54. Місце мікропроцесорів у автоматизації систем енергопостачання
(Мікропроцесорні пристрої захисту та автоматики)
1. Цифрові реле та захист у системах електропостачання
Цифрові реле поєднують функції: РЗ від усіх можливих видів пошкоджень та ненормальних режимів роботи електроустановок, автоматичного включення резервного джерела живлення (АВР), автоматичного відділення пошкодженої ділянки та інших автоматичних пристроїв керування в аварійному та післяаварійному режимі, вимірювання та запису електричних величин, оперативного та запрограмованого управління комутаційними апаратами, визначення місця пошкодження на лінії, що аварійно відключилася. Такі цифрові пристрої називають багатофункціональними. На відміну від традиційного виконання РЗА за допомогою наборів окремих реле, як правило, з однією функцією (реле струму, напруги, часу), при використанні цифрових реле завдання РЗА вирішують комплексно.
Крім великих функціональних можливостей, цифрові пристрої РЗА мають такі властивості як безперервна автоматична самоперевірка, запам'ятовування подій, можливість дистанційного контролю та оперативної зміни налаштування РЗА за допомогою комп'ютера та каналу зв'язку або за попередньо передбаченим у цьому реле фактору. Так може бути змінений весь набір уставок РЗА при зміні, наприклад, первинної схеми електричної мережі. Ці переваги цифрових РЗА роблять їх найперспективнішими для автоматизації розподільчих електричних мереж.
Незалежно від виробника, цифрові реле мають близькі характеристики. Наприклад, потужність, що споживається від вимірювальних трансформаторів струму і напруги, знаходиться на рівні 0,1…0,5 ВА, апаратна похибка – в межах 2…5 %, коефіцієнт повернення вимірювальних органів становить 0,96…0,97.
Центральним вузлом цифрового пристроює мікропроцесор, який через пристрої введення-виведення обмінюється інформацією з периферійними вузлами.
Вхідні перетворювачі приводять контрольовані сигнали до єдиного виду (зазвичай до напруги) та нормованого рівня та забезпечують гальванічну розв'язку зовнішніх ланцюгів пристрою від внутрішніх. Крім того, на цьому етапі здійснюється попередня частотна фільтрація вхідних сигналів перед їх аналого-цифровим перетворенням; вживаються заходи захисту внутрішніх елементів пристрою від впливу перешкод і перенапруг.
Розрізняють аналогові та логічні перетворювачі вхідних сигналів. Перші виконують так, щоб забезпечити лінійну передачу контрольованого сигналу у всьому діапазоні його зміни. Перетворювачі логічних сигналів, навпаки, роблять чутливими лише вузькій області діапазону можливого знаходження контрольованого сигналу.
Вплив реле на об'єкт, що захищається традиційно здійснюється у вигляді дискретних сигналів управління. При цьому вихідні ланцюги пристрою захисту виконують так, щоб забезпечити гальванічну розв'язку комутованих ланцюгів як між собою, так і щодо внутрішніх ланцюгів пристрою РЗ. Вихідні перетворювачі повинні мати відповідну комутаційну здатність і, в загальному випадку, забезпечувати видимий розрив комутованого ланцюга.
Тракт аналого-цифрового перетворення включає мультиплексор та власне аналого-цифровий перетворювач (АЦП). Мультиплексор (електронний комутатор) послідовно подає контрольовані сигнали на вхід АЦП. Застосування мультиплексора дозволяє використовувати один АЦП для кількох каналів. В АЦП відбувається перетворення миттєвого значення вхідного сигналу пропорційне йому цифрове значення.
Перетворення виконуються із заданоюперіодичністю. Далі, у мікропроцесорі за цими вибірками із вхідних сигналів розраховуються інтегральні параметри контрольованих сигналів – їх амплітудні чи діючі значення.
Блок живлення (БП)U5 забезпечує стабілізованою напругою всі вузли пристрою, незалежно від можливих змін напруги в мережі живлення.
Дисплей та клавіатура є обов'язковими вузлами будь-якого цифрового пристрою. Вони дозволяють оператору отримати інформацію від пристрою, змінювати режим роботи, вводити нову інформацію.
Перевагою цифрових пристроїв є можливість передачі наявної інформації інші цифрові системи: АСУ ТП, персональний комп'ютер тощо., що дозволяє інтегрувати різні системи, економлячи на каналах зв'язку, витратах на попередню обробку сигналів тощо. Комунікаційний порт – необхідний елемент для дистанційної роботи з пристроєм, а також для зв'язку із зовнішніми цифровими пристроями.