Цифровые устройства зашиты

Цифровые устройства защиты различного назначения имеют много общего, а их структурные схемы очень похожи и подобны представленной на рисунке 2. Центральным узлом цифрового устройства является микро-ЭВМ (Электронная Вычислительная Машина), которая через свои устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами. С помощью этих дополнительных узлов осуществляется сопряжение микро-ЭВМ (микропроцессора) с внешней средой: датчиками исходной информации объектом управления, оператором и т.д. Следует отметить, что в реальном устройстве защиты может использоваться несколько микропроцессоров, каждый из которых занят решением отдельного фрагмента общей задачи с целью обеспечения высокого быстродействия. Например, в сложных защитах высоковольтных линий используется до 7...10 микропроцессоров, работающих параллельно.

Рисунок 2- Структурная схема цифрового устройства защиты.

Непременными узлами любого цифрового устройства РЗА являются: входные (U1...U4) и выходные (KL1...KLj) преобразователи сигналов, тракт аналого-цифрового преобразования (U6,U7), кнопки управления и ввода информации от оператора (SB1,SB2), дисплей (Н) для отображения информации и блок питания (U5). Современные цифровые устройства, как правило, оснащаются и коммуникационным портом (X1) для связи с другими цифровыми устройствами.

Основные функции вышеперечисленных узлов следующие.

Входные преобразователи.Они обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей от внутренних цепей устройства. Одновременно, входные преобразователи осуществляют приведение контролируемых сигналов к единому виду (как правило,-к напряжению) и нормированному уровню. Здесь же осуществляется предварительная частотная фильтрация входных сигналов перед их аналого-цифровым преобразованием. Одновременно принимаются меры по защите внутренних элементов устройства от воздействия помех и перенапряжений. Различают преобразователи аналоговых (U3,U4) и логических (U1,U2) входных сигналов.

Выходные релейные преобразователи.Воздействия реле на объект защиты традиционно осуществляются в виде дискретных сигналов управления. При этом выходные цепи устройства защиты выполняют так, чтобы обеспечить гальваническую развязку коммутируемых цепей, как между собой, так и относительно внутренних цепей устройства защиты. Выходные преобразователи должны обладать соответствующей коммутационной способностью и, в общем случае, обеспечивать видимый разрыв коммутируемой цепи.

Тракт аналого-цифрового преобразованиявключает мультиплексор (U6) и собственно аналого-цифровой преобразователь-АЦП (U7). Мультиплексор-это электронный коммутатор, поочередно подающий контролируемые сигналы па вход АЦП. Применение мультиплексора позволяет использовать один АЦП (как правило, дорогостоящий) для нескольких каналов. В АЦП осуществляется преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональную ему цифровую величину.

Блок питания(БП) обеспечивает стабилизированным напряжением все узлы рассматриваемого устройства, независимо от возможных изменений напряжения в питающей сети. БП многих современных реле могут работать и с сетью переменного и с сетью постоянного тока. Как правило, в БП формируются и ряд дополнительных сигналов, исключающих неправильную работу ЭВМ и некоторых других электронных узлов устройства в момент появления и исчезновения напряжения питания.

Дисплей и клавиатура.Они являются непременными атрибутами любого цифрового устройства, позволял оператору получать информацию от устройства, изменять режим его работы, вводить новую информацию.

Порт связи с внешними цифровыми устройствами.Достоинством цифровых устройств является возможность-передачи имеющейся информации в другие цифровые системы: АСУ ТП, персональный компьютер и т.д., что позволяет интегрировать различные системы, экономя на каналах связи, затратах на предварительную обработку сигналов и т.п. Коммуникационный порт-необходимый элемент для дистанционной работы с данным устройством.

Вопросы самоподготовки:

1. Недостатки аналоговых защит.

2. Элементы функциональной схемы цифровой защиты.