам'яті. Після виконання логічних операцій з інформацією про датчики, які змінили стан, модуль управління 1 передає інформацію до модулів реле та сигналізації 5 для її подальшої реалізації на термінали РЗ і ПА, центральної сигналізації 6 у вигляді "сухого" контакту. За допомогою модуля управління 1 реалізовані віртуальні елементи часу роботи реле модуля реле та сигналізації 5 (затримка на спрацьовування реле, затримка на повернення після закінчення вхідного сигналу, формування імпульсу). Елемент часу може бути налаштований для будь-якого реле в модулях реле та сигналізації 5. Модуль живлення 2 забезпечує перетворення напруги живлення AC/DC ± 220 В (± 110 В) у вторинні стабілізовані рівні і гальванічну розв'язку вторинних рівнів від напруги живлення. Наявний в схемі модуля живлення 2 ємнісний накопичувач забезпечує працездатність сигнального блока при короткочасних перервах живлення. Вторинні стабілізовані рівні надходять в модуль реле та сигналізації 5, модуль вхідних впливів 3, модуль управління 1 і на лицьову плату 9 сигнального блока. У модулі живлення 2 є вузол контролю наявності вхідної напруги живлення, який забезпечує фіксацію моменту виключення живлення і збереження даних поточного стану дискретних датчиків вхідних дій в енергонезалежну пам'ять пристрою. Модуль живлення 2 забезпечує гальванічну розв'язку вторинних рівнів живлення від акумуляторної батареї. Модуль вхідних впливів 3 працює таким чином: вхідні дискретні інформаційні сигнали зі схем РЗ, ПА, управління (сигнал напруги, сигнал струму) надходять на дискретні датчики вхідних сигналів модулів вхідних впливів 3. Датчики модулів 3 гальванічно розв'язані один від одного. У модулі вхідних впливів 3 здійснюється селекція вхідних дискретних сигналів за величиною. Кожен модуль вхідних впливів 3 має власну адресу. Інформація про стан кожного дискретного датчика вхідних сигналів надходить в модуль управління 1. У модулі управління 1 здійснюється програмна селекція вхідних інформаційних сигналів за часом - зміна стану дискретного датчика менше заданого часу ігнорується. На не використовуваний модуль вхідних впливів 3 може бути встановлена "маска". При цьому стан датчиків такого модуля 3 не відображається на дисплеї лицьовій плати 9 і не фіксується в незалежній пам'яті. У модулі вхідних впливів 3 застосовують два типи дискретних датчиків вхідних сигналів напруги номіналом 110 В або 220 В та дискретні датчики вхідних сигналів струму номіналом: 0.010 А; 0.015 А; 0.025 А; 0.050 А; 0.075 А; 0.100 А; 0.150 А; 0,250 А; 0500 А; 1,0 А; 2,0 А. Дискретний датчик вхідних сигналів спрацьовує, якщо інформаційний сигнал перевищує задане граничне значення. При спрацьовуванні дискретного датчика вхідних сигналів замикається коло сигналу на "зовнішній" реєстратор 4, яке гальванічно розв'язане від вхідного кола датчика. В даному сигнальному блоці передбачена ретрансляція вхідних впливів на "зовнішні" реєстратори 4 у реальному масштабі часу. Дискретні датчики вхідних сигналів напруги, які використовуються в сигнальному блоці, автоматично перемикають свій вхідний опір в залежності від величини та тривалості вхідного сигналу. При наявності на вході дискретного датчика сигналу, який нижче за поріг спрацювання вхідний опір складає 10 кОм (Uном=220 B) чи 5 кОм (Uнoм=110 B). При тривалому вхідному сигналі, який більше рівня порога спрацювання датчика, вхідний опір датчика автоматично збільшується до 60 кОм (Uнoм=220 B) чи 30 кОм (Uнoм=110 B). При зникненні вхідного сигналу або його зменшені нижче порога спрацювання вхідний опір автоматично повертається до первісної величини. Таким чином забезпечується зниження споживання датчика і нормалізується температурний режим модуля та блока сигнального в цілому при наявності тривалих чи постійно діючих вхідних сигналів. Функція автоматичного перемикання величин вхідного опору не залежить від наявності живлення сигнального блока та роботи модуля керування 1; її визначає тільки величина та час дії вхідного вимірювального сигналу. Вхідний опір 10 кОм (5 кОм) забезпечує роботу схеми контролю ізоляції кіл оперативного струму при появі "землі" на дроті "з боку плюса", а також знижує рівень перешкод при довгих кабельних зв'язках до експлуатаційно прийнятного рівня. Дія кожного датчик вхідних сигналів може бути налаштована: - на дію одного або декількох реле будь-якого модуля реле та сигналізації 5; 3 UA 93411 U 5 10 15 20 25 30 35 - на дію всіх реле одного модуля реле та сигналізації 5; - на дію всіх реле всіх модулів реле та сигналізації 5. Кількість модулів вхідних впливів 3 може бути від одного до десяти. Модулі реле та сигналізації 5 використовують для видачі сигналів на панель центральної сигналізації 6, а також для релейного реалізації ("сухий контакт") інформації на термінали РЗ, ПА, управління. Кожний модуль реле та сигналізації 5 має вісім реле. Реалізація інформації на панель центральної сигналізації 6 може бути налаштована у вигляді сигналів від модуля реле та сигналізації 5: - робота пристрою (пристроїв); - аварійна несправність; - попереджувальний сигнал несправності; - додаткові сигнали; - звуковий аварійний сигнал. Кожен модуль реле та сигналізації 5 має індивідуальний адресу. Кожне реле в модулі реле та сигналізації 5 має по два перемикаючих контактів. У модулі 5 передбачені два іскрогасні контури і групи діодних зборок. Вибір типу контакту (замикає/розмикає), використання іскрогасниках контурів, доданих розв'язок і схеми з'єднання контактів усередині модуля реле та сигналізації 5 здійснюється апаратним конфірмуванням (монтаж перемичок). Таке конфігурування може бути виконано при заводській настройці блока сигнального і в процесі експлуатації на об'єкті. Кількість модулів реле та сигналізації 5 може бути від одного до чотирьох. Модуль додаткових пристроїв 7 призначений для вирішення допоміжних завдань в шафі релейного захисту та автоматики. Він являє собою плату друкованого монтажу. Модуль лицьової панелі 9 призначений для відображення оперативної інформації про стан дискретних датчиків вхідних сигналів модуля вхідних впливів 3 і призначення дискретних датчиків вхідних сигналів на дисплеї сигнального блока. На дисплеї модуля лицьової плати 9 відображається таблиця, в секціях якої містяться номера датчиків вхідних дискретних сигналів від 1 до 80 по 8 датчиків в кожному стовпці. При наявності керуючого сигналу на вході дискретного датчика вхідних сигналів відповідна секція таблиці відображається білим кольором, за відсутності керуючого сигналу - чорним. За допомогою модуля лицьовій панелі 9 здійснюється індикація справності та стану сигнального блока. Загальне управління сигнальним блоком здійснюється за допомогою клавіш. Блок БС210 застосовується на панелях (у шафах) релейного захисту та протиаварійної автоматики з великою кількістю керуючих та інформаційних сигналів: схеми управління передавачами і приймачами АКА32, УПКЦ, АКПА-В та інші, схеми протиаварійної автоматики, захисту автотрансформаторів, автоматики вимикачів високої напруги та інші. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 1. Сигнальний блок, що містить модуль керування з центральним мікропроцесором та енергонезалежною пам'яттю, модуль живлення, який відрізняється тим, що додатково містить N модулів вхідних впливів, які по шині даних пов'язані з модулем керування, дискретні датчики вхідних сигналів модулів вхідних впливів призначені для прийому дискретних сигналів зі схем релейного захисту (РЗ), протиаварійної автоматики (ПА) і управління енергетичного об'єкта, що надходять у вигляді дискретних сигналів, та щонайменше один модуль реле та сигналізації, який по шині даних пов'язаний з модулем керування, і призначений для ретрансляції оброблених сигналів на термінали РЗ та ПА та/або на центральну сигналізацію енергетичного об'єкта, причому два порти (RS485 та оптичний) модуля керування підключені до АСУ ТП (технологічним процесом), а третій порт модуля керування з'єднаний з лицевою платою, на якій знаходяться інформаційний дисплей та клавіатура. 2. Сигнальний блок за п. 1, який відрізняється тим, що кожний модуль вхідних впливів містить вісім дискретних датчиків вхідних сигналів з автоматичним перемиканням вхідного опору в залежності від величини і тривалості вхідного дискретного сигналу напруги або вісім дискретних датчиків вхідних сигналів струму, які гальванічно розв'язані один від одного і схеми логіки сигнального блока. 3. Блок сигнальний за пп. 1-2, який відрізняється тим, що кожен дискретний датчик вхідних сигналів модуля вхідних впливів має можливість реалізації одержуваної інформації на "зовнішній" реєстратор енергетичного об'єкта. 4. Сигнальний блок за пп. 1-3, який відрізняється тим, що містить щонайменше один модуль додаткових пристроїв. 4 UA 93411 U 5. Блок сигнальний за пп. 1-4, який відрізняється тим, що модуль живлення містить вузол контролю наявності вхідної напруги живлення. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5