студент
, Россия
Рассмотрены вопросы использования автоматизированных систем на железнодорожном транспорте. Приведена сравнительная характеристика имеющихся си-стем. Сделан анализ видов икропроцессорных терминалов и их параметров работы.
микропроцессорные терминалы, цифровые системы, цифровые устройства защиты, автоматизированные системы, цифровая подстанция
В данный момент различные отрасли электроснабжения не представляют свою работу без цифровых современных технологий. Тем самым можно сказать, развитие социума предполагает внедрение нового, более оптимального, автоматизированного. Можно увидеть, что в энергетике вводят новейшие технологии, регулируют основные параметры работы сети, улучшают системы электроснабжения и не только.
Целью работы является исследование микропроцессорных терминалов для объектов вторичного распределения и цифровых систем для автоматизации процесса управления устройствами.
Задачи работы: изучить и обобщить материал по микропроцессорным терминалам, цифровым системам, сравнить их параметры работы.
Одной из новаций в системе электроснабжения является цифровая подстанция.
Цифровая подстанция построена на основе микропроцессорных терминалов релейной защиты и автоматики – интеллектуально-электронных устройств, преобразователей интерфейсов, сетевых коммутаторов, устройств организации единого времени, архивирования данных и серверов обработки, автоматизированных рабочих мест, устройств приема и передачи информации [1].
В системе автоматизации цифровых подстанций устройства релейной защиты и автоматики осуществляют сбор информации о состоянии коммутационных аппаратов, о напряжении на шинах электрических подстанций, о токовой нагрузке. Следом происходит обработка полученной информации и подача управляющего сигнала на электромагниты включения и отключения коммутационного аппарата.
Микропроцессорные интеллектуально-электронные устройства в системе автоматизации фиксируют события, происходящие на объекте управления, с пометкой времени. Все устройства должны работать синхронно, тем самым для синхронизации работы может применяться один из компьютеров сети.
Цифровые устройства защиты различного назначения имеют много общего, а их структурные схемы очень похожи и подобны.
Непременными узлами любого цифрового устройства РЗА являются: входные и выходные преобразователи сигналов, тракт аналого-цифрового преобразования, кнопки управления и ввода информации от оператора, дисплей для отображения информации и блок питания. Современные цифровые устройства, как правило, оснащаются и коммуникационным портом для связи с другими цифровыми устройствами.
Для автоматизации процесса управления устройствами электроснабжения для объектов вторичного распределения применяется цифровая защита фидеров контактной сети (ЦЗАФ – 3,3). Она предназначена для выполнения функций релейной защиты фидеров в КРУ тяговых подстанций, постов секционирования и пунктов параллельного соединения, а также для выполнения функций противоаварийной автоматики, измерения, контроля и сигнализации, местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами [2].
Данная защита имеет следующие функции:
– устройства: защита фидера;
– автоматики: управление быстродействующими выключателями, управление линейным выключателем;
– сигнализации: регистрация событий и аварийных процессов;
– самодиагностики;
– защиты: направленную максимальную импульсную защиту, дистанционную защиту, защиту по приращению тока, защиту по критической скорости нарастания тока, защиту по минимальному напряжению.
Сигнализация данного устройства подразделяется:
– аварийная сигнализация;
– сигнализация общего контроля изоляции;
– сигнализация о неисправности устройства.
Также ЦЗАФ имеет функцию регистрации событий и аварийных процессов, которая включает в себя измерение параметров контактной сети и регистрацию аварийных событий.
Самодиагностика действия цифровой защиты фидеров контактной сети выполняется контроллером автоматики и без остановки во время работы, что создает контроль связи контроллера автоматики с контроллером защиты и с блоком управления; контроль работоспособности датчика тока; выходного напряжения датчика; контроль выходного напряжения датчика напряжения.
Для автоматизированного управления оборудованием устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог предусмотрена система АСТМУ-А. Она выполнена на современной микропроцессорной элементной базе и обладает рядом преимуществ по сравнению с системами предыдущих поколений. АСТМУ-А организована как многоуровневая система управления и включает программно-технические средства телемеханического управления, размещаемого на диспетчерском и контролируемых пунктах, и средства автоматизации управления на самих подстанциях и постах секционирования [3].
Нижний уровень КП предназначен для управления объектами электроснабжения, сбора, предварительной обработки на локальном уровне и передачи информации телесигнализации и телеизмерения на ДП. Верхний уровень управления – локальная компьютерная сеть с реализацией мнемосхемы энергодиспетчерского круга на нескольких экранах видеомониторов. Программное обеспечение верхнего уровня дает возможность реализовать задачи автоматизированного управления технологическим оборудованием контролируемых пунктов и функции АРМ энергодиспетчера.
Связь верхнего уровня управления с аппаратурой КП осуществляется по протоколу MODBUS. Специальные модемы позволяют обеспечивать работу АСТМУ как по выделенным линиям связи (воздушным, кабельным) и каналам тонального диапазона частот, так и на диспетчерских кругах, оборудованных устройствами телемеханики типа «Лисна». Цифровой способ передачи информации позволяет на несколько порядков повысить скорость обмена информацией при использовании волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) [4].
В табл. 1 я привела сравнительную характеристику цифровых систем защиты.
Таблица 1
Сравнительная характеристика цифровых систем защиты
|
Цифровая защита прошлого поколения МСТ-95 |
Современная цифровая защита АСТМУ-А |
|
Похожие и подобные друг другу структурные схемы |
|
|
– более сложная конструкция;
– совместимость по протоколу обмена информацией с предыдущими системами; – малогабаритный щит, отсутствуют стойки ТУ-ДП и ТУ ДПР; – пульт диспетчера, в котором предусмотрено оперативное тестирование клавиатуры, монтажа и модулей; – аппаратура каналов связи с более стабильными характеристиками;
– увеличенный объем телеизмерений;
– использование темнового щита. |
– упрощенная современная конструкция; – совместимость по протоколу обмена информацией с предыдущими системами; – многоуровневая система управления; – включает программно-технические средства телемеханического управления;
– работа по выделенным линиям связи и каналам тонального диапазона частот, а также на диспетчерских кругах, оборудованных устройствами телемеханики типа «Лисна»; – современные терминалы управления БМРЗ, ЦЗАФ – 3,3; – гибкая аппаратная и программная структура, сосредоточенная структура на уровне контролируемых пунктов; – использование виртуального щита. |
В заключение хочу отметить, что цифровизация существенно улучшит возможность увидеть текущее состояние оборудования, целесообразно организовывать систему текущего обслуживания и ремонта, выявлять дефекты на стадиях их появления и предупреждать крупные аварии, которые влекут за собой замену дорогого оборудования. Цифровая подстанция является следующей стадией развития электроэнергетики, а применение для объектов вторичного распределения цифровых терминалов ЦЗАФ поможет существенно ускорить автоматизацию всего процесса управления устройствами электроснабжения.
1. Перспективы развития науки и образования: сборник научных трудов по мате-риалам XXIII международной научно-практической конференции, 30 ноября 2017 г. /Под общ.ред. А.В. Туголукова – Москва: ИП Туголуков А.В., 2017. – 383 с.
2. Емельянцев С., Петров С. Логика ЦРЗА и цепей вторичной коммутации.//Интернет-журнал «Новости ЭлектроТехники», 2011. №2(68). URL:http://news.elteh.ru/arh/2011/68/10.php
3. Ерлыков Н.С., Васильев Ю.П., Ерлыков П.Н. Разработка системы телеуправления электроснабжением железных дорог. – Санкт-Петербург, 2012 г.
4. Дуля А.А. Системы телемеханики в устройствах электроснабжения железных дорог, Москва, 2018.
