книги / Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты

С Начало 3

—1_____ ________

АЦ — преобразование Результат в DAR Умножение

Х = D A R ■sin У = D A R • cos

Умножение Z - KI 25 у 16 разрядов

г-10-

Вычисление sin t; К = sin t; / = 2 я /Г ;

C / K L = CIKL + 1.

ввод (A ( f )

l—12

соs t —Z \ К = / = (V2x

C//CZ. = C/^CZ. +1 ;

ввод Uc it )

Рис. 6.19. Структурная схема алгоритма фильтра обратной последовательности, реализованного на базе ОМЭВМ КМ1813ВЕ1

ножения и загрузки сомножителей. При выполнении этого условия про­ исходит переход к блоку 10. Блок 10 вычисляет sin (со?) по результа­ ту умножения; загружает сомножители 7£ = sin(co?), / = со; запоми­ нает на УВХ ОМЭВМ входного сигнала фазы В; возвращает в начало программы и формирует условия CIKL = 2. Блок 11 аналогичен блоку 9. При выполнении условия CIKL = 2 осуществляется переход к блоку 72, который выгружает результаты умножения в ячейку cos?; загру­

следующие операции: выгрузка результата возведения в квадрат Ц\ - = u\xi загРУзка сомножителей K - I - ^ 2 У ~ Uy — переход в начало программы. Блок 15 осуществляет перезапись результата ум­

условия происходит переход к блоку 18, при невыполнении —к бло­

Блок 79 предназначен для определения текущих значений квадратур­

ющей обратной последовательности. Блок 22 предназначен для вывода значения сигнала обратной последовательности в последовательном коде. Блок 23 производит следующие операции: запись сомножителей К = со, 7 = cos (со?); пересылка sin(co?c?) = sin(co?), cos(cotq) = = cos (со?); запоминание УВХ ОМЭВМ входного сигнала фазы А; фор­ мирование условия CIKL = 1; счет количества проходов для определе­ ния периода CONT = CONT + 1.

222

Программа выполняется циклически, каждый цикл состоит из 456 ко» манд, которые при тактовой частоте генератора ОМЭВМ 6,67 МГц вы­ полняются за 266 мкс.

Принципиальная схема фильтра приведена на рис. 6.20. Сигналы с выходов датчиков поступают на входы устройств выборки-хранения УВХ, выходы которых соединены с аналоговыми входами IN0 - IN2 ОМЭВМ КМ1813ВЕ1. МикроЭВМ осуществляет цифровую обработку мгновенных значений всех входных сигналов в соответствии с описан­ ным алгоритмом. Листинг программы приведен в приложении. С выхода 00 производится вывод действующего значения сигнала обратной после­ довательности по 1 биту за проход программы. С выхода 02 выводится строб сопровождения данных при наличии сигнала ЕОР, соответству­ ющего окончанию прохода программы. В результате происходит преоб­ разование последовательного кода в параллельный в 24-разрядном ре­ гистре сдвига на микросхемах типа К155ИР13. Управление внешними устройствами УВХ, необходимыми для одновременной выборки сигна­ лов трех фаз, производится распределителем, состоящим из счетчика команд на микросхемах К155 Е7 и дешифратора К151ЛА1. Сброс счет­ чика команд в нуль осуществляется по окончании каждого прохода программы сигналом ЕОР.

Результаты испытаний макета фильтра обратной последовательности в различных режимах показали,что его приведенная погрешность не пре­ вышает 3%. Небаланс при подаче на входы трех симметричных сигна­ лов в диапазоне 30-110 Гц составляет около 0,3% амплитуды входно­ го сигнала. Зависимость от времени небаланса на цифровом выходе фильтра при частоте 50 Гц и экспоненциальном возрастании амплитуд сигналов UmBX симметричной трехфазной системы при 1ГН = 0,5 -М с

6.7. ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ НА ИПТ И ЛИНИИ СВЯЗИ МПРЗ

Устранение влияния электромагнитных помех на функционирование любого устройства РЗ, особенно устройств цифровых РЗ, например МПРЗ, достаточно трудно разрешимая задача, которая требует комплек­ сного подхода. Укрупненно МПРЗ может быть представлена как сово­ купность измерительных каналов (ИК), подключенных к МП, который

224

реализует алгоритмы распознавания аварийных ситуаций. В состав ИК в общем случае входят ИПТ, соединительная линия, нормирующий пре­ образователь и АЦП. Мероприятия по устранению влияния помех должны проводиться на всех уровнях, начиная от ИПТ, если в них не пре­ дусмотрены специальные меры по компенсации помех, и кончая алго­ ритмами распознавания аварийных ситуаций.

Определяющее влияние на эффективность того или иного вида ме­ роприятий оказывает заданное быстродействие МПРЗ. Например, для МПРЗ от перегрузки минимальное время срабатывания составляет око­ ло 5 с, что позволяет включать в состав алгоритмического обеспечения МПРЗ эффективные алгоритмы цифровой обработки сигналов (см.

§6.6) , которые значительно повышают помехоустойчивость устройства

[128].Применение подобных алгоритмов в прогнозирующих МПРЗ, время срабатывания которых не превышает 1 мс, требует дополнитель­ ных мероприятий. В этом случае возрастает роль схемотехнических ре­ шений каждого элемента ИК. Мероприятия по повышению помехозащи­ щенности различных узлов электронной аппаратуры изложены в [129]. Однако эффективность применения тех или иных мероприятий в значи­ тельной степени зависит как от конкретных условий функционирования устройства или отдельного его узла, так и от принципа действия и схемы

соединения различных узлов между собой.

Уровень и степень воздействия электромагнитных помех в автоном­ ных ЭЭС обычно выше, чем в объединенных ЭЭС, за счет малых рас­ стояний между источниками и приемниками помех, а также более высо­ ких значений эксплуатационных и аварийных токов. Рассмотрим резуль­ таты исследований влияния высокочастотных и импульсных помех, возникающих в наиболее тяжелых условиях автономных ЭЭС, на вход­ ную цепь МПРЗ, которую образуют ИПТР, работающий в режиме, близ­ ком к ТР, линия связи (ЛС) и входное сопротивление устройства РЗ. При анализе процессов во входной цепи МПРЗ ИПТР эквивалентируется источником ЭДС с напряжением, равным напряжению холостого хо­ да, активным сопротивлением и индуктивностью обмотки. Протяжен­ ность линии связи от ИПТР до входа МПРЗ составляет обычно в авто­ номных ЭЭС 5—20, в объединенных ЭЭС —до 100 м. До частот несколько сот килогерц длина волны будет в десятки раз больше длины линии, что позволяет эквивалентировать ее сосредоточенными параметрами. Входное сопротивление МПРЗ является активным и имеет значение от единиц до нескольких десятков килоом. На рис. 6.21 приведена экви­ валентная схема замещения входной цепи МПРЗ. Поскольку ИПТР обес­ печивает гальваническое разделение первичной и вторичной цепей, а низкое напряжение и высококачественная изоляция —малые емкостные токи, то основным источником помех во входной цепи МПРЗ является электромагнитная наводка на ИПТР и ЛС.

При экспериментальных исследованиях в качестве источника помех использовали стенд, схема которого показана на рис. 6.22. С помощью

225

Рис. 6.21. Эквивалентная схема замещения входной цепи МПРЗ:

е2 - ЭДС вторичной обмотки; L - полная индуктивность вторичной обмотки; R2 - активное сопротивление вторичной обмотки; С - емкость ЛС; /?н - актив­ ное сопротивление нагрузки

Рис. 6.22. Схема стенда для экспериментальных исследований влияния импульсных электромагнитных помех на ИГГГР и ЛС МПРЗ

автотрансформатора 77 устанавливается ток во вторичной обмотке трансформатора Т2, значение которого контролируется с помощью ТА и амперметра А. После установки заданного значения тока периодичес­ ки замыкали и размыкали вторичную обмотку Т2 силовым контактом К. В качестве метрологического оборудования использовался измери­ тельный комплекс на базе ЭВМ СМ-4, содержащий шестиканальное устройство регистрации данных и позволяющий с погрешностью не более 0,8% записывать огибающую входного сигнала. В состав комплекса также входят измерительные блоки БИ и блок управления БУ. Струк­ турная схема устройства изображена на рис. 6.23.

Каждый БИ содержит три измерительных канала ИК, любой из ко­ торых включает в себя входной измерительный преобразователь ВИЛ, узел аналого-цифрового преобразования УАЦП, ОЗУ и блок управления каналом БУК. В свою очередь ВИП содержит коммутатор поддиапазо­ нов КП и масштабирующий усилитель МУ. В состав УАЦП входят ин­ тегратор И, аналоговое запоминающее устройство АЗУ, АЦП и его регистр данных РДА, в состав БУК —автомат записи А З , регистр ко­ манд и состояний канала РКСК и таймер ТМ. Блок управления БУ осуществляет функции обмена информацией между измерительными каналами и ЭВМ. Он содержит регистр данных РД, регистр команд и состояний РКС, дешифратор адресов ДА, автомат управления АУ, формирователь условий перехода ФУП и генератор тактовой частотыГ.

Работает комплекс следующим образом. Контролируемый сигнал от

преобразовывается в цифровой код и записывается в ОЗУ. Работой из­ мерительного канала управляет БУК. Передача и прием данных каждым каналом от ЭВМ осуществляется через РД БУ по внутренней шине дан­ ных. Взаимодействие между ЭВМ и БУ осуществляется с помощью уни­ фицированной магистрали Общая шина и двух адресуемых по ней ре-

226

гистров: РД и РКС. Работа канала может быть инициирована по коман­ де от ЭВМ или от сигнала внешнего запуска, что позволяет синхронизи­ ровать пуск исследуемого объекта и измерительного комплекса. В табл. 6.1 приведены для сравнения основные характеристики разрабо­ танного устройства ввода аналоговых сигналов (УВАС) и устройств, входящих в комплекс технических средств КАМАК.

Исследование ЛС на воздействие высокочастотных и импульсных электромагнитных наводок приводилось для двух способов ее испол­ нения —витой пары и экранированного провода. Линия связи имела дли­ ну 100 м, сворачивалась в бухту с диаметром витка 400 мм и располага­ лась непосредственно в площади вторичной обмотки Т2 (см. рис. 6.22). Один конец ЛС подключался к входу измерительного комплекса, а вто­ рой —к активному сопротивлению, имитирующему сопротивление об­

228

регистрировали измерительным комплексом с периодом 20 мкс. Экспе­ рименты проводились для двух значений входного сопротивления уст­ ройства регистрации данных. Максимальная длительность импульсов не превышала 0,6—1 мс. В табл. 6.2 приведены максимальные мгновенные значения напряжения наводки (помехи) наЛС (UnoMmax, В).

Полученные данные показывают, что максимальные значения напря­ жений наводки на ЛС зависят от изменения сопротивления обмотки ИПТР в пределах 12-200 Ом и в худшем случае не превышают: 0,5 В — для витой пары проводов, 0,15 и 0,35 В - для экранированного провода и соответственно сопротивлений нагрузки 4 и 10 кОм. Аналогично про­ водился эксперимент по определению действующего значения напряже­ ния электромагнитной наводки, которую необходимо учитывать дляРЗ с выдержками времени. Результаты показали, что при использовании в качестве ЛС витой пары проводов действующее значение напряжения помехи не превышает 100 и 30 мВ для сопротивлений нагрузки 10 и 4 кОм соответственно. При использовании в качестве ЛС экранирован­ ного провода действующее значение напряжения помехи составляло единицы милливольт. Следовательно, для обеспечения требуемого отно­

(в пределе не более 10%) необходимо выбирать соответствующие значе­ ния амплитуды вторичного напряжения ИПТР, экспериментальные за­ висимости между которыми приведены на рис. 6.24. Анализ эксперимен-

Рис. 6.24. Зависимости минимально допустимого амплитудного значения вторич­ ного напряжения ИПТР от относительного значения импульсной помехи при различ­ ных видах ЛС и значениях вторичной нагрузки:

1 - экранированный провод, Я 2Н = 4 кОм; 2 - экранированный провод; R 2 н = Ю кОм; 3 - витая пара, Д 2Н = 10 кОм

Рис. 6.25. График огибающей импульсной помехи на выходе ИПТР

229