книги / Микропроцессорная система релейной защиты энергоблоков

В основу разработки структуры функций системы должны быть положены следующие методологические принципы: полное и мини­ мальное описание функции любого уровня; выполнение декомпози­ ции функции на каждом шаге путем декомпозиции объекта или декомпозиции операции (действия); завершение декомпозиции функции, если невозможно структурирование объекта или действия с ним, заданного функцией.

Описание функции любого уровня является полным, если в нем, во-первых, определено одно или ряд действий (операций), реали­ зующих функцию, и, во-вторых, указан объект (объекты) ее дейст­ вия. Описание минимально, если в нем определены один объект и одно действие. В качестве объекта действия функций на разных уровнях структуры могут выступать объект и его элементы, аппарат­ ные, программные средства системы, информация и т. д. Информа­ ция, необходимая для декомпозиции объекта — это априорные зна­ ния о структуре существующего объекта или представления о воз­ можной структуре подлежащего разработке объекта (синтез струк­ туры). Любая задача синтеза и моделирования допускает поиск структуры на некотором множестве допустимых структур. Декомпо­ зиция операций, реализующих функцию,— это процедура замены исходной операции совокупностью более частных операций. Послед­ ние выполняются в определенной последовательности и эквива­ лентны исходной операции. Следует отметить, что в структуре функций не определен порядок выполнения операций. Их декомпо­ зиция в значительной степени базируется на априорной информации о способах и методах реализации подобных функций. На этом этапе разработки структуры необходимо в значительной мере синтезиро­ вать процедуру выполнения функции.

Основная функция РЗ элементов ЭЭС заключается в том, чтобы «в случаях повреждений.или опасных ненормальных условий работы элемента системы отключать его воздействием на выключатели или действовать на сигнал» [4]. Для каждого электроэнергетического объекта ПУЭ определяют повреждения и ненормальные режимы работы [22], при которых должно быть обеспечено действие РЗ. Для того, чтобы СРЗ сложного электроэнергетического объекта была достаточно универсальной, гибкой и надежной, ей необходимо иметь средства адаптации, настройки РЗ на конкретный 03 и в условиях, когда возможны изменения параметров режимов его работы, влияю­ щие на выполнение основной функции РЗ.

Совокупность функций адаптации РЗ целесообразно рассматри­ вать как функцию управления РЗ.

Рост сложности РЗ, расширение ее задач, ужесточение тре­ бований к ней обусловливает необходимость принятия специальных мер по выполнению этих требований на всех этапах создания и экс-

а такж е определения необходимости обслуживания и принятия на этой основе организационных решений; информация для принятия оперативных решений по управлению технологическими процессами работы энергоблока, СРЗ и противоаварийной автоматики (ПА).

Информация, относящаяся к первой группе, хранится в системе достаточно длительное время и должна быть защищена от возмож­ ности случайного, преднамеренного и непреднамеренного искажения или уничтожения. Персоналу ее нужно представлять в виде доку­ мента, протокола. Совокупность функций формирования протоколов образует обеспечивающую функцию — документирование работы системы. Последняя включает протокол состояния системы, протокол функционирования системы и протокол технического диагноза объекта защиты. Протокол состояния системы выдается по запросу дежурного персонала в виде документа или на дисплей (ДП ). В нем должна быть отражена следующая информация: состав технических средств, функционирующих в системе на момент запроса; состав находящихся в работе защит и их распределение по ЭВМ; пара­ метры отдельных защит (уставки и характеристики срабатывания, выдержки времени).

Протокол функционирования системы выдается по запросу опе­ ратора на печать или ДП и содержит сведения о срабатывании всех защит, об отказах функционирования, результаты диагностики си­ стемы защиты, информацию о реконфигурации системы защит или технических средств.

Протокол отражает сведения за определенный интервал времени, который может быть задан жестко или изменяться по указанию оператора. Протокол технического диагноза объекта содержит информацию о поврежденном элементе объекта и виде поврежде­ ния, времени возникновения повреждения, информацию о характере протекания и развития повреждения, его длительности. Поврежден­ ный элемент 0 3 и характер повреждения определяют на основе анализа данных протокола состояния системы и протокола функцио­ нирования. Информация о процессе развития повреждения форми­ руется на основе замеров ряда параметров (токи КЗ, напряжения, частота) в предаварийном и аварийном режимах. Их обработка позволяет получить осциллограммы кратности токов КЗ, опреде­ лить уровни изменения напряжения и частоты, оценить динамику указанных величин, что имеет существенное значение для правиль­ ной оценки результатов функционирования СРЗ.

Информация второй группы (сообщения дежурному персоналу) делится на местные, централизованные сообщения и сообщения в АСУТП для дежурного персонала энергоблока. Местная сигнали­ зация фиксирует состояние и результаты работы защит и техниче­ ских средств системы и отражает их непосредственно в СРЗ на пультах, панелях управления АпС. Централизованные сообщения

микропроцессорных средств необходимо учитывать воздействие нейтронного и гамма-излучения, которые имеют наибольшую прони­ кающую способность. УРЗ должны быть механически устойчивыми. В условиях эксплуатации на блочных электростанциях СРЗ нахо­ дится под постоянным внешним воздействием вибрации, интенсив­ ность которой зависит от места установки УРЗ. Возможны также сейсмическое воздействие и удары при внезапном разрушении основ­ ного тепломеханического или электромеханического оборудования. Системе необходима защита от механических воздействий, т. е. вы­ бором и реализацией методов и средств следует исключить (в худ­ шем случае минимизировать) их влияние на АпС системы и обра­ батываемую информацию. Механические и кинематические воздей­ ствия внешней среды на. систему, в зависимости от их жесткости и диапазонов, классифицируются ГОСТ 21552—76 для вычисли­ тельной техники и ГОСТ 15543—70, ГОСТ 15150—69—УЗ для РЗ.

2.6. Распределение функций в системе

Одна из основных задач создания МПРЗ — эффективная орга­ низация системы микроЭВМ, заключающаяся в выборе типов ис­ пользуемых микроЭВМ или МП и в распределении функций РЗ. Известны решения точной минимизации времени вычислений в одно­ родных и неоднородных ВС с заданным числом МП и минимизации числа однородных МП для выполнения вычислительной работы за заданное время [58, 59]. Общая постановка задачи выбора опти­ мального состава ВС, типов .ЭВМ и распределение функций по ЭВМ дана в [60]. Там же предложены эвристические алгоритмы решения задачи по критерию минимизации максимально возможного вре­ мени решения задач, базирующиеся на алгоритме First Fit Decrea­ sing (первое попавшееся размещение с убыванием) [61].

Рассмотрим основные особенности задачи выбора и распреде­ ления функций МПРЗ, которая является ММС, ориентированной на цели РЗ. СРЗ энергоблоков — это комплекс специализированных устройств, выполняющих отдельные функции или группы функций защиты. В МПРЗ имеется совокупность микроЭВМ, каждая из которых способна реализовать любую функцию. Кроме того группа функций многофункционального реле может быть распределена между несколькими микроЭВМ. В принципе даже отдельную функ­ цию, в случае необходимости, могут выполнять несколько микро­ ЭВМ. Это свойство инвариантности МПРЗ определяет целесообраз­ ность введения понятия логического устройства защиты (ЛУЗ), под которым понимается один или несколько алгоритмов защиты из за­ данного множества алгоритмов Y =={уi,..., уп), реализующих функции идентификации множества событий X=[xi,..., хП1), которые включают

на непересечение покрывающих подмножеств:

на несовместимость элементов множества Y, отображающих один элемент множества X:

щения несовместимых элементов с помощью терминов теории гра­ фов. Имеем граф G(V, Е), каждая вершина которого Vj соответ­ ствует элементу у, множества Y, а каждое ребро ej , соединяет две вершины, соответствующие совместным элементам.

Вариант 2. На простом графе G выделить множество полных подграфов минимальной мощности, не имеющих общих вершин и покрывающих все вершины графа.

В такой постановке задача адекватна задаче размещения ча­ стично несовместимых функций в системе ЭВМ, производительность и объем памяти каждой из которых превышает суммарную потреб­ ность всех размещаемых функций. Поскольку приходится выбирать из ряда микроЭВМ с ограниченными быстродействием и памятью, целесообразно каждой вершине, соответствующей элементу у{ мно­ жества функций Y, присвоить значение вектора Vj=(Vj...... Vj,). Здесь координаты вектора .— это требуемые для выполнения функ­ ции объемы различных видов ресурсов микроЭВМ, которые опреде­ ляются вектором vs технических параметров конкретного типа микроЭВМ. Исследования показали [62], что объем ОЗУ современ­ ных микроЭВМ не лимитирует размещение функций РЗ. Поэтому в дальнейшем рассматривается распределение одного ресурса — процессорного времени.

Постановка задачи распределения функций РЗ

Имеем совокупность (у^ циклических алгоритмов РЗ, частота повторения которых L Время выполнения j-ro алгоритма T,sbaвисит от типа микроЭВМ. Число типов микроЭВМ г. Каждый S-тип характеризуется стоимостью Cs и вектором аппаратных параметров