книги / Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков

Системная магистраль осуществляет связь УВМ с устройствами подсистем второго и третьего уровня через специальные интер­ фейсы. Интерфейс системной магистрали обеспечивает передачу во все устройства, с которыми УВМ осуществляет связь, управляю­ щих директив; считывание слов состояний устройств и передачу их в УВМ; запись в память микроЭВМ второго уровня и считывание произвольных массивов информации. Все виды обмена УВМ с дру­ гими устройствами выполняются по ее инициативе.

СИМ обеспечивает возможность формирования и подачи на вход аналого-цифровых преобразователей (АЦП) трех аналоговых сигналов, имитирующих любые три входные сигнала от 03. На­ стройка СИМ на выдачу сигналов определенной величины и формы, а также коммутация его выходов на отдельные входы АЦП взамен каких-либо входных сигналов от 0 3 ведутся УВМ с помощью ди­ ректив, передаваемых через интерфейс СИМ. Использование СИМ позволяет производить опробование как срабатывания, так и не­ срабатывания всех ЛУЗ, входящих в МПРЗ. Инициирование СИМ для опробования той или иной защиты производится с помощью директив УВМ. При этом срабатывание опробуемых защит, а также других ЛУЗ, использующих имитируемые входные сигналы, должно быть заблокировано в выходном блоке.(ВБ).

ЧС предназначены для передачи по запросу информации о реаль­ ном времени. Они обеспечивают передачу текущего времени в УВМ, запоминание времени срабатывания защит по сигналу выходного блока .и передачу его в УВМ по ее требованию, фиксацию даты, часа, минуты, секунды (с точностью до 0,01 с). Установка теку­ щего начального времени производится директивами с клавиатуры УВМ. Информация о текущем времени выводится на экран и при необходимости на печатающее устройство.

Подсистема второго уровня МПРЗ непосредственно выполняет функции РЗ. Это идентификация состояния 03, формирование со­ общений о состоянии блока, регистрация и хранение осциллограмм основных токов и напряжений 03 при возникновении поврежде­ ний и анормальных режимов работы.

Подсистема второго уровня включает следующие устройства: семь защитных микроЭВМ (ЗМ1—ЗМ7), резервную защитную мик­ роЭВМ (ЗМ Р), контроллер межмашинного и межсистемного обме­ на (КМО), датчик частоты (ДЧ) и системный аварийный осцил­ лограф (САО).

Для выполнения функции защиты, резервирования и осциллографирования используются микроЭВМ семейства «Электроника60». Они имеют микропрограммное управление и высокое быстро­ действие (500 тыс. оп/с и более). Последнее позволяет адапти­ ровать систему команд микроЭВМ для целей РЗ. УВМ имеет раз­ витые средства связи с оператором, быстродействие 500 тыс. оп/с

обновляемого оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) микроЭВМ осциллографа.

По сигналу ВБ (формируемому одновременно с выдачей сигна­ лов на отключение объекта) отсчитывается заранее определенная выдержка времени, и обновление информации в каналах памяти осциллографа прекращается. При этом обеспечивается регистрация информации за заданный промежуток времени как до, так и после возникновения аварийного режима. В дальнейшем через интерфейс осциллографа с УВМ содержимое каналов памяти осциллографа передается в подсистему верхнего уровня для последующей обра­ ботки и вывода через ГП. Обмен осуществляется по инициативе УВМ. После разгрузки памяти осциллографа он вводится в новый цикл работы директивой УВМ.

ДЧ позволяет получить текущее значение частоты переменного тока ЭЭС, которое необходимо при реализации алгоритмов защит. ДЧ отстроен от электромагнитных переходных процессов в первич­ ных и вторичных цепях и связан со всеми ЗМ отдельной магист­ ралью.

В состав подсистемы третьего уровня входят: блок входных шунтов, входной блок (ВхБ), ВБ, блок коммутации и АЦП. ВхБ воспринимает информацию от ТА и TV, установленных на БГТ. В этом блоке для каждой из этих величин обеспечивается гальва­ ническая развязка в соответствии с требованиями к измерительным цепям РЗ, преобразование входных токов в напряжения и согла­ сование их с входными цепями блока коммутации и АЦП. Во ВхБ предусмотрена возможность восприятия и передачи в подси­ стемы верхних уровней дискретных сигналов от внешних УРЗ и УПА энергоблока.

Блок коммутации и АЦП преобразует поступающие на его вход аналоговые величины в цифровую форму и передает их в си­ стемную магистраль, причем аналоговые входные сигналы объеди­ няются в несколько групп. Преобразование каждой из них произ­ водится с помощью одного АЦП, т. е. коды входных сигналов одной группы соответствуют значениям входных аналоговых вели­ чин в различные моменты времени в пределах цикла преобразова­ ния группы. Синхронизация работы АЦП осуществляется таким образом, что все первые и последующие сигналы во всех группах соответствуют одним и тем же моментам времени. Для контроля за правильностью информации, поступающей в микроЭВМ второго уровня, в блоке коммутации и АЦП к каждому формируемому сигналу добавляется бит четности. ВБ производит аппаратную дешифрацию сообщений, поступающих от ЗМ, и формирование сиг­ налов, воздействующих на 03 . ВБ также формирует и хранит сло­ во состояния выходных портов защит. УВМ через свой интерфейс с ВБ имеет возможность управлять работой ВБ, передавая сообще­ ния в его порты.

	ЦП	039		П 3 9	Таймер		Рис. 3.2. Структура защитной
							микроЭВМ
					Канал	38
г					I	УВМ
		FS-1501		ПЛ-150	I	АЦП
					I	М Р
					I	ИБ
1	ГМД		ДП		I
					I
1	Средства		отладки		]

и отладки программ возможно подключение перфоленточных уст­ ройств ввода-вывода FS-1501 и ПЛ-150, ДП, накопителя ГМД7012. МикроЭВМ имеет модульный принцип построения. Связь между блоками осуществляется через единый канал обмена инфор­ мацией по принципу — «управляющий — управляемый», т. е. в лю­ бой момент времени только одно устройство является активным и управляет процессом передачи информации. Связь через канал является замкнутой, асинхронной. Пассивное устройство должно подавать ответные сигналы на управляющие сигналы активного устройства. Таким образом, для каждого устройства устанавли­ вается максимальная возможная для него скорость обмена инфор­ мацией.

Модульный принцип построения с единым каналом обмена по­ зволяет создать необходимую конфигурацию системы посредством установки требуемых устройств, причем они так же легко доступны для центрального процессора, как и ОЗУ. Канал обеспечивает 3 типа обмена данными: программируемый обмен при управлении и по инициативе программы; обмен в режиме прерывания программы, когда процессор прерывает основную и переходит к выполнению программы обслуживания периферийного устройства, выставившего требование прерывания; обмен в режиме прямого доступа к памя­ ти (ПДП), который является самым быстрым способом обмена между памятью и внешним устройством. Состояние центрального процессора (ЦП) при этом не изменяется и обмен можно произ­ водить в промежутках между циклами обращения к каналу. Канал содержит 38 линий связи, из которых 31—двунаправленная. Про­ токол обмена информацией в целом соответствует интерфейсу МПИ. Таймер формирует одновременно до 5 выдержек времени, осущест­ вляет приоритетное обслуживание 5 внутренних требований пре­ рывания от счетчиков и 2 внешних требований. ЦП имеет возмож­ ность считывать содержимое счетчиков для контроля отсчета вы­ держки.

Д ля реализации эффективных алгоритмов обработки информа-. ции при периоде входного сигнала 20 мс необходимо быстродей­ ствие более 200 тыс. оп/с. Для получения требуемой точности используются 10-разрядные АЦП. Поэтому указанное быстродей­ ствие необходимо при работе с 16-разрядными словами. Обслужи­ вание внешних устройств ЗМ целесообразно организовать с исполь­ зованием системы прерываний. ЗМ будет прекращать выполнение обработки и обслуживать данные устройства с меньшими затра­ тами машинного времени, чем при программном опросе готовности устройства. Наиболее просто это реализуется при векторном преры­ вании, когда вход в программу обслуживания осуществляется автоматически при считывании вектора прерывания. Развитая и гибкая система команд позволяет создать короткие программы по заданному алгоритму. Такую возможность дают 16-разрядные микроЭВМ.

Поскольку объем ОЗУ, необходимый для функционирования РЗ, невелик, целесообразно использовать статическое ОЗУ вместо дина­ мического, требующего дополнительных затрат процессорного вре­ мени на регенерацию информации. Устройство памяти ЗМ вклю­

чает ОЗУ, выполненное на ИМС КР537РУ2А,			и ПЗУ — на ИМС
типа К573РФ2. Кроме	ОЗУ и	ПЗУ память	(рис. 3.3) включает
шинные формирования	(Ш Ф),	регистр адреса	(РА), дешифратор

устройства памяти (ДШ У), блок управления памятью (БУП).

По сигналу синхронизации ЦП адрес ячейки памяти запоми­ нается в РА, расшифровывается в ДШУ, выбирается ОЗУ или ПЗУ. Затем по линиям управления ШУ процессор задает вид обра­ щения ЗАПИСЬ или СЧИТ, и БУП формирует управляющие сиг­ налы на линиях УПР ПЗУ и УПР ОЗУ. По этим сигналам данные считываются из ОЗУ или ПЗУ и передаются через ШФ на линии ШДА канала ЗМ по сигналу СЧИТ или записываются с этих же линий в ОЗУ по сигналу ЗАПИСЬ.

ПЗУ имеет до 10 циклов перепрограммирования и длительность

Рис. 3.3. Устройство памяти защитной микроЭВМ

хранения информации до 100000 ч при выключенном и до 10000 ч при включенном питании. ПЗУ и ОЗУ занимают область адресов соответственно 07777в и 40000в—5 7 7 7 7 В МПРЗ обеспечена рабо­ та ЗМ с пультовым терминалом «Консул-260» и перфоленточными устройствами ввода-вывода FS-1501, ПЛ-150. Их подключают при необходимости резидентной отладки и разработки программ. В этом случае работают с перфолентоцной операционной системой.

Обмен информацией с внешними устройствами производится через блок интерфейса (ИБ). Интерфейсы внешних устройств и таймер занимают адреса в области внешних устройств канала мик­ роЭВМ 160000— 177777». МикроЭВМ работает с ними, как с ячей­ ками памяти или в режиме прерывания.

Улучшение динамических и точностных характеристик, расши­ рение функций, выполняемых ЗМ возможно при переходе на более совершенные, перспективные типы машин. Возникающие при этом проблемы легко разрешимы, если использовать ряд микроЭВМ, совместимых по системе команд, интерфейсу и программному обес­ печению.

Разработка программ для микроЭВМ «Электроника-60» облег­ чается ее программной совместимостью с рядом СМ ЭВМ. Модер­ низация возможна за счет применения - более производительных перспективных микроЭВМ этого семейства — МС1201, МС1211, МС1212, которые совместимы по интерфейсу, программному обес­ печению и конструкции с микроЭВМ «Электроника-60».

САО выполняет следующие функции: записывает мгновенные значения токов и напряжений, контролируемых МПРЗ, в нормаль­ ном, предаварийном, аварийном и послеаварийном режимах; вы­ числяет основные параметры записываемых сигналов; хранит ин­ формацию о предаварийном, аварийном и послеаварийном режи­ мах, выдает на ГП осциллограммы сигналов и на АЦПУ основные параметры сигналов по требованию оператора и автоматически. Для выполнения этих функций САО используются микроЭВМ-ос- циллограф, УВМ и ЧС.' Осциллограф связан с системной маги­ стралью и магистралями обмена, частоты, связи с объектом. В от­ личие от ЗМ микроЭВМ-осциллограф имеет динамическое ОЗУ с максимальным объемом (64 кбайт).

В работе САО можно выделить 3 основных режима. Первый соответствует нормальной работе энергоблока и заключается в на­ коплении с непрерывным обновлением информации за определенный временной интервал. Второй соответствует аварийной ситуации, при которой прекращается обновление имеющейся информации (она будет предаварийной) и регистрируется аварийная в течение задан­ ного времени. Третий соответствует послеаварийной ситуации; САО предварительно обрабатывает полученные данные, либо передает их в УВМ с выводом на ГП или АЦПУ.

Рис. 3.4. Функциональная схема входных устройств МПРЗ

для цепей напряжения (ВУН); входное устройство для дискрет­ ных (логических) сигналов (ВД).

ВТ состоит из блока входных шунтов и 6 плат согласования В1Т1, В1Т2, В1ТЗ, В5Т1, В5Т2, В5ТЗ, входящих в состав ВхБ. Блок входных шунтов содержит 2 группы стандартных активных измерительных шунтов Ru,. Первая группа предназначена для под­ ключения к токовым цепям 1-амперных ТА, вторая — для подклю­ чения к 5- и 10-амперным -ТА. Параметры шунтов рассчитывают­ ся по условию обеспечения требуемой термической стойкости.

Тепловой расчет шунтов показывает, что по условию односе­ кундной термической устойчивости к току 401иом необходимо обеспе­ чить не менее чем четырехкратный запас по сравнению с номиналь­ ным током. В соответствии с этим выбраны следующие шунты: для 1-амперных ТА — шунт 4А/75 МВ; для 5-амперных ТА — шун­ ты 20 А/75 МВ или с учетом последовательного соединения 2 шун­ тов —20 А /150 МВ.

Платы согласования В1Т1, ..., В1ТЗ и В5Т1, .... В5ТЗ обслу­ живают соответственно 1- и 5-амперные или 10-амперные боковые