Дипломная (вкр): Цифровой регистратор аварийных процессов

Цифровой регистратор аварийных процессов

Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор ситуации программных и аппаратных средств на рынке аварийных регистраторов

.1 Бреслер

.2 Цифровой регистратор электрических сигналов 'Парма РП 4.06М

.3 Цифровой регистратор электрических сигналов Парма РП 4.08М

.4 Регистратор аварийных событий «Донец-1»

1.5 Цифровой регистратор «Барс»

Глава 2. Архитектура AVR

.1 Последние достижения архитектура AVR

.2 Особенность АЦП, применяемых в МК с архитектурой AVR

2.1.1 Общие характеристики

2.2.2 Принцип действия АЦП

.2.3 Предделитель и временная диаграмма преобразования

.2.4 Изменение канала или выбор опорного источника

.2.5 Погрешность АЦП

.2.6 Результат преобразования АЦП

Глава 3. Описание аппаратной части проекта

.1 Краткое описание флэш-накопителя AT45DB161

.1.1 Электрические характеристики

.1.2 Опкоды команд управления флэш-памятью

.2 Схемы

.2.1 Схематика базового модуля ETT-128

.2.2 Схема приставки для исследования переходных процессов

.2.2 Схема приставки для исследования коммутации реле при переходе через нуль

Глава 4. Описание программ

.1 Общее описание

.2 Система пакетного приёма и передачи команд и информации

.3 Алгоритм работы цикла основной подпрограммы и подпрограммы FIFO буфера

.4 Алгоритм подпрограммы записи осциллограммы

.5 Алгоритм подпрограммы ZVC

Глава 5. Ход работы

5.1 Тестирование АЦП

.2 Исследование переходного режима при разряде RC цепочки

.3 Исследование переходных процессов в модели линии

.4 Разработка технологии коммутации в точке пересечения с нулём

Глава 6. Безопасность жизнедеятельности

Безопасность эксплуатации электроустановок

.1 Электробезопасность в сетях с напряжением до 1 кВ

.2 Меры защиты от прямого прикосновения

.3.Электромагнитные излучения

.4. Электробезопасность устройства

Заключение

Список использованных источников

Приложение

Тексты программ с комментариями

. Основная программа

. Программа для исследования переходных процессов

. Ключевые фрагменты программы, демонстрирующей коммутацию в точке пересечения с нулём

. Время срабатывания реле

Введение

аварийный регистратор накопитель буфер

На сегодняшний день в области производства, передачи и потребления электроэнергии, помимо задач технического и коммерческого учета электропотребления, не менее остро стоит проблема своевременного обнаружения и регистрации аварийных и предаварийных ситуаций на крупных энергообъектах. Критерием качества работы энергообъектов принято считать непрерывность подачи электрической энергии потребителям при одновременном поддержании параметров обслуживаемой энергосистемы в пределах заданных значений.

Каждая линия электропередач (ЛЭП) снабжена системой релейной защиты и автоматики (РЗ и А). Эта система предназначена для предотвращения серьезных повреждений основного оборудования ЛЭП путем обнаружения аварийной ситуации и своевременного отключения ЛЭП. Нарушения штатного режима работы ЛЭП могут возникать по многим причинам, например, по причине короткого замыкания, перегрузки или повреждения оборудования. Несвоевременное отключение ЛЭП может вызвать серьезные повреждения, потребующие впоследствии больших усилий по их устранению. Поэтому большое значение приобретает возможность исследовать процессы, происходящие в ЛЭП во время аварийной ситуации и после нее. Здесь основная трудность заключается в большой скорости протекания процесса, что делает невозможным анализ информации в реальном времени, либо ее запоминания обычными способами.

За время существования ЛЭП было разработано достаточно способов анализа аварийных ситуаций на них. Например, прибор под названием фоторегистратор. Он представляет собой аналоговый самописец, запускаемый по факту аварии и фиксирующий 12 параметров. В качестве носителя информации используется фотобумага, на которой световым лучом записываются данные. Прибор подключается к датчикам системы релейной защиты и автоматики, на которых отражаются в определенном масштабе параметры напряжений и токов, протекающих в цепях агрегатов и ЛЭП. На выходе получают ленту фотобумаги с нанесенными на нее 12-ю параметрами. Из описания прибора видны его недостатки. Прибор недостаточно надежен, т.к. имеет механические части. По тем же причинам он довольно дорог. Прибор фиксирует только 12 параметров, что позволяет обслуживать одним прибором только одну линию. Т.о. количество приборов соответствует числу контролируемых линий. Прибор имеет ленту только на 6 секунд записи, что зачастую недостаточно для анализа всей полноты картины аварийной ситуации, т.к. могут происходить попытки повторного выключения и, соответственно, новые отключения. Кроме этого, ленту необходимо менять вручную, что требует дополнительных затрат. Исследование полученной информации также представляет трудность, т.к. лента фоторегистратора довольно узка и масштаб кривых на ней мал. Записанная информация обрабатывается затем вручную, чтобы определить численные характеристики процесса, что также очень неэффективно. Большая часть недостатков происходит оттого, что фоторегистратор используется уже достаточно давно и попросту требует замены на современное оборудование, основанное на новой элементной базе.

С развитием вычислительной техники цифровые системы постепенно вытесняют аналоговые регистрирующие устройства. На многих объектах появляются принципиально новые средства регистрации информации на базе микропроцессорных устройств. Эти устройства предназначены для решения конкретных задач (релейная защита, автоматика, фиксирующие приборы и т.д.), и дополнительно регистрируют информацию, которая может быть использована для решения задач анализа аварийных ситуаций.

Подобного рода системы существуют как в нашей стране, так и за рубежом. В наших энергосистемах это оперативные информационно-управляющие комплексы (ОИУК), в зарубежных - системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - системы диспетчерского управления и сбора данных). Это системы сбора информации, работающие в реальном времени с удаленным терминалом. Отличие SCADA систем в значительно большей информационной обеспеченности, как по количеству сигналов, так и по качеству их регистрации, обеспечиваемому большим количеством микропроцессорных устройств. Как ОИУК, так и SCADA в первую очередь являются информационно- обеспечивающими системами, как правило, хорошо отображающими информацию. Обработка информации с целью получения определенных заключений о ситуации (прежде всего аварийной) в большинстве таких систем значительно меньше их информационных возможностей.

Примерами цифровых систем регистрации информации являются аварийные регистраторы «Аура», «Нева», «Парма», а также «БРИЗ-3М» (далее просто БРИЗ).

Регистратор аварийных процессов является одним из элементов автоматизированных систем контроля и управления энергообъектами. На него возлагаются следующие основные функции:

. Измерение значений непрерывных (аналоговых) параметров контролируемой энергосети (ток, напряжение и т.п.);

. Контроль положения коммутационных аппаратов энергообъекта;

. Обнаружение аварийных и предаварийных событий на энергообъекте по выходу значений контролируемых непрерывных параметров за пределы допустимых диапазонов, а также по соответствующему изменению положения коммутационных аппаратов;

. Оперативное доведение информации об обнаруженных аварийных событиях и отклонениях до технологического и обслуживающего персонала энергообъекта;

. Сохранение и накопление (регистрация) информации об аварийных событиях с последующей передачей в адрес верхнего уровня АСУ ТП для дальнейшего анализа и обработки.

При получении данных с аналоговых регистраторов все функции анализа аварийной ситуации ложились на оперативный персонал. Использование цифровых устройств регистрации аварийных событий позволяет создавать современные программные комплексы, облегчающие обработку информации и представление ее в удобном для анализа виде (например, программы визуального контроля аварийных процессов, состояний каналов и т. п.).

Применение интеллектуальных программных комплексов для анализа аварийных процессов позволяет оперативно и объективно оценивать аварийные ситуации, а также анализировать целесообразность принятых технических решений при проектировании, оценивать правильность действия релейной защиты и использовать данные анализа для моделирования процессов на энергообъектах.

При исследовании аварийных процессов, с помощью цифровых регистраторов, приходится обрабатывать большое количество данных. Возникает необходимость создания информационной базы данных для ведения архива повреждений элементов электрических сетей и систематизации информации о технологических нарушениях. На основе имеющейся в базе информации можно анализировать состояние линий, уточнять анализ сложных случаев аварий с переходящими процессами из одного типа короткого замыкания в другой, более точно и оперативно предотвращать последующие аварии.

Проектируемая система выполняет следующие функции:

Чтение файлов, формируемых регистратором, с учетом специализированных форматов данных;

Визуализация прочитанной информации с возможность построения диаграмм по любым интересующим каналам;

Добавление прочитанной информации в базу данных аварийных событий в соответствии со структурой базы данных;

. Отображение всех таблиц базы данных в виде, удовлетворяющем конкретного пользователя;

. Отбор аварий по различным критериям, выбираемым пользователем;

. Построение диаграмм по основным аварийным каналам.

Одной из программ, работающей с аварийным регистратором, является программа анализа аварийной ситуации, определяющая основные параметры аварийного процесса. При добавлении информации в базу используются результаты работы этой программы, поэтому проектируемая система должна также обеспечивать чтение файла отчета об анализе аварии.

Глава 1. Обзор устройств на рынке аварийных регистраторов

.1 Бреслер

Регистраторы аварийных сигналов Бреслер-0105, Бреслер-0106 (регистратор ) предназначены для использования в качестве устройства записи и хранения выборок аналоговых и дискретных сигналов (цифровых осциллограмм ). Может применяться для замены шлейфового осциллографа типа Н -13. В этом случае функционально заменяет панель пуска и сам шлейфовый осциллограф.

По своим функциональным возможностям Бреслер-0105 и Бреслер-0106 идентичны, поэтому описание относится к обоим регистраторам.

Регистратор позволяет одновременно записывать 16 аналоговых и 32 (до 80 - исполнение Бреслер -0105.80) дискретных (логических) сигналов. Часть аналоговых входов могут быть выполнены в виде трансформаторов постоянного тока; до 8 дискретных входов могут использоваться для регистрации сигналов с приемопередатчиков ВЧ -защит.

Количество одновременно используемых аналоговых пусковых органов (ПО)-46, дискретных ПО-32 (80-исполнение «Бреслер -0105.80, 64-регистратор «Бреслер -0106). Логика пусковых органов и их уставки могут быть оперативно изменены пользователем. Имеется режим блокировки от длительного пуска.

Записанные осциллограммы сохраняются в энергонезависимой памяти регистратора (флэш-памяти). Единица записи-файл, состоит из предаварийного режима (7 периодов промышленной частоты), аварийного режима (длительность определяется пусковыми органами), послеаварийного режима (10 периодов).

Каждая запись сопровождается информацией о дате, времени пуска, сработавших ПО, уставках ПО. Максимально возможная непрерывная продолжительность записи - 97 сек.

1.2 Цифровой регистратор электрических сигналов 'Парма РП 4.06М'

Прибор предназначен для регистрации аварийных, переходных и установившихся процессов в системах релейной защиты и автоматики на электрических станциях и подстанциях; а также для проведения различного вида измерений и исследований в электроцепях.

Регистратор состоит из блока регистрации (БР) и блоков преобразующих устройств ПУ-16/32 М3 и БПД-128 (от 1 до 6), в зависимости от объекта и решаемых задач. Устройства ПУ и БПД преобразуют регистрируемые сигналы в цифровой код. Связь между БР и ПУ (которые могут быть удалены от базового блока на расстояние до 1 км) осуществляется по выделенным оптоволоконным кабелям, которые обеспечивают высокую надежность и помехоустойчивость передачи данных.

Функциональные возможности «ПАРМА 4.06М»

·        регистрация длительных и каскадных аварийных процессов с предысторией;

·        регистрация напряжений и токов любой формы;

·        автоматическое ОМП в реальном времени - определение поврежденной линии, вида короткого замыкания и расстояния, учет взаимоиндукций линий и отпаек с выводом на индикатор всех возможных решений;

·        автоматическая передача аварийного файла и экспресс-отчета по локальной сети, электронной почте, факсу, GSM, коммутируемым телефонным линиям по заданному пользователем расписанию;

·        анализ сложных системных аварий и электромеханических процессов на основе регистрации параметров электрических сетей в режиме «самописец»;

·        дистанционное управление, контроль и диагностика регистратора по локальным, телефонным сетям и посредством GSM связи

·        интеграция в систему SCADA и встраивание в АСУ ТП через ПО ОРС сервера.

.3 Цифровой регистратор электрических сигналов 'Парма РП 4.08М'

Регистратор аварийных процессов представляет собой компактный аналог прибора "ПАРМА РП 4.06" (ЦРАП 97). Прибор предназначен для регистрации аварийных, переходных и установившихся процессов в системах релейной защиты и автоматики на электрических станциях и подстанциях; а также для проведения различного вида измерений и исследований в электроцепях.

Функциональные возможности "ПАРМА РП 4.08":

·   Регистрация длительных каскадных аварийных процессов с предысторией;

·        Регистрация напряжений и сил токов любой формы в нормальных и аварийных режимах;

·        Регистрация аварийного процесса без "мертвой зоны";

·        Пуск регистратора по симметричным составляющим нескольких присоединений, по действующему значению аналогового сигнала, по частоте, по изменению любых дискретных сигналов;

·        Автоматическое определение в реальном времени поврежденной линии, вида короткого замыкания и расстояния. Учет взаимоиндукций линий и отпаек с выводом на индикатор всех возможных решений;

·        Автоматическая передача аварийного файла и экспресс-отчета по коммутируемым телефонным линиям по расписанию;

·        Регистрация параметров электрических сетей в режиме "самописец";

·        Автоматизированная поверка облегчает проведение контроля метрологических характеристик регистратора;

·        Режим "вольтметр" позволяет просматривать текущие значения аналоговых и дискретных сигналов на индикаторе;

·        Дистанционное управление, контроль и диагностика регистратора по локальным и телефонным сетям;

·        Программное обеспечение доступа, анализа и сервиса, функционирующее в среде Win 95/98/NT/2000, протокол TCP/IP;

·        Мощная программная поддержка для анализа и печати аварийных процессов - Transcop;

·        Представление аварийного файла в форматах Comtrade и CSV для совместимости с другими устройствами и воспроизведения аварий;

·        Доступ по GSM модему;

·        Возможность синхронизации через GPS (RS 232) с помощью системы «Парма РВ 9.01» <#"806456.files/image001.gif">

В БЭМП предусмотрено два вида регистрации параметров аварийных режимов работы защищаемого присоединения:

. Регистратор параметров аварийных событий фиксирует измеряемые величины, необходимые для последующего анализа возникновения повреждения и правильности работы защит и автоматики: