Устройство релейной защиты и автоматики (РЗА) начинает действовать и срабатывать в зависимости отклонения параметров от номинальных защищаемого оборудования в ее элементах и отклонения номинальных параметров режима работы сетей и систем. Информацию о параметрах передаются от измерительных трансформаторов тока (ТТ) или (ТА) и напряжения (ТН) или (ТV).
С выводов трансформаторов тока и трансформаторов напряжения снимаются, как с датчиков, параметры переходного процесса в электрической системе.
Параметры состоят из:
-
свободные апериодические;
-
периодические, колебательные;
-
принужденные, гармонические - составляющие.
Далее эти параметры переходного процесса выделяются как сигналы на выходе низкочастотного фильтра (НЧФ). Эти сигналы преобразуются в аналого-цифровом преобразователе (АЦП), и поступают с периодичностью в амплитудной частотной характеристикой (АЧХ) в цифровой фильтр. В результате сигнал переходного процесса становится цифровой импульсной информацией.
Происходит измерительное преобразование на основе входных сигналов информации для РЗА, а также основой программного разложения на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательности токов и напряжений переходного процесса.
При поступившей информации превышающей определенных уставок логические элементы выдают импульс разрешения отключить защищаемый объект исполнительным блоком РЗА действующий на привод выключателя (Q) (смотрите - Основные виды релейной защиты и автоматики)
Микропроцессорные устройства защиты и автоматики
Устройство МПРЗА (микропроцессорное устройство защиты и автоматики) состоит из:
-
измерительной части (ИЧ), контролирующей значения токов и напряжений и определяющей условие срабатывания или несрабатывания;
-
логической части (ЛГ), которая формирует логический сигнал в зависимости от действия ИЧ и других требований;
-
управляющей (исполнительной) части (УЧ), предназначенной для усиления и размножения логического сигнала, полученного от ЛЧ и подачи напряжения на отключение объекта и сигнал о работе релейной защиты;
-
источника питания (ИП) для подачи оперативного питания на все элементы релейной защиты.
Смотрите по этой теме: Преимущества и недостатки микропроцессорных защит оборудования электроустановок
Функциональная схема МП РЗА
Функциональная схема РЗА
В микропроцессорных устройства РЗА (МП РЗА), а также цифровых РЗА применяются операционные и логические микросхемы, микроконтроллеры, микрочипы и собираются в функциональные терминалы.
Блок-схема элементной базы например может состоять:
-
ТА(ТV) – трансформаторов тока или напряжения, с помощью которых преобразуются первичные величины во вторичные, «безопасные» для дальнейшего использования;
-
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, позволяющий конвертировать аналоговые величины токов и напряжений в цифровые (двоичные или шестнадцатеричные) значения пригодные для обработки программой микропроцессора;
-
микропроцессор - сложная интегральная микросхема, позволяющая принимать, записывать и выполнять действия над сигналами микросхема, имеющая записанную микропрограмму;
-
ЦАП – цифрово-аналоговый преобразователь;
-
ИО - исполнительный орган – обычно дискретный выход, состояние которого меняется при выполнении каких либо сценариев.
Структурная схема микропроцессорной МП РЗА
На рисунке 6 представлена структурная схема микропроцессорного устройства релейной защиты и автоматики (МП РЗА).
Структурная схема микропроцессорной (МП) РЗА
Аналоговые входные величины переменного тока в общем случае (iА, iВ, iС, 3I0, uА, uВ, uС, 3U0) представляют собой фазные величины и величины нулевой последовательности токов и напряжений. Эти величины подаются через промежуточные трансформаторы токов и напряжений (Т), показанные на схеме.
Аналоговые входные блоки должны обеспечивать достаточную изоляционную прочность измерительных цепей относительно вторичных цепей высоковольтных трансформаторов тока и напряжения
Следующие блоки:
-
EV – преобразователи, обеспечивающие аналоговую фильтрацию и нормирование входных сигналов;
-
AD – аналого-цифровые преобразователи для подготовки цифровых величин.
Основным элементом устройства является микропроцессорный блок. Он предназначен для:
-
фильтрации и первичной обработки измеряемых величин;
-
непрерывного контроля достоверности измеряемых величин;
-
проверки граничных условий;
-
обработки сигналов логических функций;
-
формирования команд на отключение/включение и на сигналы;
-
регистрации текущих и аварийных событий, регистрации мгновенных данных повреждения;
-
обеспечения функционирования операционной системы, например, хранения данных, часы реального времени, коммутации, интерфейсы и т.д.
Дискретные входные величины (А1):
-
сигналы о состоянии элементов системы электроснабжения (выключатели и т.п.);
-
сигналы от других устройств РЗА;
-
сигналы о разрешении или запрете отдельных функций защиты;
-
сигналы управления, меняющие логику защиты. Они предназначены для ввода логической (0 / 1) информации.
Блок AV - выходные усилители, обеспечивающие работу выходных реле, сигнальных элементов (светодиодов), дисплея на лицевой панели и различных интерфейсов, о которых будет сказано ниже.
Дискретные выходы (выходные реле В1 и светодиоды) служат для целей управления и сигнализации, указанных на структурной схеме.
Дисплей предназначен для чтения сообщений защиты и для выполнения операций с помощью клавиатуры.
Интерфейс обслуживания служит для связи защиты с персональным компьютером, при помощи которого с использованием специальных программ обеспечивается эффективное обслуживание защиты. Этот интерфейс позволяет также производить централизованную настройку и обслуживание устройства на расстоянии (через модем).
Системный интерфейс обеспечивает связь защиты с системой контроля и управления для передачи различных сообщений о состоянии защиты, об управлении и архивировании данных. Через этот интерфейс могут также передаваться сигналы, позволяющие изменять параметры защиты.
Функциональный интерфейс обеспечивает быстрый обмен информацией с другими защитами, а также для передачи информации в систему диспетчерского управления.
Функциональная клавиатура управления на передней панели предназначена для ввода управляющей информации:
-
изменение уставок и параметров защиты;
-
ввод (вывод из действия) отдельных функций защиты;
-
ввод команд для управления коммутационными элементами присоединения;
-
программирование дискретных входов и выходов;
-
проведение контрольных проверок исправности устройства.
Смотрите также: Микропроцессорные терминалы защит и автоматики ABB