книги / Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты

Рис. 4.5. Структурная схема системного таймера

ром межмашинного обмена) производится через соответствующие бло­ ки интерфейса. Интерфейсы внешних устройств и таймер занимают адре­ са в области внешних устройств канала микроЭВМ 1600008 — 1777778. МикроЭВМ работает с ними как с ячейками памяти или в режиме пре­ рывания.

Системные таймеры ЧСподключены в качестве периферийного устрой­ ства к системной магистрали и предназначены для передачи по запросу аппаратуры верхнего уровня информации о реальном времени.

Установка текущего времени производится директивами с клавиату­ ры УВМ ”Искра-1256” . Чтение текущего времени с выводом на экран дисплея или печатающее устройство может производиться как по запро­ су оператора, так и автоматически при регистрации какого-либо собы­ тия (например, при срабатывании защиты). Имеется возможность счи­ тывать дату, часы, минуты, секунды, а также десятые и сотые доли се­ кунды. Системные часы имеют семисегментные люминесцентные инди­ каторы для индикации текущих чисел, часов, минут.

Структурная схема ЧС приведена на рис. 4.5. В состав ЧС входят: блок МП, предназначенный для реализации логических, вычислительных и управляющих функций; блок ПЗУ, предназначенный для хранения

111

программы работы таймера; блок запроса фиксации времени, предназ­ наченный для передачи сигнала запроса фиксации текущего времени; генератор стабильной частоты Г, генерирующий серию импульсов, необ­ ходимых для работы МП и блока делителей; блок делителей, осущест­ вляющий деление частоты задающего генератора до минутных импуль­ сов и позволяющий считывать информацию о секундах, десятых и сотых долях секунды; блок индикации, предназначенный для вывода на семи­ сегментные индикаторы текущих числа, часа и минут; блок связи с ка­ налом УВМ, предназначенный для обмена информацией с ’’Искрой-1256”. Блок МП работает по алгоритму, структурная схема которого приведе­ на на рис. 4.6.

Подача питания приводит к инициализации программы и внешних устройств (блок 2). Далее программно организуется цикл обращения к

112

Канал У ВМ

Рис. 4.7. Функциональная схема системного таймера

блоку связи с каналом УВМ и проверки запроса на фиксацию текущего времени. Обмен данными асинхронный. Блок МП считывает слово сос­ тояния и определяет наличие команды от УВМ. Если команда передана, то осуществляется переход к блоку 8\ в противном случае уменьшается на единицу содержимое счетчика циклов. По окончании цикла связи с ка­ налом УВМ блок МП проверяет состояние блока делителей. Наличие запроса, вызывает переключение таймера на 1 мин (блок 13). После это­ го выдается очередной разряд в блок индикации и вновь организуется цикл проверки запросов фиксации времени и связи с УВМ.

Функциональная схема ЧСприведена на рис. 4.7. Управление потоком осуществляется с помощью МП, функционирующего по программе, прошитой в ПЗУ. Последовательности импульсов стабильной частоты вырабатываются задающим генератором ЗГ и подаются на МП и вход счетчиков. В состав блока делителей входят три последовательно соеди­ ненных 16-разрядных счетчика с программно устанавливаемыми коэф­ фициентами деления. Первый счетчик используется в качестве делителя частоты ЗГ для получения импульсов, следующих с периодом 10 мс. Коэффициент деления второго счетчика устанавливается равным 100. Это дает возможность получить секундные импульсы и, считывая содер­ жимое второго счетчика, иметь информацию о сотых и десятых долях секунды. Третий счетчик делит поступающие на его вход импульсы на 60. Содержимое этого счетчика несет информацию о секундах. В'ходной сигнал взводит триггер флажка, считывая состояние которого МП определяет необходимость переключения часов. Индикация текущих минут, часов и даты производится в динамическом режиме на семисег­ ментных индикаторах. Данные вводятся в МП программно. В порт вы­ вода 1 загружается код цифры, а в портвывода 2 —индицируемый раз­ ряд. Далее осуществляется преобразование уровня и шифрование в сег­ ментный код. Поступающие со второго счетчика блока делителей им­ пульсы обеспечивают мигание точки между разрядами часов и минут с периодом 1 с.

Порт ввода 2 предназначен для приема запроса фиксации времени от внешнего устройства и передачи его на шину данных МП. При наличии запроса МП запоминает текущее время и может выдать его по требова­ нию УВМ. Обмен данными с УВМ происходит в асинхронном режиме. Блок МП периодически проверяет состояние блока связи с каналом УВМ (порт ввода 1). Если во входном регистре данных (порт ввода 3) появляется информация, МП интерпретирует ее как команду, дешифри­ рует и выполняет. В команде сообщается о том, какая информация должна быть принята или передана.

Основной функцией выходного блока (ВБ) является формирование физических сигналов воздействия на аппараты аварийного управления 03, устройства сигнализации об анормальных режимах при срабатывании защит комплекса и организация снятия этих сигналов при возврате за­ щит в исходное состояние. Кроме того, выходной блок выполняет два

114

вида вспомогательных функций - установочные и информационно-ло­ гические. Установочные функции заключаются в возможности установки или изменения состояния (конфигурации) выходного блока по дирек­ тиве УВМ. При этом конфигурация выходного блока определяется дву­ мя признаками: набором введенных в действие и выведенных из дей­ ствия защит комплекса; набором выходных цепей, воздействие на ко­ торые при данной конфигурации разрешено. Таким образом, конфигура­ ция блока описывается (определяется) двумя словами состояния.

К информационно-логическим функциям выходного блока относят­ ся: выдача по запросу УВМ информации о текущей конфигурации выход­ ного блока; запись и хранение сообщений от микроЭВМ второго уровня о срабатывании защит; выдача по запросу УВМ информации о срабаты­ вании защит; выявление запрещенных кодовых комбинаций при пере­ даче сообщений от микроЭВМ второго уровня, запоминание их и выдача информации об имевших место ошибках по запросу УВМ; формирова­ ние сигналов управления работой системных часов и системного осцил­ лографа.

Возможны различные алгоритмы взаимодействия выходного блока с микроЭВМ второго уровня и аппаратами управления 03 через выход­ ные цепи ВБ, что необходимо учитывать при разработке его функцио­ нальной схемы. Эти алгоритмы можно классифицировать по ряду признаков:

но способу связи микроЭВМ защиты с ВБ: сигнализация о срабатыва­ нии защиты в ВБ таймером защиты; сообщение ВБ через шины мик­ роЭВМ защиты путем выдачи кода срабатывания защиты на каждом цикле ее работы или путем однократной выдачи кода срабатывания защиты (каждая защита имеет индивидуальный код, факт выдачи кото­ рого свидетельствует о ее срабатывании) ;

по способу снятия сигналов воздействия с аппаратов управления защищаемых объектов; сброс таймера защиты, предусмотренный в ал­ горитме ее функционирования; снятие выходного сигнала в ВБ с исполь­ зованием таймеров, предусмотренных в нем; естественное отпадание по прекращении циклического поступления кодов срабатывания; снятие выходного сигнала по директиве УВМ; подача кодов сброса от мик­ роЭВМ защиты при отказе защиты;

по реакции на ошибки при передаче сообщений (поступление запре­ щенных кодовых комбинаций): блокировка принятия выходным бло­ ком ошибочного сообщения; блокировка работы ВБ при поступлении ошибочного кода (в этом случае процесс воздействия на аппаратуру управления 03 может быть прерван до поступления правильного сооб­

щения) .

Функциональная схема выходного блока ВБ, разработанная в соответ­ ствии с принятым вариантом и перечнем вспомогательных функций, приведена на рис. 4.8. Информация от микроЭВМ 1 —микроЭВМ 7 через интерфейсы, связи ИС1 - ИС7 поступает во входные буферные

115

Рис. 4.8. Функциональная схема

регистры входного блока БРГ1-ЕРГ7. Резервная ЭВМ8 через свой интер­ фейс связи ИС8 (на схеме не показаны) может связаться с любым входным регистром БРГ1 - БРГ7, замещая соответствующую ЭВМ. Сообщения с выходовБРГ1-БРГ7 дешифрируются дешифраторами сообщений ДШС1 - ДШС7. Дешифраторы имеют 8 входов и 20 выходов (состоят из двух дешифраторов 4х 10). Часть выходов дешифраторов сгруппирована в пары ХСр1-XCQ1, XCp2-XCQ2 и так далее по числу защит, реализованных на данной ЭВМ. На выходных линиях ХСр1 - ХСр30 появ­ ляются сигналы при дешифрации кода срабатывания защиты с соответ­ ствующим номером, на линиях Хс§г - Л'сбзо —ПРИ возврате этих за­ щит.. Оставшиеся выходные линии дешифратора ХОШ1, ... , сигналы на которых могут появляться только при ошибках (появление запрещен­ ных кодовых комбинаций), объединяются на схемах ИЛИ1—ИЛИ7, которые управляют записью сообщений в регистры РГДС. При наличии

116

выходного блока МПРЗ

сигнала ошибки запись сообщений в эти регистры блокируется. Выходы схем ИЛИ1—ИЛИ7 связаны также с регистром ошибок РГОШ, храня­ щим слово ошибок и организованным аналогично регистру РГДС.

Сигналы информационных выходов Х Ср1-Хсъ1 - Хср30-Хсб30, объ­ единенных по ИЛИ с организацией запретов от ошибочных кодов, обра­ зуют обобщенный сигнал срабатывания-возврата, который формирует­ ся при каждом срабатывании или возврате любой защиты комплекса. Этот сигнал используется в схемах управления системными часами, системным осциллографом и схеме управления записью в стековую

память.

Дешифрованные сообщения срабатывания-возврата защит записы­ ваются в регистрах дешифрованных сообщений РГДС1-РГДС7, которые организованы следующим образом: не предусмотрена очистка перед записью; запись или сброс выполняется поразрядно, т.е. имеется воз­

117

можность накапливать сообщения о последовательном срабатывании ряда защит; выдача сигналов с их выходов постоянно разрешена, что обеспечивает формирование непрерывного сигнала воздействия на вы­ ходные цепи комплекса.

Совокупность выходных сигналов регистров РГДС1-РГДС7 обра­ зует 30-разрядное слово состояния защит (ССЗ), в котором номера раз­ рядов соответствуют номерам защит. Нулевой выходной сигнал соот­ ветствует режиму дежурства защиты, единичный —состоянию срабаты­ вания. Каждое изменение ССЗ записывается в стековую память ОЗУС, использование которой позволяет фиксировать очередность срабатыва­ ния и возврата защит в исходное состояние. Управление записью осуще­ ствляется схемой управления записью СУЗС и мультиплексором МПЛ1. Возможны различные варианты организации ОЗУ —поразрядная, побай­ товая запись и т.д.

Далее слово состояния защит ССЗ поразрядно сравнивается со сло­ вом управления выходами защит, которое хранится в регистре РГСУВЗ и определяет, какие защиты введены в действие, а также выведены. Это сравнение осуществляется на логических элементах И1—ИЗО, выходы которых разводятся на формирование сигналов воздействий на соответствующие выходные цепи комплекса. Началом каналов выход­ ных цепей комплекса являются логические элементы ИЛИ1—ИЛИ26 (по адслу выходных цепей). На выходы кавдого из этих элементов ИЛИ подаются сигналы выходов защит, которые должны воздействовать на данную выходную цепь. Совокупность выходных сигналов схем ИЛИ1 — ИЛИ26 образует слово состояния выходных каналов (ССВК), которое поразрядно сравнивается по схемам И1—И26 со словом управления вы­ ходными каналами (СУВК), хранимым в регистре РГСУВК и определя­ ющим, на какие выходные цепи комплекса воздействие разрешено, а какие заблокированы.

Сигналы со схем И1—И26 выходных каналов усиливаются по мощ­ ности выходными буферными усилителями У1-У26, выполненными на базе логических элементов с открытым коллекторным выходом и по­ вышенной нагрузочной способностью, и поступают на управление выход­ ными высоковольтными транзисторами. В коллекторные цепи этих транзисторов включаются находящиеся за пределами главного шкафа комплекса промежуточные реле повторители-размножители сигналов РП1—РП26, в качестве которых на первом этапе можно использовать электромеханические промежуточные реле с дальнейшей заменой тири­ сторными схемами.

Управление работой ВБ осуществляется УВМ, которая связана с ВБ через свой интерфейс связи (ИС УВМ). По директивам от УВМ устанав­ ливается конфигурация ВБ записью слов управления через демультип­ лексоры записи ДМП1, ДМП2 в регистры РГСУВЗ, РГСУВК. Запрос о текущем состоянии этих регистров осуществляется через мультиплек­ соры считывания МПЛ2 и МПЛЗ.

118

Рис. 4.9. Структура ПО МПРЗ

По директивам от УВМ также осуществляются считывание состояния регистра ошибок РГОШ и разгрузка стековой памяти с помощью схемы разгрузки стека СРС.

По входу сброса регистра РГСУВК осуществляется блокировка все­ го выходного блока, которая может использоваться в регистрах потери и восстановления питающего напряжения комплекса.

Структура программного обеспечения ПО МП-системы РЗ может быть представлена (рис. 4.9) состоящей из двух частей (внутреннее и внешнее ПО) . Внутреннее математическое обеспечение - совокупность программ, которые используются для выполнения основных и вспомогательных функций в процессе функционирования. К ним относятся программы диагностики объекта, реализующие функции защиты объекта от всех видов ненормальных и аварийных режимов, и программы, обеспечива­ ющие функционирование всей системы.

Программное обеспечение диагностики объекта состоит из ПО функ­ ций защиты и ПО анализа функционирования МП-системы (рис. 4.10, 4.11). Система программ обеспечения функционирования МПРЗ вклю­ чает операционную систему и ПО технологического обслуживания МПРЗ. Операционная система (ОС) предназначена для организации совместной работы микроЭВМ системы защиты, управления обменом информацией между внешними устройствами и памятью микроЭВМ, координации ра­ боты программ и распределения ресурсов машинного времени между ни­ ми. Для выполнения этих функций ОС содержит: управляющую про­ грамму-диспетчер, определяющую очередность запуска остальных про-

119

Рис. 4.10. Структура ПО функций РЗ блока турбогенератор-силовой трансформа­ тор

Рис. 4.11. Структура ПО анализа функционирования МПРЗ

грамм внутреннего МО; программу ввода-вывода, организующую об­ мен информацией между внешними устройствами и микроЭВМ систе­ мы; программы связи оператор—система, обеспечивающие взаимодей­ ствие обслуживающего персонала и МПРЗ в процессе эксплуатации и тех­ нического обслуживания. Структура и функции ОС приведены на рис. 4.12. На рис. 4.13 показаны структура и функции ПО технического обслуживания системы.

Внешнее МО представляет собой совокупность программ, которые не используются на этапе нормальной эксплуатации системы и, таким образом, не являются его внутренней составной частью, но применение которых на этапах составления, отладки, испытания и сдачи в эксплу-

120