[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2800658C1 - Microprocessor-based relay protection and automation device with vacuum circuit breaker control module - Google Patents

Microprocessor-based relay protection and automation device with vacuum circuit breaker control module Download PDF

Info

Publication number
RU2800658C1
RU2800658C1 RU2022131147A RU2022131147A RU2800658C1 RU 2800658 C1 RU2800658 C1 RU 2800658C1 RU 2022131147 A RU2022131147 A RU 2022131147A RU 2022131147 A RU2022131147 A RU 2022131147A RU 2800658 C1 RU2800658 C1 RU 2800658C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
control
urza
circuit breaker
vacuum circuit
Prior art date
Application number
RU2022131147A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Акционерное общество "ТеконГруп"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ТеконГруп" filed Critical Акционерное общество "ТеконГруп"
Application granted granted Critical
Publication of RU2800658C1 publication Critical patent/RU2800658C1/en

Links

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering, namely to a microprocessor relay protection and automation device (hereinafter “MP URZA”). The technical result is achieved through “MP URZA” (33) having a modular design, and the modules include both modules for performing the relay protection and automation functions, and a module whose function is to control a single vacuum circuit breaker. Housing (34) houses backplane (38) and the following modules: CPU module (37), power supply module (44), vacuum circuit breaker control module (47), analog signal input module (43), and discrete signal input/output modules (51-54). On the backplane, there is a digital trunk communication bus used to exchange data between the CPU module and all other functional modules (except the power module) in the master-slave mode, where the CPU module is the master.
EFFECT: expansion of the range of tools available to “MP URZA”.
5 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики (далее МП УРЗА) предназначено для защиты электроэнергетической системы (далее ЭЭС), а именно для защиты оборудования ЭЭС и распределенной электрической сети (далее сети).The microprocessor-based device for relay protection and automation (hereinafter MP URZA) is designed to protect the electric power system (hereinafter referred to as the EPS), namely to protect the equipment of the EPS and the distributed electrical network (hereinafter referred to as the network).

ЭЭС включает в себя системы производства, передачи и распределения электроэнергии. Время от времени сеть и оборудование ЭЭС находятся в условиях нарушения нормального режима работы или в условиях аварийного режима, что может привести к перебоям в производстве и доставке электроэнергии, а также повреждению оборудования ЭЭС. Чтобы защитить оборудование ЭЭС с МП УРЗА подается сигнал на отключение коммутационного аппарата, который соединяет участок сети или оборудование ЭЭС, находящиеся в аварийном режиме, и остальную неповрежденную часть ЭЭС. Необходимо как можно быстрее отключить участок сети или оборудование ЭЭС, находящиеся в аварийном режиме, от подпитки электроэнергией, чтобы исключить разрушение оборудования ЭЭС.EPS includes systems for the production, transmission and distribution of electricity. From time to time, the network and equipment of the EPS are in conditions of disruption of normal operation or in emergency conditions, which can lead to interruptions in the production and delivery of electricity, as well as damage to the equipment of the EPS. In order to protect the EPS equipment with MP URZA, a signal is given to turn off the switching device, which connects the network section or EPS equipment that is in emergency mode and the rest of the undamaged part of the EPS. It is necessary to disconnect as soon as possible the section of the network or the equipment of the EPS, which is in emergency mode, from the supply of electricity in order to prevent the destruction of the EPS equipment.

Заявка описывает техническое новшество в МП УРЗА ТЕКОН 300.The application describes a technical innovation in MP URZA TEKON 300.

При описании заявленного устройства и аналогов используемые термины имеют следующее значение:When describing the claimed device and analogues, the terms used have the following meanings:

«Вычислительное управляющее устройство» (далее по тексту ЦПУ) употребляется в отношении программируемого логического устройства (микропроцессора и/или микроконтроллера)."Computer control device" (hereinafter referred to as the CPU) is used in relation to a programmable logic device (microprocessor and / or microcontroller).

«Магистраль» или «магистральная шина» - тип линии связи, при котором все абоненты подсоединены к общей линии связи. Общая линия связи используется всеми абонентами по очереди. Все сообщения, посылаемые отдельными абонентами, прослушиваются всеми остальными абонентами, подключенными к общей линии связи, но из потока сообщений абонент отбирает только адресованные ему сообщения. Данный тип связи описан в ГОСТР 52070-2003. Применительно к заявляемому МП УРЗА в качестве абонентов приняты функциональные модули (кроме модуля питания), а в качестве общей линии связи типа магистраль принята внутренняя шина связи, расположенная на объединительной печатной плате."Backbone" or "main bus" - a type of communication line in which all subscribers are connected to a common communication line. The common communication line is used by all subscribers in turn. All messages sent by individual subscribers are listened to by all other subscribers connected to the common communication line, but the subscriber selects only messages addressed to him from the message stream. This type of connection is described in GOSTR 52070-2003. With regard to the claimed MP URZA, functional modules (except for the power supply module) are accepted as subscribers, and an internal communication bus located on the backplane printed circuit board is adopted as a common communication line of the trunk type.

«Соединитель» употребляется в заявке в общем смысле и подразумевает под собой приборную розетку и/или вилку, которые предназначены для соединения. К «соединителю» можно отнести порт, разъем, зажим, клеммник и т.п."Connector" is used in the application in a general sense and means an appliance socket and/or plug that is intended to be connected. A “connector” can include a port, connector, clamp, terminal block, etc.

Термин «управление» используется в отношении коммутационного аппарата и подразумевает под собой включение или отключение коммутационного аппарата, а именно подразумевает под собой подачу напряжения определенной полярности на обмотки катушек электромагнитов привода коммутационного аппарата для того, чтобы коммутационный аппарат включился или отключился. Частный случай коммутационного аппарата это вакуумный выключатель.The term "control" is used in relation to the switching device and implies the switching on or off of the switching device, namely, it implies the supply of voltage of a certain polarity to the coil windings of the electromagnets of the switching device drive in order for the switching device to turn on or off. A special case of a switching device is a vacuum switch.

«Цепь управления» используется в отношении электрической цепи, которая включает в себя обмотки катушек электромагнитов привода вакуумного выключателя и кабель, по которому подается электрическая энергия с конденсаторов устройства управления (блока управления или модуля управления) на обмотки катушек электромагнитов привода вакуумного выключателя."Control circuit" is used in relation to an electrical circuit that includes the coil windings of the vacuum circuit breaker actuator and the cable that supplies electrical energy from the capacitors of the control device (control unit or control module) to the coil windings of the vacuum circuit breaker actuator.

«Вход» или «Выход» в отношении «сигнала» используется для указания направления передачи сигнала на соединителе устройства."Input" or "Output" in relation to "signal" is used to indicate the direction of signal transmission at the device connector.

Уровень техникиState of the art

Дальнейший абзац описания предназначен для конкретизации рассматриваемого в заявке типа коммутационного аппарата и типа его привода. Описаны устройства, которые используют для управления коммутационным аппаратом.The following paragraph of the description is intended to specify the type of switching device considered in the application and the type of its drive. The devices that are used to control the switching device are described.

В зависимости от того, на какую величину напряжения рассчитана сеть, в ней используется коммутационный аппарат соответствующего типа. В сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинального напряжения 6-35 кВ в качестве коммутационных аппаратов используются вакуумные выключатели (далее ВВ).Depending on the amount of voltage the network is designed for, it uses a switching device of the appropriate type. In networks of three-phase alternating current with a frequency of 50 Hz and a rated voltage of 6-35 kV, vacuum circuit breakers (hereinafter BB) are used as switching devices.

ВВ состоит из механической части и привода. В качестве привода в ВВ может быть использован как электромагнитный привод, так пружинно-моторный. Однако, принципы действия этих приводов различные и, соответственно, принципы управление такими приводами также различаются. В этой заявке рассмотрен ВВ с электромагнитным приводом.The explosive consists of a mechanical part and a drive. As a drive in explosives, both an electromagnetic drive and a spring-motor drive can be used. However, the principles of operation of these drives are different and, accordingly, the principles of controlling such drives also differ. This application considers explosives with an electromagnetic drive.

На фиг. 1 показаны известные устройства (описанные в источнике [1]), предназначенные для управления одним ВВ с электромагнитным приводом: 1 - ВВ; 2 - блок управления ВВ (далее БУ); 3 - МП УРЗА; 4 - шкаф КРУ; 5 - колонка ВВ; 6 - электромагнит привода ВВ; 7 - кабель для подачи электрической энергии на электромагниты привода ВВ; 8 - кабель для передачи сигнала о положении ВВ; 9 - трансформатор тока; 10 - кабель для передачи командного сигнала "Включить ВВ"; 11 - кабель для передачи командного сигнала "Отключить ВВ"; 12 - кабель для передачи сигнала "Готовность БУ".In FIG. 1 shows known devices (described in the source [1]), designed to control one explosive with an electromagnetic drive: 1 - explosive; 2 - control unit BB (hereinafter CU); 3 - MP URZA; 4 - KRU cabinet; 5 - column BB; 6 - electromagnet of the explosive drive; 7 - cable for supplying electrical energy to the electromagnets of the explosive drive; 8 - cable for transmitting a signal about the position of explosives; 9 - current transformer; 10 - cable for transmitting the command signal "Turn on explosives"; 11 - cable for transmitting the command signal "Disable explosives"; 12 - cable for transmitting the signal "ready BU".

Для управления ВВ 1 используют БУ 2 и МП УРЗА 3 (фиг. 1). БУ 2 и МП УРЗА 3 расположены в металлических корпусах и взаимодействуют между собой посредством кабелей. Автономность работы БУ 2 и МП УРЗА 3 обеспечена тем, что каждый из них содержит ЦПУ, в котором выполняется ПО. Использование БУ 2 [2], [3] в управлении ВВ 1 с электромагнитным приводом позволило (по сравнению со схемами управления ВВ без БУ) значительно уменьшить время включения ВВ и время отключения ВВ.To control explosives 1 use BU 2 and MP URZA 3 (Fig. 1). BU 2 and MP URZA 3 are located in metal cases and interact with each other via cables. The autonomy of the BU 2 and MP URZA 3 is ensured by the fact that each of them contains a CPU in which the software is executed. The use of BU 2 [2], [3] in the control of explosives 1 with an electromagnetic drive made it possible (in comparison with the control circuits of explosives without a CU) to significantly reduce the time of switching on the explosive and the time of turning off the explosive.

Все три устройства (МП УРЗА, БУ и ВВ) могут располагаться в одном шкафу 4 комплектного распределительного устройства (шкафу КРУ), либо в одной камере сборной одностороннего обслуживания (камере КСО). При этом МП УРЗА и БУ расположены в отдельном отсеке вспомогательных цепей шкафа КРУ [1]. КРУ или КСО применяются на всех типах электрических станций и подстанций.All three devices (MP URZA, BU and VV) can be located in one cabinet 4 of a complete switchgear (KRU cabinet), or in one chamber of a single-sided maintenance team (KSO chamber). At the same time, MP URZA and BU are located in a separate compartment of auxiliary circuits of the switchgear cabinet [1]. KRU or KSO are used at all types of power stations and substations.

Механическая часть ВВ имеет вид трех отдельных колонок (по одной колонке на каждую фазу), а привод ВВ соответственно содержит три параллельно работающих электромагнита (далее ЭМ). На фиг. 1 показана одна колонка 5 с одним ЭМ 6 в разрезе. Колонка 5 содержит камеру с высоким вакуумом, в которой расположены электрические контакты, подключенные к шине 6(10)кВ сети. Подача электрической энергии с конденсаторов БУ 2 на обмотки катушек ЭМ осуществляется по кабелю 7. БУ 2 контролирует положение ВВ 1 по положению блок-контактов ВВ. Сигнал о положении ВВ 1 поступает на дискретный вход БУ 2 по кабелю 8. Для того, чтобы контролировать значение тока в сети установлен измерительный трансформатор тока 9 (ТТ), сигналы с которого поступают в МП УРЗА 3. МП УРЗА 3 формирует командные сигналы на включение или отключение собственного ВВ 1, которые направляет в БУ 2. Командный сигнал на включение ВВ передается по кабелю 10 на дискретный вход "ВКЛ" БУ 2. Командный сигнал на отключение ВВ передается по кабелю 11 на дискретный вход "ОТКЛ" БУ 2. В свою очередь БУ 2 отправляет в МП УРЗА 3 по кабелю 12 сигнал о готовности выполнить полученную команду на включение ВВ или отключение ВВ.The mechanical part of the explosive has the form of three separate columns (one column for each phase), and the explosive drive, respectively, contains three electromagnets operating in parallel (hereinafter EM). In FIG. 1 shows one column 5 with one EM 6 in section. Column 5 contains a high vacuum chamber containing electrical contacts connected to the 6(10) kV busbar of the network. The supply of electrical energy from the capacitors BU 2 to the windings of the EM coils is carried out via cable 7. BU 2 controls the position of the explosive 1 by the position of the auxiliary contacts of the explosive. The signal about the position of the explosive 1 is fed to the discrete input BU 2 via cable 8. In order to control the current value in the network, a measuring current transformer 9 (CT) is installed, the signals from which are fed to MP URZA 3. MP URZA 3 generates command signals to turn on or turning off its own explosive 1, which is sent to CU 2. The command signal to turn on the explosive is transmitted via cable 10 to the discrete input "ON" CU 2. The command signal to turn off the explosive is transmitted via cable 11 to the discrete input "OFF" CU 2. In its queue BU 2 sends to MP URZA 3 via cable 12 a signal of readiness to execute the received command to turn on the explosive or turn off the explosive.

Дальнейший абзац описания посвящен описанию тех функций МП УРЗА, которые далее помогут раскрыть, каким образом внесенные в конструкцию МП УРЗА изменения, влияют на технический результат.The next paragraph of the description is devoted to describing those functions of the MP URZA, which will further help to reveal how the changes made to the design of the MP URZA affect the technical result.

МП УРЗА это многофункциональное устройство, вычислительная и управляющая часть которого реализована на базе цифровых устройств - микропроцессора и/или микроконтроллера (далее ЦПУ). Функционал МП УРЗА определяется прикладным программным обеспечением (далее ПО), выполняемым в ЦПУ. Основная функция МП УРЗА это релейная защита (максимальная токовая защита, токовая отсечка и др.), которая заключается в выдаче команды на отключение собственного ВВ при регистрации тока короткого замыкания (далее КЗ). В отличие от устройств релейной защиты других типов (например, электромеханических реле) МП УРЗА помимо функции защиты может иметь дополнительные функции автоматики. Перечень таких дополнительных функций содержится в стандарте [4]. Так, МП УРЗА может иметь следующие дополнительные функции:MP URZA is a multifunctional device, the computing and control part of which is implemented on the basis of digital devices - a microprocessor and / or microcontroller (hereinafter referred to as the CPU). The functionality of the MP URZA is determined by the application software (hereinafter referred to as the software) running in the CPU. The main function of MP URZA is relay protection (overcurrent protection, current cutoff, etc.), which consists in issuing a command to turn off its own explosive when a short circuit current (hereinafter short circuit) is detected. Unlike relay protection devices of other types (for example, electromechanical relays), MP URZA, in addition to the protection function, may have additional automation functions. The list of such additional functions is contained in the standard [4]. So, MP URZA can have the following additional functions:

- устройство резервирования при отказе выключателя (сокращенно УРОВ) (код в стандарте [4] ANSI 50 BF);- circuit breaker failure redundancy device (abbreviated as CBRF) (code in standard [4] ANSI 50 BF);

- устройство автоматического повторного включения (сокращенно АПВ) (код в стандарте [4] ANSI 79).- automatic reclosing device (AR for short) (code in standard [4] ANSI 79).

Раньше эти функции выполнялись конкретными электрическими аппаратами, поэтому в их названии и присутствует слово «устройство». Теперь же эти функции прописаны в виде программных модулей в прикладном программном обеспечении МП УРЗА. Далее, для краткости, соответствующие программные модули, предназначенные для выполнения этих функций, будут иметь названия в виде широко распространенных аббревиатур, а именно программный модуль "релейная защита", программный модуль "УРОВ" и программный модуль "АПВ".Previously, these functions were performed by specific electrical devices, which is why the word “device” is present in their name. Now these functions are written in the form of software modules in the MP URZA application software. In the following, for the sake of brevity, the respective software modules designed to perform these functions will be referred to by commonly used abbreviations, namely the "protection relay" software module, the "CBF" software module, and the "AR" software module.

Разработчик проекта подстанции может дополнить МП УРЗА и другими функциями, не указанными в стандарте [4].The developer of the substation project can supplement MP URZA with other functions not specified in the standard [4].

На фиг. 2 представлена известная схема управления ВВ, в которой использованы МП УРЗА и БУ (схема на фиг. 2 аналогична схеме на фиг. 1). На фиг. 2 показаны дополнительные МП УРЗА, которые необходимы, чтобы описать принцип действия УРОВ.In FIG. Figure 2 shows a well-known control scheme for explosives, in which MP URZA and CU are used (the circuit in Fig. 2 is similar to the circuit in Fig. 1). In FIG. 2 shows additional MP URZA, which are necessary to describe the principle of operation of the breaker.

На фиг. 2 показаны следующие устройства первой секции шин 6(10)кВ подстанции: 13 - первый МП УРЗА; 14 - отходящая линия электропередачи; 15 - ВВ в отходящей линии электропередачи; 16 - ЦПУ первого МП УРЗА; 17 - БУ; 18 - ЦПУ блока управления; 19 - кабель для подачи электрической энергии с конденсаторов БУ на электромагниты привода ВВ; 20 - кабель для передачи сигнала "Неисправность"; 21 - кабель для передачи сигнала "Готовность"; 22 - кабель для передачи командного сигнала "Отключить ВВ"; 23 - кабель для передачи сигнала о положении ВВ; 24 - кабель для передачи командного сигнала "Включить ВВ"; 25 - второй МП УРЗА; 26 - третий МП УРЗА; 27 - ВВ на линии ввода; 28 - линия ввода; 29 - секционный ВВ между первой секцией и второй секцией шин; 30 и 31 - кабели для передачи сигнала УРОВ; 32 - кнопка отключения ВВ оперативным персоналом.In FIG. 2 shows the following devices of the first section of buses 6 (10) kV of the substation: 13 - the first MP URZA; 14 - outgoing transmission line; 15 - explosives in the outgoing transmission line; 16 - CPU of the first MP URZA; 17 - BU; 18 - CPU control unit; 19 - cable for supplying electrical energy from the capacitors BU to the electromagnets of the explosive drive; 20 - cable for signal transmission "Fault"; 21 - cable for signal transmission "Ready"; 22 - cable for transmitting the command signal "Disable explosives"; 23 - cable for transmitting a signal about the position of explosives; 24 - cable for transmitting the command signal "Turn on explosives"; 25 - second MP URZA; 26 - third MP URZA; 27 - explosives on the input line; 28 - input line; 29 - sectional explosive between the first section and the second section of tires; 30 and 31 - cables for transmitting the breaker signal; 32 - button for disabling explosives by operational personnel.

МП УРЗА 13 формирует командные сигналы вследствие управления оперативным персоналом, или вследствие срабатывания защит, или вследствие срабатывания автоматики. МП УРЗА 13 контролирует ток в отходящей линии 14. МП УРЗА 13 формирует командные сигналы на включение или отключение собственного ВВ 15, расположенного в отходящей линии 14. В МП УРЗА 13 выполнение вычислительных и управляющих операций осуществляется в ЦПУ 16. В рамках прикладного ПО в ЦПУ 16 выполняются следующие программные модули: "релейная защита", "АПВ", "УРОВ" и т.д.MP URZA 13 generates command signals due to the management of operational personnel, or due to the operation of protections, or due to the operation of automation. MP URZA 13 controls the current in the outgoing line 14. MP URZA 13 generates command signals to turn on or off its own explosive 15 located in the outgoing line 14. In MP URZA 13, the execution of computational and control operations is carried out in the CPU 16. Within the application software in the CPU 16, the following program modules are executed: "relay protection", "AR", "breaker", etc.

БУ 17 предназначен для управления ВВ 15. В БУ 17 выполнение вычислительных и управляющий операций осуществляется в ЦПУ 18. В рамках ПО в ЦПУ 18 выполняются программный модуль "управление (включение или отключение) ВВ" (далее "управление ВВ") и программный модуль "диагностика".BU 17 is designed to control explosives 15. In BU 17, the execution of computational and control operations is carried out in the CPU 18. Within the framework of the software, the CPU 18 executes the software module "control (turning on or off) the explosives" (hereinafter referred to as the "control of the explosives") and the software module " diagnostics".

БУ 17 осуществляет внутреннюю диагностику своих программных модулей и аппаратных узлов и внешнюю диагностику цепи управления.BU 17 performs internal diagnostics of its software modules and hardware units and external diagnostics of the control circuit.

Внешняя диагностика цепи управления при использовании БУ стала возможной, так как подача электрической энергии по цепи управления осуществляется непосредственно с конденсаторов БУ. Диагностика цепи управления заключается в том, что проверяется целостность и сопротивление цепи управления для диагностики обрыва или КЗ. Для этого, в режиме ожидания команды из МП УРЗА, периодически в цепь управления генерируются короткие тестовые импульсы. Если в цепи управления обнаружен обрыв или КЗ, в рамках программного модуля "диагностика" формируется сигнал «Неисправность», который с дискретного выхода БУ 17 по кабелю 20 отправляется на подстанционную сигнализацию для информирования об этом оперативного персонала. То же самое происходит и при выявлении неисправности при внутренней диагностике. При этом прохождение входных командных сигналов из МП УРЗА 13 блокируется.External diagnostics of the control circuit when using the control unit became possible, since the supply of electrical energy through the control circuit is carried out directly from the capacitors of the control unit. Control circuit diagnostics consists in checking the integrity and resistance of the control circuit to diagnose an open or short circuit. To do this, in the mode of waiting for a command from the MP URZA, short test pulses are periodically generated in the control circuit. If an open circuit or a short circuit is detected in the control circuit, a “Fault” signal is generated within the “diagnostics” software module, which is sent from the discrete output of BU 17 via cable 20 to the substation signaling to inform the operating personnel about this. The same happens when a malfunction is detected during internal diagnostics. In this case, the passage of input command signals from MP URZA 13 is blocked.

МП УРЗА 13 отправляет командный сигнал на первое включение ВВ 15 только после того, как получит по кабелю 21 сигнал о готовности БУ 17 к работе. Сигнал о готовности подтверждает, что конденсаторы включения и отключения заряжены, а диагностика не выявила неисправностей.MP URZA 13 sends a command signal for the first inclusion of explosives 15 only after it receives a signal via cable 21 that BU 17 is ready for operation. The ready signal confirms that the on and off capacitors are charged, and the diagnostics did not reveal any faults.

Дальнейший абзац посвящен отключению ВВ в результате срабатывания защит.The next paragraph is devoted to the disconnection of explosives as a result of the operation of protections.

Если МП УРЗА 13 зафиксировал в отходящей линии 14 ток КЗ, в ЦПУ 16 в рамках программного модуля "релейная защита" принимается решение об отключении ВВ 15, и командный сигнал на отключение ВВ направляется по кабелю 22 в БУ 17. В БУ 17 в рамках программного модуля "управление ВВ" принимается окончательное решение об отключении ВВ 15. Для этого должны быть выполнены следующие условия:If MP URZA 13 has detected a short-circuit current in the outgoing line 14, in the CPU 16 within the program module "relay protection" a decision is made to turn off the explosives 15, and the command signal to turn off the explosives is sent via cable 22 to BU 17. In BU 17 within the software module "explosive control" makes the final decision to turn off the explosive 15. To do this, the following conditions must be met:

- получен командный сигнал на отключение ВВ из МП УРЗА 13;- a command signal was received to turn off explosives from MP URZA 13;

- получен по кабелю 23 сигнал, подтверждающий отсутствие блокировки ВВ 15;- a signal was received via cable 23, confirming the absence of blocking of explosives 15;

- получено подтверждение о полной зарядке встроенных в БУ 17 конденсаторов отключения;- confirmation of full charging of the cut-off capacitors built into control unit 17 has been received;

- получено подтверждение об отсутствии КЗ или обрыва в цепи управления;- confirmation is received that there is no short circuit or open circuit in the control circuit;

- получено подтверждение о том, что минимальная продолжительность командного сигнала на отключение ВВ на дискретном входе "ОТКЛ" БУ не менее 5 мс для того, чтобы исключить ложный сигнал от импульсных помех в соединяющем кабеле 22. При меньшей длительности сигнал будет проигнорирован БУ 17.- confirmation was received that the minimum duration of the command signal to turn off the explosive at the discrete input "OFF" of the control unit is at least 5 ms in order to exclude a false signal from impulse noise in the connecting cable 22. If the signal is shorter, the signal will be ignored by the control unit 17.

При выполнении вышеперечисленных условий в ЦПУ 18 (выделен на фиг. 2 серым цветом) принимается окончательное решение на отключение ВВ 15. Отключение ВВ 15 обеспечивается путем подачи по кабелю 19 напряжения отрицательной полярности на катушки ЭМ. Для этого используется накопленная электрическая энергия встроенных в БУ конденсаторов отключения.When the above conditions are met, the CPU 18 (highlighted in gray in Fig. 2) makes the final decision to turn off the explosives 15. The explosives 15 are turned off by supplying negative polarity voltage to the EM coils via cable 19. For this, the accumulated electrical energy of the trip capacitors built into the control unit is used.

После того как ВВ 15 отключится, подача тока в отходящей линии 14 прекратится.After the BB 15 is turned off, the current supply in the outgoing line 14 will stop.

Дальнейший абзац посвящен включению ВВ в результате срабатывания автоматики.The next paragraph is devoted to the inclusion of explosives as a result of the operation of automation.

Через определенный промежуток времени МП УРЗА 13 в рамках программного модуля "АПВ" формирует командный сигнал на повторное включение ВВ 15, который по кабелю 24 направляется БУ 17. Сигнал "АПВ" предназначен для повторного включения выключенного ВВ 15 для того, чтобы восстановить подачу электроэнергии в отходящей линии 14.After a certain period of time, MP URZA 13, within the framework of the program module "AR", generates a command signal to re-enable the explosive 15, which is sent via cable 24 to the control unit 17. outgoing line 14.

В БУ 17 в рамках программного модуля "управление ВВ" принимается окончательное решение о включении ВВ 15. Для этого должны быть выполнены следующие условия:In BU 17, within the framework of the program module "control of explosives", the final decision is made to turn on explosives 15. For this, the following conditions must be met:

- получен командный сигнал на включение ВВ из МП УРЗА 13 и отсутствует командный сигнал на отключение ВВ на дискретном входе БУ;- a command signal was received to turn on the explosive from MP URZA 13 and there is no command signal to turn off the explosive at the discrete input of the control unit;

- получен по кабелю 23 сигнал, подтверждающего отключенное положение ВВ и отсутствие блокировки ВВ;- a signal was received via cable 23 confirming the disconnected position of the explosive and the absence of blocking of the explosive;

- получено подтверждение о полной зарядке встроенных в БУ 17 конденсаторов включения и конденсаторов отключения;- confirmation of full charging of the on-capacitors and off-capacitors built into control unit 17 has been received;

- получено подтверждение об отсутствии КЗ или обрыва в цепи управления;- confirmation is received that there is no short circuit or open circuit in the control circuit;

- получено подтверждение того, что минимальная продолжительность сигнала на включение ВВ на дискретном входе "ВКЛ" БУ не менее 5 мс для того, чтобы исключить ложный сигнал от импульсных помех в соединяющем кабеле 24. При меньшей длительности сигнал будет проигнорирован БУ 17.- confirmation was received that the minimum duration of the signal to turn on the explosive at the discrete input "ON" of the control unit is at least 5 ms in order to exclude a false signal from impulse noise in the connecting cable 24. If the signal is shorter, the signal will be ignored by the control unit 17.

При выполнении вышеперечисленных условий в ЦПУ 18 блока управления 17 принимается окончательное решение о включении ВВ 15. Включение ВВ 15 обеспечивается путем подачи по кабелю 19 напряжения положительной полярности на катушки ЭМ. Для этого используется накопленная электрическая энергия встроенный в БУ конденсаторов включения. После того как ВВ 15 включится, подача тока в отходящей линии 14 возобновится. Если за время, в течение которого ВВ 15 был отключен, КЗ в отходящей линии 14 самоустранилось (кратковременная аварийная ситуация), подача электроэнергии по отходящей линии 14 будет продолжена. Если же МП УРЗА 13 вновь зафиксирует ток КЗ в отходящей линии 14 (устоявшаяся аварийная ситуация) в МП УРЗА 13 в рамках программного модуля "релейная защита" сформируется командный сигнал на отключение собственного ВВ 15.When the above conditions are met, the final decision is made in the CPU 18 of the control unit 17 to turn on the explosive 15. The inclusion of the explosive 15 is ensured by applying a positive polarity voltage to the EM coils via cable 19. For this, the accumulated electrical energy built into the control unit of the switching capacitors is used. After the BB 15 turns on, the current supply in the outgoing line 14 will resume. If during the time during which the explosive 15 was turned off, the short circuit in the outgoing line 14 eliminated itself (a short-term emergency), the supply of electricity through the outgoing line 14 will continue. If MP URZA 13 again fixes the short circuit current in the outgoing line 14 (established emergency situation) in MP URZA 13, within the framework of the program module "relay protection", a command signal will be generated to turn off its own explosive 15.

Дальнейший абзац посвящен формированию в МП УРЗА выходного сигнала УРОВ.The next paragraph is devoted to the formation of the output signal of the breaker in the MP URZA.

Если же по истечению определенного промежутка времени после того, как был направлен сигнал на отключение ВВ 15, МП УРЗА 13 продолжит фиксировать ток КЗ в отходящей линии 14, то можно говорить об отказе ВВ. В этом случае МП УРЗА 13 в рамках программного модуля "УРОВ" формирует выходной сигнал УРОВ. Выходной сигнал УРОВ предназначен для отключения смежных с отказавшим коммутационных аппаратов, т.е. должно быть произведено отключение тех коммутационных аппаратов, через которые идет подпитка точки КЗ (коммутационных аппаратов со стороны источников питания). Применение УРОВ обусловлено повышенными требованиями к отключению тока КЗ за наименьший промежуток времени. Тем не менее, МП УРЗА 13 отправляет выходной сигнал УРОВ после определенной выдержки времени (0,3-0,4 с), которая необходима для того, чтобы дать возможность сработать собственному ВВ 15. Выбор оптимального значения времени отправки выходного сигнала УРОВ лежит на стыке быстродействия и селективности, а именно необходимо как можно быстрее отключить участок сети с КЗ и, при этом, не отключить лишние коммутационные аппараты. В качестве примера на фиг. 2 показаны три МП УРЗА на одной подстанции, а именно первый МП УРЗА 13, второй МП УРЗА 25 и третий МП УРЗА 26. Первый МП УРЗА 13 формирует командный сигнал на отключение ВВ 15 в отходящей линии 14. Второй МП УРЗА 25 формирует командный сигнал на отключение ВВ 27 на линии 28 ввода первой секции шин. Третий МП УРЗА 26 формирует командный сигнал на отключение секционного ВВ 29, который предназначен для коммутации первой секции шин со второй секцией шин. ВВ 27 и ВВ 29 являются смежным по отношению к отказавшему ВВ 15, так как через них идет подпитка точки КЗ. Выходной сигнал УРОВ направляется первым МП УРЗА 13 по кабелю 30 во второй МП УРЗА 25 и по кабелю 31 в третий МП УРЗА 26. Второй МП УРЗА 25 и третий МП УРЗА 26 при выполнении сигнала УРОВ отключают смежные ВВ и блокируют собственные функции "АПВ" или "АВР" (автоматики ввода резерва).If, after a certain period of time after the signal was sent to turn off the explosives 15, MP URZA 13 continues to record the short-circuit current in the outgoing line 14, then we can talk about the failure of the explosives. In this case MP URZA 13 within the framework of the software module "RCF" generates the output signal of the CRC. The breaker failure output signal is designed to turn off switching devices adjacent to the failed one, i.e. those switching devices must be disconnected through which the short circuit point is fed (switching devices from the side of the power sources). The use of breaker failure is due to increased requirements for breaking the short-circuit current in the shortest period of time. However, MP URZA 13 sends the breaker failure output signal after a certain time delay (0.3-0.4 s), which is necessary in order to enable its own explosive 15 to operate. speed and selectivity, namely, it is necessary to disconnect the section of the network with a short circuit as soon as possible and, at the same time, not to disconnect unnecessary switching devices. As an example, in FIG. 2 shows three MP URZA at one substation, namely the first MP URZA 13, the second MP URZA 25 and the third MP URZA 26. The first MP URZA 13 generates a command signal to turn off the explosive 15 in the outgoing line 14. The second MP URZA 25 generates a command signal to disabling explosives 27 on line 28 input of the first section of tires. The third MP URZA 26 generates a command signal to turn off the sectional explosive 29, which is designed to switch the first section of tires with the second section of tires. BB 27 and BB 29 are adjacent to the failed BB 15, since the short circuit point is fed through them. The output signal of the URZA 13 is sent by the first MP URZA 13 via cable 30 to the second MP URZA 25 and via cable 31 to the third MP URZA 26. The second MP URZA 25 and the third MP URZA 26 turn off adjacent explosives and block their own functions "AR" or "AVR" (automatic input of the reserve).

Преимущества схемы управления ВВ, в котором использованы МП УРЗА и БУ, выполненные как отдельные микропроцессорные устройства (как в источнике [1]):Advantages of the control scheme of explosives, in which MP URZA and CU are used, made as separate microprocessor devices (as in the source [1]):

- Использование БУ значительно уменьшило время срабатывания ВВ.- The use of BU significantly reduced the time of operation of explosives.

- Использование БУ позволило осуществлять диагностику цепи управления, так как подача электрической энергии по цепи управления осуществляется непосредственно с конденсаторов БУ.- The use of the control unit made it possible to carry out diagnostics of the control circuit, since the supply of electrical energy through the control circuit is carried out directly from the capacitors of the control unit.

- В некоторых БУ [5] предусмотрена кнопка 32 для отключения ВВ оперативным персоналом. Кнопка "ОТКЛ" 32 находиться на лицевой панели БУ. Кнопка "ОТКЛ" 32 подключена параллельно дискретному входу "ОТКЛ" в БУ 17, который предназначен для командного сигнала из МП УРЗА. Команда отключения, инициированная оперативным персоналом нажатием на кнопку "ОТКЛ" 32, поступает в ЦПУ 18 блока управления, имеет высший приоритет и выполняется в независимости от команд из МП УРЗА. Следовательно, если при нормальном режиме работы сети или оборудования ЭЭС выявилась неисправность МП УРЗА, то оперативный персонал может отключить ВВ от кнопки 32 на лицевой панели БУ.- In some control units [5], a button 32 is provided for turning off the explosive by operational personnel. The "OFF" button 32 is located on the front panel of the control unit. Button "OFF" 32 is connected in parallel with the discrete input "OFF" in BU 17, which is intended for command signal from MP URZA. The shutdown command initiated by the operating personnel by pressing the "OFF" button 32 enters the CPU 18 of the control unit, has the highest priority and is executed regardless of the commands from the MP URZA. Therefore, if during the normal operation of the network or equipment of the EPS, a malfunction of the MP URZA was revealed, then the operating personnel can disconnect the explosive from button 32 on the front panel of the control unit.

Недостатки схемы управления ВВ, в которой использованы МП УРЗА и БУ, выполненные как отдельные микропроцессорные устройства (как в источнике [1]):Disadvantages of the explosive control circuit, which uses MP URZA and CU, made as separate microprocessor devices (as in the source [1]):

- Время отключения ВВ не является минимально возможным временем, которое можно было бы достичь. МП УРЗА и БУ соединены между собой кабелями, поэтому при передачи команды на отключение ВВ по кабелю 22 потеря времени происходит дважды. Первый раз потеря времени (5-6 мс) происходит на дискретном выходе МП УРЗА. Второй раз потеря времени происходит при поступлении команды в ЦПУ 18 блока управления 17, которое начинает работать с этой командой через 5 мс для того, чтобы исключить ее ложность от наведенных импульсных помех на кабель 22.- The breaker off time is not the minimum possible time that could be achieved. MP URZA and BU are interconnected by cables, so when sending a command to turn off the explosives via cable 22, the loss of time occurs twice. The first time loss of time (5-6 ms) occurs at the discrete output of the MP URZA. The second time loss of time occurs when a command is received by the CPU 18 of the control unit 17, which starts working with this command after 5 ms in order to exclude its falsehood from induced impulse noise on the cable 22.

- Время формирования сигнала УРОВ не является минимально возможным временем, которое можно было бы достичь. Отказать в такой схеме может не только ВВ, но и БУ, т.е. сигнал УРОВ в такой схеме формируется не только при отказе ВВ, но и при отказе БУ. Несмотря на то, что БУ проводит значительное количество операций (внутреннюю диагностику, диагностику цепи управления, контролирует положение ВВ, принимает окончательное решение о включении или отключении ВВ), МП УРЗА не имеет информации о результатах этих операций. Поэтому, в случае, если МП УРЗА продолжает фиксировать ток КЗ после того, как отправлена команда на отключение ВВ, в независимости от того, что отказало (ВВ или БУ), МП УРЗА поступает точно так же, как если бы отказал ВВ, а именно, формирует выходной сигнал УРОВ после выдержки времени (0,3-0,4 с), которая предусмотрена для отключения ВВ. Отсутствие обратной связи от ВВ и БУ к МП УРЗА приводит к тому, что выдержка времени, после которой формируется сигнал УРОВ, выбирается максимально возможной для того, чтобы обеспечить гарантированное срабатывание собственного ВВ.- The breaker failure time is not the minimum possible time that could be achieved. Not only BB, but also BU can refuse such a scheme, i.e. The breaker failure signal in such a circuit is formed not only in case of failure of the explosive, but also in case of failure of the control unit. Despite the fact that the CU performs a significant number of operations (internal diagnostics, diagnostics of the control circuit, controls the position of the explosive, makes the final decision on turning the explosive on or off), MP URZA does not have information about the results of these operations. Therefore, if the MP URZA continues to record the short circuit current after the command to turn off the explosive is sent, regardless of what failed (VV or CU), the MP URZA does exactly the same as if the explosive had failed, namely , generates the output signal of the breaker after a time delay (0.3-0.4 s), which is provided for turning off the explosive. The absence of feedback from the explosive and the control unit to the MP URZA leads to the fact that the time delay after which the breaker failure signal is generated is selected as long as possible in order to ensure guaranteed operation of its own explosive.

Описание аналогов.Description of analogues.

Известен вакуумный реклоузер РВА/TEL, содержащий коммутационный модуль серии OSM/TEL, который управляется посредством шкафа управления серии RC/TEL с микропроцессорной релейной защитой и автоматикой [6] (компания Таврида Электрик). На фото шкафа управления серии RC/TEL видно, что расположенные в нем модуль микропроцессора (по функционалу это МП УРЗА) и модуль управления (по функционалу это БУ) соединены между собой посредством кабелей. Наполненность и функциональность «шкафа управления серии RC/TEL» [6] аналогичны наполненности и функциональности «отсека вспомогательных цепей шкафа КРУ D-12 Р» [1], описанию которого посвящен раздел «Уровень техники» данного описания. В техническом описании реклоузера РВА/TEL заявлено, что собственное время отключения ВВ составляет не более 30 мс, а полное время отключения составляет не более 40 мс.Known vacuum recloser PBA/TEL containing switching module series OSM/TEL, which is controlled by a control cabinet series RC/TEL with microprocessor relay protection and automation [6] (Tavrida Electric). The photo of the RC / TEL series control cabinet shows that the microprocessor module located in it (in terms of functionality, this is MP URZA) and the control module (in terms of functionality, this is a control unit) are connected to each other by means of cables. The content and functionality of the “RC/TEL series control cabinet” [6] are similar to the content and functionality of the “auxiliary circuit compartment of the D-12 R switchgear cabinet” [1], which is described in the “Prior Art” section of this description. The technical description of the PBA/TEL recloser states that the internal disconnection time of the explosive is no more than 30 ms, and the total disconnection time is no more than 40 ms.

Известны устройства FS-CM_CM_15_5 (компания Таврида Электрик) и By/AST-21 (компания Астер Электро), функционал которых включает функционал двух устройств: МП УРЗА и БУ. По сути, известные устройства предназначены для выполнения всех тех же функций, что и заявляемое МП УРЗА (компания ТеконГруп), в конструктив которого встроен модуль управления ВВ. Однако, для известных устройств компании-изготовители использовали название «Блок (модуль) управления вакуумным выключателем», тогда как компания ТеконГруп для заявляемого устройства использует название «Устройство релейной защиты и автоматики». Поэтому мы не используем эти известные устройства в качестве прототипа для заявляемого устройства.Devices FS-CM_CM_15_5 (Tavrida Electric Company) and By/AST-21 (Aster Electro Company) are known, the functionality of which includes the functionality of two devices: MP URZA and BU. In fact, the known devices are designed to perform all the same functions as the claimed MP URZA (TekonGroup company), in the design of which the explosive control module is built. However, for well-known devices, manufacturers used the name "Vacuum circuit breaker control unit (module)," while TeconGroup uses the name "Relay protection and automation device" for the claimed device. Therefore, we do not use these known devices as a prototype for the claimed device.

Известен модуль управления вакуумным выключателем FS-CM_CM_15_5 [7]. Известный модуль управления ВВ представляет собой устройство, объединяющее в одном корпусе микропроцессорную релейную защиту и блок управления ВВ. Описание внутреннего конструктива устройства и описание его работы отсутствует.Known control module vacuum circuit breaker FS-CM_CM_15_5 [7]. Known control module explosives is a device that combines in one housing microprocessor relay protection and control unit explosives. There is no description of the internal design of the device and a description of its operation.

Известен блок управления вакуумным выключателем By/AST-21 (далее By/AST-21) [8], [9], [10], [11], [12]. Известный By/AST-21 содержит расположенные в корпусе следующие модули:Known control unit vacuum circuit breaker By/AST-21 (hereinafter By/AST-21) [8], [9], [10], [11], [12]. The well-known By/AST-21 contains the following modules located in the case:

- модуль микропроцессорной защиты (далее модуль МПЗ);- microprocessor protection module (hereinafter the MPZ module);

- модуль управления ВВ;- explosive control module;

- вторичный источник питания 180 В постоянного тока (источник питания дискретных входов и выходов), который является частью модуля управления ВВ;- secondary power supply 180 V DC (power supply for discrete inputs and outputs), which is part of the BB control module;

- блок конденсаторных батарей для включения и отключения ВВ;- a block of capacitor banks for turning on and off explosives;

- источник питания.- power supply.

Модуль МПЗ представляет собой многофункциональный модуль, реализующий различные функции защиты, измерения, контроля, отображения информации, автоматики, местного и дистанционного управления ВВ. Модуль МПЗ состоит из нескольких печатных плат, которые содержат выходные разъемы для подключения внешних цепей, микроконтроллер (далее ЦПУ), интерфейсы RS485, выходные реле и дискретные входы.The MPZ module is a multifunctional module that implements various functions of protection, measurement, control, display of information, automation, local and remote control of explosives. The MPZ module consists of several printed circuit boards that contain output connectors for connecting external circuits, a microcontroller (hereinafter referred to as the CPU), RS485 interfaces, output relays and discrete inputs.

Модуль управления ВВ содержит мост управления электромагнитным приводом, цепь управления ЭМ привода ВВ и источник вторичного напряжения. Модуль МПЗ формирует импульс включения или отключения ВВ и, управляя силовым мостом, подключает к приводу ВВ блок конденсаторов. Под управлением модуля МПЗ формируются сигналы для контроля целостности цепи управления ЭМ и, при возникновении обрыва или КЗ в цепи управления ЭМ, на панель выводится информация о неисправности By/AST-21.The explosive control module contains an electromagnetic drive control bridge, an explosive drive EM control circuit and a secondary voltage source. The MPZ module generates an impulse to turn on or off the explosive and, by controlling the power bridge, connects a block of capacitors to the explosive drive. Under the control of the MPZ module, signals are generated to monitor the integrity of the EM control circuit and, in the event of an open or short circuit in the EM control circuit, information about the By / AST-21 malfunction is displayed on the panel.

Если сравнивать блок управления By/AST-21 [10] со шкафом управления серии RC/TEL [6], то можно отметить следующие преимущества By/AST-21:Comparing the By/AST-21 control unit [10] with the RC/TEL series control cabinet [6], we can note the following advantages of By/AST-21:

- By/AST-21 может быстрее отключить ВВ в случае, если в линии электропередачи зафиксирован ток КЗ. По сути, в By/AST-21 только один ЦПУ, который управляет силовым мостом, предназначенным для подключения конденсаторов к цепи управления ВВ. При этом в By/AST-21 сигналы передаются по внутренним шинам в отличие от «шкафа управления серии RC/TEL», в котором модуль микропроцессора взаимодействует с модулем управления по внешним кабелям, передача сигналов по которым осуществляется с потерей времени.- By/AST-21 can turn off explosives faster if a short circuit current is detected in the power line. In fact, there is only one CPU in By/AST-21, which controls a power bridge designed to connect capacitors to the BB control circuit. At the same time, in By/AST-21, signals are transmitted via internal buses, in contrast to the “RC/TEL series control cabinet”, in which the microprocessor module interacts with the control module via external cables, the transmission of signals through which is carried out with loss of time.

- By/AST-21 может быстрее активировать сигнал УРОВ. Связано это с тем, что в By/AST-21 (в отличии от «шкафа управления серии RC/TEL») для активации сигнала УРОВ теперь появляется два критерия, а именно:- By/AST-21 can activate the breaker failure signal faster. This is due to the fact that in By/AST-21 (in contrast to the "RC/TEL series control cabinet") two criteria now appear to activate the breaker failure signal, namely:

- контроль тока в линии электропередачи;- current control in the power line;

- контроль положения блок-контактов ВВ. Этот критерий появился в By/AST-21 в связи с тем, что сигналы о положении ВВ поступают по внутренней шине связи непосредственно в ЦПУ. В «шкафу управления серии RC/TEL» сигнал УРОВ формируется после выдержки времени, которая составляет от 0,3 с до 0,4 с, тогда как в «By/AST-21» формирование сигнала УРОВ происходит быстрее, а именно выдержка времени после которой формируется сигнал УРОВ составляет от 0 с до 0,3 с. В источнике [10] указано, что выдержка времени УРОВ составляет 0,2 с.- control of the position of auxiliary contacts of explosives. This criterion appeared in By / AST-21 due to the fact that the signals about the position of the propellant are received via the internal communication bus directly to the CPU. In the “RC/TEL series control cabinet”, the breaker failure signal is generated after a time delay, which is from 0.3 s to 0.4 s, while in the “By/AST-21”, the breaker failure signal is generated faster, namely the time delay after which the breaker failure signal is generated is from 0 s to 0.3 s. The source [10] states that the breaker failure time delay is 0.2 s.

Если сравнивать By/AST-21 [10] со шкафом управления серии RC/TEL [6], то можно отметить следующие недостатки By/AST-21:Comparing By/AST-21 [10] with RC/TEL series control cabinet [6], the following shortcomings of By/AST-21 can be noted:

Блок управления By/AST-21 имеет одно ЦПУ в модуле МПЗ. В этом ЦПУ выполняются все программные модули прикладного ПО, в том числе следующие программные модули: "релейная защита", "АПВ", "УРОВ", "управление ВВ", "диагностика цепи управления" и т.д. В процессе работы постоянно выполняется внутренняя самодиагностика с целью выявления ошибок в аппаратной или программной части. В случае выявления внутренней ошибки или неисправности на панели включается светодиод «Неисправность». В зависимости от внутренней неисправности могут блокироваться программные модули ЦПУ и выходные реле. В источнике [11] отмечено, что модуль МПЗ соответствует общим техническим требованиям [13], которые распространяются на микропроцессорные устройства защиты и автоматики энергосистем, применяемым на электростанциях, подстанциях и в электрических сетях 6-1150 кВ ЕЭС России. В целом же само изделие By/AST-21 не отвечает требованиям [13], в которых согласно пункту 3.1.1. «технические средства и программное обеспечение МП РЗА должны выполняться с использованием модульного принципа. При этом должна обеспечиваться независимая работа исправных модулей при отказах или неисправностях в соседних модулях. Этим должна обеспечиваться и независимость реализации заданных функций при потере какой-либо из них». В изделии By/AST-21 не предусмотрена возможность отключения ВВ в случае неисправности единственного ЦПУ, который и управляет всем изделием.The By/AST-21 control unit has one CPU in the MPZ module. This CPU executes all software modules of the application software, including the following software modules: "relay protection", "AR", "breaker failure", "HV control", "control circuit diagnostics", etc. During operation, internal self-diagnosis is constantly performed in order to detect errors in the hardware or software. If an internal error or malfunction is detected, the Fault LED on the panel turns on. Depending on the internal fault, the CPU program modules and output relays may be disabled. The source [11] notes that the MPZ module complies with the general technical requirements [13], which apply to microprocessor-based protection and automation devices for power systems used at power plants, substations and in electric networks of 6-1150 kV UES of Russia. In general, the By/AST-21 product itself does not meet the requirements [13], in which, according to paragraph 3.1.1. “Hardware and software of the MP RPA must be implemented using the modular principle. In this case, independent operation of serviceable modules should be ensured in case of failures or malfunctions in neighboring modules. This should also ensure the independence of the implementation of the specified functions in the event of the loss of any of them. The By/AST-21 product does not provide for the ability to turn off the explosive in the event of a failure of a single CPU that controls the entire product.

Описание прототипаDescription of the prototype

В качестве прототипа для заявляемого МП УРЗА взято устройство того же назначения, а именно МП УРЗА ТЕКОН 300 [14]. Известное МП УРЗА имеет модульное исполнение. В корпусе расположены следующие функциональные модули: по меньшей мере один модуль ввода аналоговых сигналов; модуль центрального процессора с ЦПУ, предназначенным для выполнения прикладной программы, в состав которой входят программный модуль релейной защиты и программные модули автоматики; модуль питания; модули ввода/вывода дискретных сигналов. Также в корпусе расположена объединительная печатная плата, на которой расположена внутренняя шина связи типа «магистраль», по которой между модулем ЦП и другими функциональными модулями (кроме модуля питания) происходит обмен данными в цифровой форме и в режиме ведущий-ведомый, где ведущим является модуль ЦП. Также на объединительной плате расположена шина питания, по которой подается питание от модуля питания на все функциональные модули. Для управления ВВ известный МП УРЗА ТЕКОН 300 (компании ТеконГруп) использовали с микропроцессорным БУ других производителей, поскольку в МП УРЗА ТЕКОН 300 отсутствовали технические решения и программное обеспечение, реализованные в изделиях БУ. Схема использования МП УРЗА ТЕКОН 300 с БУ других производителей аналогична схеме (фиг. 1 и фиг. 2), описанию которой посвящен раздел «Уровень техники». В этом же разделе подробно описаны недостатки такой схемы управления ВВ.As a prototype for the claimed MP URZA, a device of the same purpose was taken, namely MP URZA TEKON 300 [14]. The well-known MP URZA has a modular design. The housing contains the following functional modules: at least one analog signal input module; a central processor module with a CPU designed to execute an application program, which includes a relay protection software module and automation software modules; power module; discrete signal input/output modules. Also in the case there is a backplane printed circuit board, on which there is an internal communication bus of the "backbone" type, through which data is exchanged between the CPU module and other functional modules (except for the power module) in digital form and in the master-slave mode, where the module is the master CPU. Also on the backplane is a power bus, which supplies power from the power module to all functional modules. To control explosives, the well-known MP URZA TEKON 300 (TekonGroup) was used with a microprocessor control unit from other manufacturers, since the MP URZA TEKON 300 lacked the technical solutions and software implemented in the products of the control unit. The scheme of using the MP URZA TEKON 300 with control units from other manufacturers is similar to the scheme (Fig. 1 and Fig. 2), which is described in the section "Prior Art". The same section describes in detail the disadvantages of such a control scheme for explosives.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблема заключается в расширении арсенала средств МП УРЗА.The technical problem is to expand the arsenal of means of MP URZA.

В заявляемом МП УРЗА использованы технические решения, которые направлены на наиболее быстрое прекращение подачи тока к точке КЗ в линии электропередачи или к оборудованию ЭЭС, находящемуся в аварийном режиме работы. Это обеспечит устойчивость и надежность работы ЭЭС и предотвратит разрушение оборудования ЭЭС.In the claimed MP URZA, technical solutions are used that are aimed at the most rapid interruption of the current supply to the short circuit point in the power line or to the EPS equipment in emergency operation. This will ensure the stability and reliability of the EPS operation and prevent the destruction of the EPS equipment.

Наиболее быстрое прекращение подачи тока к точке КЗ достигается за счет того, что:The fastest interruption of the current supply to the short circuit point is achieved due to the fact that:

- МП УРЗА отключает собственный ВВ за время (собственное время отключения не более 10 мс, полное время отключения не более 26 мс), которое меньше, чем время отключения ВВ известных аналогов;- MP URZA turns off its own explosives in a time (its own shutdown time is not more than 10 ms, the total shutdown time is not more than 26 ms), which is less than the shutdown time of the explosives of known analogues;

- а в случае отказа собственного ВВ МП УРЗА формирует сигнал УРОВ для отключения смежных ВВ через выдержку времени, которая составляет от 0,05 с до 0,2 с, которая меньше, чем выдержка времени УРОВ известных аналогов.- and in the event of a failure of its own MP explosives, URZA generates a breaker failure signal to turn off adjacent explosives after a time delay that ranges from 0.05 s to 0.2 s, which is less than the breaker failure time delay of known analogues.

Технический результат достигается тем, что МП УРЗА имеет модульное исполнение и содержит корпус, в котором расположены объединительная печатная плата и следующие функциональные модули:The technical result is achieved by the fact that MP URZA has a modular design and contains a housing in which a backplane printed circuit board and the following functional modules are located:

- модуль центрального процессора (далее модуль ЦП);- central processing unit module (hereinafter referred to as the CPU module);

- модуль питания;- power supply module;

- по меньшей мере один модуль ввода аналоговых сигналов;- at least one analog signal input module;

- модули ввода/вывода дискретных сигналов;- discrete signal input/output modules;

- модуль управления, предназначенный для управления одним ВВ, который предназначен для сетей трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинального напряжения 6-35 кВ и имеет электромагнитный привод, при этом модуль управления содержит: ЦПУ, конденсаторы включения и отключения, предназначенные для подачи электрической энергии на электромагниты привода ВВ, первый соединитель, предназначенный для кабеля, предназначенного для подачи электрической энергии с конденсаторов на электромагниты привода ВВ, и второй соединитель, предназначенный для кабеля, предназначенного для передачи сигналов о положении вакуумного выключателя.- a control module designed to control one explosive device, which is designed for three-phase alternating current networks with a frequency of 50 Hz and a rated voltage of 6-35 kV and has an electromagnetic drive, while the control module contains: CPU, turn-on and turn-off capacitors designed to supply electrical energy to the electromagnets of the BB drive, the first connector intended for the cable intended for supplying electrical energy from the capacitors to the electromagnets of the BB drive, and the second connector intended for the cable intended for transmitting signals about the position of the vacuum circuit breaker.

При этом на объединительной печатной плате расположена шина связи типа «магистраль», по которой между модулем ЦП и другими функциональными модулями (кроме модуля питания) происходит обмен данными в цифровой форме и в режиме ведущий-ведомый, где ведущим является модуль ЦП.At the same time, on the backplane there is a communication bus of the “backbone” type, through which data is exchanged between the CPU module and other functional modules (except for the power module) in digital form and in the master-slave mode, where the CPU module is the master.

При этом модуль центрального процессора содержит вычислительное управляющее устройство (ЦПУ), в котором выполняется прикладное программное обеспечение (далее ПО), в состав которого входят:At the same time, the central processor module contains a computing control unit (CPU), in which application software (hereinafter referred to as software) is executed, which includes:

- программный модуль релейной защиты;- relay protection software module;

- программные модули автоматики;- software modules of automation;

- программный модуль управления ВВ, в котором принимается окончательное решение о включении или отключении ВВ на основании полученного решения о включении или отключении ВВ из других программных модулей прикладного ПО и данных, полученных из модуля управления.- the software control module of the explosives, in which the final decision is made to enable or disable the explosives based on the decision to enable or disable the explosives from other software modules of the application software and data received from the control module.

В состав данных, полученных модулем ЦП из модуля управления и предназначенных для принятия окончательного решения о включении или выключении ВВ в программном модуле управления ВВ, могут входить следующие данные: о положении вакуумного выключателя, о полной зарядке конденсаторов, об отсутствии КЗ или обрыва в цепи управления ВВ.The data received by the CPU module from the control module and intended for making the final decision on turning the explosive on or off in the software control module of the explosive may include the following data: on the position of the vacuum circuit breaker, on the full charging of capacitors, on the absence of short circuit or open circuit in the control circuit VV.

В качестве вычислительного управляющего устройства может быть использован микропроцессор или микроконтроллер.A microprocessor or a microcontroller can be used as a computing control device.

Модуль управления ВВ может содержать третий соединитель, предназначенный для кабеля, предназначенного для передачи сигнала на отключение ВВ, инициированный оперативным персоналом с кнопки аварийного отключения, при этом вычислительное управляющее устройство модуля управления должно иметь в составе своего программного обеспечения программный модуль аварийного управления ВВ который инициализируется в момент поступления в вычислительное управляющее устройство сигнала с кнопки аварийного отключения, и результатом выполнения которого является решение об отключении вакуумного выключателя, которое выполняется вне зависимости от команд из модуля центрального процессора.The control module of the explosive device may contain a third connector designed for a cable intended for transmitting a signal to turn off the explosive device, initiated by the operating personnel from the emergency shutdown button, while the computer control device of the control module must include in its software the software emergency control module of the explosive device, which is initialized in the moment when the computer control device receives a signal from the emergency stop button, and the result of which is the decision to open the vacuum circuit breaker, which is performed regardless of commands from the central processor module.

На объединительной плате может быть расположена шина питания, предназначенная для подачи питания от модуля питания на все функциональные модули.A power rail can be located on the backplane, designed to supply power from the power module to all functional modules.

Перечень фигур чертежейList of drawing figures

Фиг. 1 и фиг. 2 смотреть в разделе «Уровень техники».Fig. 1 and FIG. 2 see in the section "Level of technology".

Фиг. 3 - МП УРЗА с корпусом типоразмера ¾ 19'' (вид сзади).Fig. 3 - MP URZA with a body of standard size ¾ 19'' (rear view).

Фиг. 4 - показана схема работы МП УРЗА (смотреть раздел «Работа МП УРЗА»).Fig. 4 - the scheme of MP URZA operation is shown (see the section "Operation of MP URZA").

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.Information confirming the possibility of carrying out the invention.

Заявляемое модульное МП УРЗА 33 содержит (фиг. 3):The claimed modular MP URZA 33 contains (Fig. 3):

34 - корпус; 35 - уголок; 36 - панель индикации и управления (далее панель); 37 - модуль ЦП; 38 - объединительная печатная плата (далее объединительная плата); 39 - соединитель объединительной платы для функционального модуля; 40 - торцевая пластина; 41 - печатная плата функционального модуля; 42 - направляющая; 43 - модуль ввода аналоговых сигналов (далее модуль АС); 44 - модуль питания;34 - body; 35 - corner; 36 - display and control panel (hereinafter referred to as the panel); 37 - CPU module; 38 - backplane printed circuit board (hereinafter backplane); 39 - backplane connector for functional module; 40 - end plate; 41 - printed circuit board of the functional module; 42 - guide; 43 - analog signal input module (hereinafter referred to as AC module); 44 - power supply module;

45 - соединитель для подключения первого источника питания;45 - connector for connecting the first power source;

46 - соединитель для подключения второго источника питания;46 - connector for connecting a second power source;

47 - модуль управления ВВ (далее модуль управления);47 - control module explosives (hereinafter the control module);

48 - первый соединитель модуля управления;48 - the first connector of the control module;

49 - второй соединитель модуля управления;49 - the second connector of the control module;

50 - третий соединитель модуля управления;50 - the third connector of the control module;

51 и 52 - модули ввода дискретных сигналов (далее модуль ввода ДС);51 and 52 - discrete signal input modules (hereinafter referred to as the DS input module);

53 и 54 - модули вывода дискретных сигналов (далее модуль вывода ДС).53 and 54 - discrete signal output modules (hereinafter referred to as the DS output module).

Металлический корпус 34 (фиг. 3) имеет три типоразмера по стандарту Евромеханика: ½ 19'', ¾ 19'', 19''. На боковых стенках корпуса 34 закреплены металлические уголки 35, предназначенные для жесткого крепления панели 36 к корпусу 34 и для крепления МП УРЗА в шкафу КРУ (камере КСО). Конструкция МП УРЗА 33 предусматривает три типа исполнения относительно панели:The metal case 34 (Fig. 3) has three standard sizes according to the Euromechanics standard: ½ 19'', ¾ 19'', 19''. On the side walls of the housing 34, metal corners 35 are fixed, designed for rigid fastening of the panel 36 to the housing 34 and for mounting the MP URZA in the switchgear cabinet (KSO chamber). The design of MP URZA 33 provides for three types of execution relative to the panel:

- с панелью, закрепленной на передней стороне корпуса;- with a panel fixed on the front side of the case;

- с отдельной панелью, которая может быть закреплена на другой поверхности, чем поверхность, на которой закреплен корпус;- with a separate panel that can be fixed on a different surface than the surface on which the housing is fixed;

- без панели.- without panel.

Тип исполнения МП УРЗА относительно панели определяется исходя из условий расположения устройства в шкафу КРУ (камере КСО). В случае, если панель используется отдельно от корпуса, она соединена с модулем ЦП 37 с помощью кабеля, предназначенного для обмена сигналами и подачи питания на панель (такое выполнение МП УРЗА описано в прототипе [14]). Для подключения переносного ПК в модуле ЦП 37 и в панели 36 предусмотрены Ethernet-соединители. С передней стороны корпуса 34 расположен металлический экран. Объединительная плата 38 имеет соединители 39 для всех функциональных модулей, которые содержат ответные соединители для объединительной платы. Все функциональные модули содержат торцевую пластину 40 и по меньшей мере одну печатную плату 41 с электронными компонентами и соединителями для внешних устройств и для объединительной платы. Торцевые пластины 40 служат для закрепления функциональных модулей в корпусе 34 и выполняют функции экрана, предназначенного для механической и электромагнитной защиты электронных компонентов модуля с задней стороны корпуса. Внутри корпуса сверху и снизу расположены направляющие 42 для плат функциональных модулей. Для закрепления функциональных модулей в корпусе с его задней стороны сверху и снизу расположены металлические рейки с отверстиями, к которым крепятся винтами торцевые пластины модулей. Для извлечения функционального модуля из корпуса необходимо отсоединить клеммные колодки с кабелями подключения внешних устройств, открутить винты и вынуть функциональный модуль. При этом другие функциональные модули остаются закрепленными в корпусе. Модульная конструкция МП УРЗА соответствует требованиям [13] и обеспечивает возможность компоновки МП УРЗА необходимым количеством модулей ввода и/или вывода (далее ввода/вывода). Любой функциональный модуль можно легко извлечь из корпуса и заменить извлеченный модуль на идентичный по функции модуль.The MP URZA execution type relative to the panel is determined based on the conditions of the device location in the switchgear cabinet (KSO chamber). If the panel is used separately from the housing, it is connected to the CPU module 37 using a cable designed to exchange signals and supply power to the panel (such an implementation of MP URZA is described in the prototype [14]). Ethernet connectors are provided in the CPU module 37 and panel 36 for connecting a laptop. On the front side of the housing 34 is a metal screen. The backplane 38 has connectors 39 for all functional modules that contain mating connectors for the backplane. All functional modules comprise an end plate 40 and at least one printed circuit board 41 with electronic components and connectors for external devices and for the backplane. The end plates 40 serve to secure the functional modules in the case 34 and act as a screen designed for mechanical and electromagnetic protection of the electronic components of the module from the rear side of the case. Inside the case, top and bottom guides 42 are located for boards of functional modules. To fix the functional modules in the case, from its rear side, metal rails with holes are located at the top and bottom, to which the end plates of the modules are fastened with screws. To remove the functional module from the housing, it is necessary to disconnect the terminal blocks with cables for connecting external devices, unscrew the screws and remove the functional module. At the same time, other functional modules remain fixed in the housing. The modular design of MP URZA complies with the requirements [13] and provides the possibility of assembling MP URZA with the required number of input and/or output modules (hereinafter referred to as I/O). Any functional module can be easily removed from the housing and the removed module can be replaced with a module identical in function.

Модуль АС 43 предназначен для приема сигналов переменного тока и/или переменного напряжения промышленной частоты с измерительных трансформаторов тока и/или напряжения. Модуль АС 43 включает в себя промежуточные трансформаторы тока и/или промежуточные трансформаторы напряжения (в зависимости от исполнения модуля) и аналого-цифровые преобразователи. Мгновенные значения аналоговых сигналов на входе модуля АС преобразуются в цифровой код и передаются в модуль ЦП, где происходит расчет действующего значения сигнала.The AC 43 module is designed to receive AC and/or AC voltage signals of industrial frequency from measuring current and/or voltage transformers. The AC 43 module includes intermediate current transformers and/or intermediate voltage transformers (depending on the module version) and analog-to-digital converters. The instantaneous values of analog signals at the input of the AC module are converted into a digital code and transferred to the CPU module, where the effective value of the signal is calculated.

Модуль АС 43 имеет восемь каналов с номинальным значением тока 1 А или 5 А и/или с номинальным значением напряжения 100 В или 220 В.The AC 43 module has eight channels with a current rating of 1 A or 5 A and/or a voltage rating of 100 V or 220 V.

Модуль ЦП 37 выполняет обработку входных сигналов, в рамках прикладного ПО реализует выполнение программных модулей "релейная защита", "управление ВВ", "АПВ", "УРОВ" и другие алгоритмы. Модуль ЦП 37 поддерживает обмен информацией с внешними цифровыми устройствами: панелью, ПК, контроллерами АСУ и т.д.The CPU module 37 performs the processing of input signals, within the framework of the application software it implements the execution of the software modules "relay protection", "control of explosives", "AR", "CBRO" and other algorithms. The CPU module 37 supports the exchange of information with external digital devices: panel, PC, ACS controllers, etc.

Модуль питания 44 по шине питания на объединительной плате обеспечивает стабилизированным напряжением 24 В питания все функциональные модули МП УРЗА в рабочем диапазоне изменений напряжения питания оперативного тока. При этом МП УРЗА правильно функционирует при изменениях напряжения питания Umin/max от 65 В до 264 В переменного тока или напряжения питания Umin/max от 88 В до 375 В постоянного тока. При этом питание МП УРЗА производиться от двух любых далее перечисленных источников оперативного тока:The power supply module 44, via the power bus on the backplane, provides all the functional modules of the MP URZA with a stabilized voltage of 24 V in the operating range of changes in the operating current supply voltage. At the same time, MP URZA functions correctly when the supply voltage U min/max changes from 65 V to 264 V AC or the supply voltage U min/max varies from 88 V to 375 V DC. In this case, the MP URZA is powered from any two of the following sources of operational current:

- переменного (50±5) Гц тока с номинальным напряжением 220 В;- alternating (50±5) Hz current with a rated voltage of 220 V;

- переменного (50±5) Гц тока с номинальным напряжением 100 В;- alternating (50±5) Hz current with a rated voltage of 100 V;

- постоянного тока с номинальным напряжением 220 В или 110 В;- direct current with a rated voltage of 220 V or 110 V;

- выпрямленного тока с номинальным напряжением 220 В;- rectified current with a rated voltage of 220 V;

Модуль питания 44 имеет два аналогичных подмодуля питания, каждый из которых имеет свой соединитель 45 и 46. Эти подмодули постоянно работают параллельно, таким образом обеспечивается мгновенное переключение нагрузки от поврежденного подмодуля питания к исправному без потери времени или повторного запуска модуля питания. Это же справедливо для случая пропадания напряжения питания на входе любого из подмодулей.Power module 44 has two similar power submodules, each with its own connector 45 and 46. These submodules are constantly working in parallel, thus providing instantaneous load transfer from a damaged power submodule to a healthy one without losing time or restarting the power module. The same is true for the case of power failure at the input of any of the submodules.

Модуль управления 47 предназначен для управления одним ВВ с электромагнитным приводом. В состав модуля управления 47 входят конденсаторы включения и конденсаторы отключения, которые отдают накопленный заряд в обмотку катушек электромагнитов привода ВВ. Использование конденсаторов в качестве источника электрической энергии обеспечивает подачу дозированного количества электрической энергии на катушки электромагнитов, что защищает их от разрушения.The control module 47 is designed to control one explosive with an electromagnetic drive. The control module 47 includes on-capacitors and off-capacitors, which transfer the accumulated charge to the winding of the electromagnet coils of the explosive drive. The use of capacitors as a source of electrical energy provides a dosed amount of electrical energy to the coils of electromagnets, which protects them from destruction.

В состав модуля управления 47 входят следующие соединители:The control module 47 includes the following connectors:

- первый соединитель 48 (гальванически развязанный выход), предназначенный для кабеля, по которому подается электрическая энергия с конденсаторов на ЭМ привода ВВ.- the first connector 48 (galvanically isolated output), designed for a cable through which electrical energy is supplied from the capacitors to the EM of the explosive drive.

- второй соединитель 49 (активные дискретные входы с питанием от внутреннего источника 24 В), предназначенный для входящих сигналов о положении ВВ, полученных с блок-контактов привода ВВ.- the second connector 49 (active discrete inputs powered by an internal source of 24 V), intended for incoming signals about the position of the explosive, received from the auxiliary contacts of the explosive drive.

- третий соединитель 50, предназначенный для входного сигнала отключения ВВ с выносного пульта с кнопкой аварийного отключения для оперативного персонала. Второй 49 и третий 50 соединители могут быть объединены в одном клеммнике, как на фиг. 3.- the third connector 50, designed for the input signal to turn off the explosive from a remote control with an emergency shutdown button for operating personnel. The second 49 and third 50 connectors can be combined in one terminal block, as in FIG. 3.

Для правильного выполнения функции защиты МП УРЗА должен получать еще целый ряд сигналов от внешних устройств (датчики дуговой защиты, входные сигналы УРОВ и т.д.) и формировать целый спектр выходных сигналов (сигнализация, сигналы УРОВ, связь с вышестоящими устройства и контроллерами АСУ и т.д.). В зависимости от проекта объем входных и выходных дискретных сигналов может быть различный и, следовательно, в МП УРЗА может быть различное количество модулей ввода/вывода ДС. Модуль ввода ДС предназначен для преобразования логических состояний внешних устройств в цифровой код для передачи в модуль ЦП. Модуль вывода ДС предназначен для преобразования цифровых сигналов из модуля ЦП в дискретный вид для управления внешними цепями сигнализации и блокировок.For the correct performance of the protection function, the MP URZA must also receive a number of signals from external devices (arc protection sensors, breaker failure input signals, etc.) and form a whole range of output signals (alarm, breaker failure signals, communication with higher-level devices and ACS controllers and etc.). Depending on the project, the volume of input and output discrete signals may be different and, therefore, the MP URZA may have a different number of I/O modules DS. The DS input module is designed to convert the logical states of external devices into a digital code for transmission to the CPU module. The DS output module is designed to convert digital signals from the CPU module into a discrete form for controlling external signaling and blocking circuits.

Работа МП УРЗАWork MP URZA

Для описание работы МП УРЗА с модулем управления ВВ представлена схема работы (фиг. 4), где:To describe the operation of the MP URZA with the control module of the explosives, an operation scheme is presented (Fig. 4), where:

55 - первый МП УРЗА; 56 - отходящая линии электропередачи;55 - the first MP URZA; 56 - outgoing transmission lines;

57 - ВВ в отходящей линии; 58 - объединительная печатная плата (далее объединительная плата); 59 - внутренняя шина связи; 60 - модуль ЦП;57 - explosives in the outgoing line; 58 - backplane printed circuit board (hereinafter backplane); 59 - internal communication bus; 60 - CPU module;

61 - модуль управления ВВ (далее модуль управления); 62 - шина питания;61 - control module explosives (hereinafter the control module); 62 - power bus;

63 - ЦПУ модуля ЦП; 64 - ЦПУ модуля управления;63 - CPU of the CPU module; 64 - CPU control module;

65 - кабель для подачи электрической энергии на ЭМ привода ВВ;65 - cable for supplying electrical energy to the EM of the explosive drive;

66 - кабель для сигнала о положении ВВ; 67 - кабель для выносного пульта; 68 - кнопка аварийного отключения на выносном пульте;66 - cable for signaling the position of explosives; 67 - cable for remote control; 68 - emergency shutdown button on the remote control;

69 - второй МП УРЗА; 70 - третий МП УРЗА; 71 - ВВ на линии ввода;69 - second MP URZA; 70 - third MP URZA; 71 - explosives on the input line;

72 - линия ввода; 73 - секционный ВВ; 74 и 75 - кабели для передачи сигнала УРОВ.72 - input line; 73 - sectional explosives; 74 and 75 - cables for transmission of the breaker failure signal.

МП УРЗА 55 контролирует ток в отходящей линии 56. МП УРЗА 55 управляет (включает или отключает) собственным ВВ 57, расположенным в отходящей линии 56. В корпусе МП УРЗА 55 расположена объединительная плата 58. На объединительной плате 58 расположена внутренняя шина связи 59 типа «магистраль» (далее шина связи 59). При изготовлении многослойной объединительной платы 58 использованы известные методы экранирования электромагнитных помех для защиты шины связи 59. В корпусе МП УРЗА 55 расположены следующие функциональные модули: модуль ЦП 60, модуль управления 61, модуль питания, модуль ввода АС, модуль ввода ДС, модуль вывода ДС. Все функциональные модули соединены с объединительной платой 58. Каждый функциональный модуль (кроме модуля питания) имеет интерфейсный блок (контроллер шины), предназначенный для организации обмена данными по шине связи 59. Обмен данными осуществляется между модулем ЦП 60 и другими функциональными модулями (кроме модуля питания). Для этого интерфейсный блок модуля ЦП 60 работает в режиме «Ведущий» (анг. Master). Интерфейсные блоки других модулей (модуля управления и модулей ввода/вывода) работают в режиме «Ведомый» (анг. Slave). Интерфейсные блоки могут быть интегрированы в ЦПУ или могут являться частью другого программируемого логического устройства, расположенного в функциональном модуле. В любом случае, с данными, преданными по шине связи, работают логические устройства, поэтому далее при описании обмена данными между модулем ЦП и модулем управления будут использованы их ЦПУ. Интерфейс шины связи 59 функционирует в режиме «команда-ответ». Передача сигналов по шине связи 59 осуществляется в последовательной цифровой форме. Передача данных осуществляется сообщениями, каждое из которых состоит из одного слова или двух слов, назначение которых строго определено: командное слово, слово данных и ответное слово. Модуль ЦП 60 инициирует последовательную передачу сообщений с данными 1 раз в 156 мкс (цикл шины связи). Если модуль ЦП 60 инициирует передачу командного слова с битом «запись», то осуществляется запись данных из модуля ЦП 60 в модуль управления 61 или в модули вывода/вывода. Если модуль ЦП 60 инициирует передачу командного слова с битом «чтение», то модуль управления 61 или модули ввода/вывода после получения такого командного слова осуществляют передачу своих данных в модуль ЦП 60.MP URZA 55 controls the current in the outgoing line 56. MP URZA 55 controls (turns on or off) its own BB 57 located in the outgoing line 56. In the case of the MP URZA 55 there is a backplane 58. On the backplane 58 there is an internal communication bus 59 of the type " trunk" (hereinafter the communication bus 59). In the manufacture of a multilayer backplane 58, known methods of shielding electromagnetic interference were used to protect the communication bus 59. The following functional modules are located in the MP URZA 55 case: CPU module 60, control module 61, power module, AC input module, DC input module, DC output module . All functional modules are connected to the backplane 58. Each functional module (except for the power module) has an interface unit (bus controller) designed to organize data exchange over the communication bus 59. Data exchange is carried out between the CPU module 60 and other functional modules (except for the power module ). To do this, the interface unit of the CPU module 60 operates in Master mode. Interface blocks of other modules (control module and I/O modules) operate in Slave mode. The interface blocks may be integrated into the CPU or may be part of another programmable logic device located in a function module. In any case, logical devices work with the data transmitted over the communication bus, therefore, further, when describing the data exchange between the CPU module and the control module, their CPU will be used. Communication bus interface 59 operates in the "command-response" mode. The transmission of signals over the communication bus 59 is carried out in serial digital form. Data transmission is carried out by messages, each of which consists of one word or two words, the purpose of which is strictly defined: command word, data word and response word. The CPU module 60 initiates serial transmission of data messages once every 156 µs (bus cycle). If the CPU module 60 initiates transmission of a command word with a "write" bit, data is written from the CPU module 60 to the control module 61 or to the output/output modules. If the CPU module 60 initiates transmission of a command word with a "read" bit, then the control module 61 or the I/O modules, upon receiving such a command word, transmit their data to the CPU module 60.

На объединительной плате 58 расположена шина питания 62, по которой осуществляется питание всех функциональных модулей питанием 24 В от модуля питания.On the backplane 58 there is a power bus 62, through which all functional modules are powered by 24 V from the power supply module.

В модуле ЦП вычислительные и управляющие операции выполняются в ЦПУ 63. В модуле управления 61 вычислительные и управляющие операции выполняются в ЦПУ 64.In the CPU unit, computation and control operations are performed in the CPU 63. In the control unit 61, computation and control operations are performed in the CPU 64.

Первый соединитель модуля управления предназначен для кабеля 65, по которому подается электрическая энергия с конденсаторов модуля управления 61 на ЭМ привода ВВ. Второй соединитель модуля управления 61 предназначен для кабеля 66, по которому в модуль управления 61 поступают сигналы о положении ВВ с блок-контактов ВВ. Третий соединитель модуля управления 61 предназначен для кабеля 67, который соединяет модуль управления с выносным пультом с кнопкой 68 аварийного отключения ВВ.The first connector of the control module is designed for cable 65, through which electrical energy is supplied from the capacitors of the control module 61 to the EM drive BB. The second connector of the control module 61 is designed for cable 66, through which the control module 61 receives signals about the position of the explosive from the auxiliary contacts of the explosive. The third connector of the control module 61 is designed for the cable 67, which connects the control module with a remote control with an emergency shutdown button 68 BB.

Функционал МП УРЗА определен составом программных модулей (алгоритмов) прикладного ПО, которое выполняется в ЦПУ 63 модуля ЦП 60. В рамках прикладного ПО выполняются следующие программные модули:The functionality of the MP URZA is determined by the composition of the software modules (algorithms) of the application software that runs in the CPU 63 of the CPU module 60. The following software modules are executed within the application software:

- "релейная защита", результатом выполнения которого может быть решение об отключении ВВ, после чего будет осуществлен переход к программному модулю "управление ВВ";- "relay protection", the result of which may be a decision to turn off the explosive, after which the transition to the software module "control of the explosive" will be carried out;

- "управление ВВ", результатом выполнения которого будет окончательное решение о включении или отключении ВВ, которое будет направлено в модуль управления;- "explosive control", the result of which will be the final decision to enable or disable the explosive, which will be sent to the control module;

- "АПВ", результатом выполнения которого является решение о повторном включение ВВ, после чего будет осуществлен переход к программному модулю "управление ВВ";- "AR", the result of which is the decision to re-enable the explosive, after which the transition to the program module "control of the explosive" will be carried out;

- "УРОВ", результатом которого будет сигнал в другие МП УРЗА; и т.д.- "UROV", the result of which will be a signal to other MP URZA; etc.

Модуль управления 61 предназначен для управления ВВ путем подачи электрической энергии на ЭМ привода ВВ. ЦПУ 64 модуля управления в режиме ожидания команды на включение или отключение ВВ из модуля ЦП осуществляет следующие виды операций:The control module 61 is designed to control the explosives by supplying electrical energy to the EM of the explosives drive. The CPU 64 of the control module, in the waiting mode for a command to turn on or off the explosive from the CPU module, performs the following types of operations:

(1) Программно-аппаратную диагностику и диагностику исправности внутренних узлов модуля управления 61.(1) Hardware-software diagnostics and diagnostics of the health of the internal components of the control module 61.

(2) Диагностику цепи управления ВВ. Диагностика цепи управления заключается в том, что проверяется целостность и сопротивление цепи управления для диагностики обрыва или КЗ. Для этого в режиме ожидания команды из модуля ЦП периодически (один раз в 15 с) в цепь управления генерируются короткие тестовые импульсы.(2) BB control circuit diagnostics. Control circuit diagnostics consists in checking the integrity and resistance of the control circuit to diagnose an open or short circuit. To do this, while waiting for a command from the CPU module, short test pulses are periodically (once every 15 s) generated in the control circuit.

(3) Контроль следующих параметров:(3) Control the following parameters:

- состояние кнопки 68 аварийного отключения ВВ;- the state of the button 68 emergency shutdown explosives;

- готовность конденсаторов включения и отключения к работе;- readiness of on and off capacitors for operation;

- положение ВВ и отсутствие блокировки.- the position of the explosives and the lack of blocking.

Все данные, полученные при выполнении операций (1), (2), (3), модуль ЦП считывает из модуля управления в каждом цикле шины связи.All data received during the execution of operations (1), (2), (3), the CPU module reads from the control module in each cycle of the communication bus.

(4) Выполнение программного модуля "аварийное управление (отключение) ВВ" (далее "аварийное управление ВВ") инициируется в момент получение сигнала на отключение ВВ с кнопки 68 аварийного отключения ВВ.(4) The execution of the program module "emergency control (shutdown) BB" (hereinafter "emergency control BB") is initiated at the moment of receiving a signal to turn off the BB from the button 68 emergency shutdown BB.

МП УРЗА 55 осуществляет включение или отключение ВВ вследствие управления оперативным персоналом, или вследствие срабатывания защит, или вследствии срабатывания автоматики.MP URZA 55 enables or disables explosives due to the management of operational personnel, or due to the operation of protections, or due to the operation of automation.

Включение ВВ оперативным персоналом.Activation of explosives by operating personnel.

Для того, чтобы по отходящей линии 56 началась подача тока, МП УРЗА 55 должен включить собственный ВВ 57, при этом команда на включение ВВ должна поступить от оперативного персонала. Для этого МП УРЗА 55 должен осуществить подготовку к работе. Для этого МП УРЗА 55 осуществляет проверку каждого функционального модуля, проверку системного ПО, проверку прикладного ПО, проверку внутренней шины связи и полную зарядку конденсаторов включения и отключения. ЦПУ 63 модуля ЦП должен получить данные о том, что каждый функциональный модуль готов к работе. Так, из модуля управления в модуль ЦП должны поступить данные об исправности внутренних узлов, об исправности цепи управления и о полной зарядке конденсаторов включения и отключения. После того как МП УРЗА 55 выдаст сигнал о готовности к работе, оперативный персонал активирует команду на включение ВВ с кнопки на панели, или с переносного ПК, или в результате дистанционного управления. Команда на включение ВВ поступит в ЦПУ 63 модуля ЦП, в котором в рамках программного модуля "управление ВВ" будет принято окончательное решение о включении ВВ. Команду на включение ВВ модуль ЦП 60 отправит в сообщении с битом «запись» в модуль управления 61. ЦПУ 64 модуля управления управляет транзисторными ключами, которые замыкают цепь управления с конденсаторами включения или отключения в зависимости от полученной из модуля ЦП команды. Если ЦПУ 64 получил команду на включение ВВ, он замкнет ту пару ключей, которые соединят конденсаторы включения с цепью управления 65 для того, чтобы сформировать напряжение положительной полярности на ЭМ привода ВВ. Для включения ВВ длительность импульса составит 40 мс. Собственное время включения ВВ составляет не более 27 мс, полное время включения не более 43 мс. Включение или отключение ВВ контролируется модулем ЦП одновременно двумя способами. Во-первых, положение ВВ контролируется переключением блок-контактов ВВ, сигнал с которых по кабелю 66 поступает на дискретный вход модуля управления. Модуль ЦП 60 в каждом цикле шины связи считывает из модуля управления 61 данные о положении ВВ. Во-вторых, о положении ВВ можно судить по наличию тока в сети. Для контроля значение тока в отходящей линии 56 установлен измерительный трансформатором тока (ТТ), сигналы с которого поступают в модуль ввода АС. Мгновенные значения тока в модуле АС преобразуются в цифровой код. Модуль ЦП 60 в каждом цикле шины связи считывает из модуля ввода АС данные о мгновенном значении тока и производит расчет действующего значения тока.In order for the outgoing line 56 to start supplying current, MP URZA 55 must turn on its own explosive 57, while the command to turn on the explosive must come from the operating personnel. For this, MP URZA 55 must prepare for work. To do this, MP URZA 55 checks each functional module, checks the system software, checks the application software, checks the internal communication bus and fully charges the enable and disable capacitors. The CPU 63 of the CPU unit needs to be informed that each function unit is ready to operate. So, from the control module to the CPU module, data should be received on the health of the internal components, on the health of the control circuit, and on the full charging of the on and off capacitors. After the MP URZA 55 gives a signal of readiness for operation, the operational personnel activates the command to turn on the explosive from the button on the panel, or from a portable PC, or as a result of remote control. The command to turn on the explosives will go to the CPU 63 of the CPU module, in which, within the framework of the program module "control of the explosives", the final decision on the inclusion of the explosives will be made. The CPU module 60 will send a command to turn on the BB in a message with a “write” bit to the control module 61. The CPU 64 of the control module controls transistor switches that close the control circuit with the enable or disable capacitors, depending on the command received from the CPU module. If the CPU 64 received a command to turn on the BB, it will close the pair of switches that will connect the turn-on capacitors to the control circuit 65 in order to generate a positive polarity voltage on the EV of the BB drive. To turn on the explosive, the pulse duration will be 40 ms. The intrinsic turn-on time of the explosive is no more than 27 ms, the total turn-on time is no more than 43 ms. Turning the EV on or off is controlled by the CPU module in two ways at the same time. Firstly, the position of the explosive is controlled by switching the auxiliary contacts of the explosive, the signal from which is fed through cable 66 to the discrete input of the control module. The CPU module 60 in each cycle of the communication bus reads from the control module 61 data on the position of the explosives. Secondly, the position of explosives can be judged by the presence of current in the network. To control the value of the current in the outgoing line 56, a measuring current transformer (CT) is installed, the signals from which are fed to the AC input module. The instantaneous current values in the AC module are converted into a digital code. The CPU module 60 reads the instantaneous current value from the AC input module in each bus cycle and calculates the effective current value.

Если ВВ включился, и в сети фиксируется ток заданных значений, то дальнейшая работа МП УРЗА будет осуществляться в режиме ожидания. При возникновении аварийных событий в сети или оборудовании ЭЭС МП УРЗА перейдет в режим релейной защиты и управления ВВ.If the explosive turns on, and the current of the set values is fixed in the network, then further operation of the MP URZA will be carried out in the standby mode. In the event of emergency events in the network or equipment of the EES MP URZA, it will switch to the mode of relay protection and control of explosives.

Отключение ВВ в результате срабатывания защит.Disconnection of explosives as a result of protection operation.

В случае, если в отходящей линии 56 значение тока достигло значения тока КЗ, в ЦПУ 63 модуля ЦП в рамках программного модуля "релейная защита" принимается решение об отключении ВВ и происходит переход к выполнению программного модуля "управление ВВ", в котором принимается окончательное решение об отключении ВВ. Для того, чтобы в рамках программного модуля "управление ВВ" было принято окончательное решение об отключении ВВ, при чтении модулем ЦП данных из модуля управления должны быть получены следующие данные:In the event that the current value in the outgoing line 56 has reached the value of the short circuit current, in the CPU 63 of the CPU module, within the framework of the program module "relay protection", a decision is made to turn off the explosive and a transition occurs to the execution of the program module "control of the explosive", in which the final decision is made about turning off the VV. In order for the final decision to turn off the explosives within the framework of the program module "control of the explosives", when the CPU module reads data from the control module, the following data must be received:

- отсутствует блокировка ВВ;- there is no blocking of explosives;

- конденсаторы отключения полностью заряжены;- the trip capacitors are fully charged;

- отсутствует КЗ или обрыв в цепи управления.- there is no short circuit or open circuit in the control circuit.

Если такие данные получены, то в ЦПУ 63 (выделен на фиг. 4 серым цветом) принимается окончательное решение об отключении ВВ. Команду на отключение ВВ модуль ЦП 60 передает с битом «запись» в модуль управления 61. Отключение ВВ 57 обеспечивается путем подачи по цепи управления 65 напряжения отрицательной полярности длительностью 20 мс, достаточного для отключения ВВ. Собственное время отключения составляет не более 10 мс, полное время отключения не более 26 мс. Для этого используется накопленный в конденсаторах отключения заряд. После того, как ВВ 57 отключится, подача тока в отходящей линии 56 прекратится.If such data is received, then in the CPU 63 (highlighted in Fig. 4 in gray) the final decision is made to turn off the explosives. The command to turn off the explosives is transmitted by the CPU module 60 with the “write” bit to the control module 61. The shutdown of the explosives 57 is ensured by applying a negative polarity voltage of 20 ms through the control circuit 65, sufficient to turn off the explosives. The intrinsic trip time is not more than 10 ms, the total trip time is not more than 26 ms. For this, the charge accumulated in the trip capacitors is used. After the BB 57 turns off, the supply of current in the outgoing line 56 will stop.

Включение ВВ в результате срабатывания автоматики.The inclusion of explosives as a result of the operation of automation.

Через определенный промежуток времени для того, чтобы восстановить подачу электроэнергии в отходящей линии 56, в ЦПУ 63 модуля ЦП в рамках программного модуля "АПВ" инициируется команда на повторное включение ВВ, после чего будет осуществлен переход к выполнению программного модуля "управление ВВ", в котором принимается окончательное решение о включении ВВ. Для того, чтобы в рамках программного модуля "управление ВВ" было принято окончательное решение о включении ВВ, при чтении модулем ЦП данных из модуля управления должны быть получены следующие данные:After a certain period of time, in order to restore the power supply in the outgoing line 56, the command to re-enable the explosives is initiated in the CPU 63 of the CPU module within the program module "AR", after which a transition will be made to the execution of the program module "control of the explosives", in which the final decision on the inclusion of explosives is made. In order for the final decision on the inclusion of the explosive to be made within the framework of the program module "control of the explosives", when the CPU module reads data from the control module, the following data must be received:

- отсутствует блокировка ВВ;- there is no blocking of explosives;

- ВВ находится в отключенном положении;- BB is in the off position;

- конденсаторы включения и отключения полностью заряжены;- the on and off capacitors are fully charged;

- отсутствует КЗ или обрыв в цепи управления;- there is no short circuit or open circuit in the control circuit;

- кнопка аварийного отключения находится в неактивированном состоянии.- the emergency stop button is in an inactive state.

Если такие данные получены модулем ЦП, то в ЦПУ 63 (выделен на фиг. 4 серым цветом) принимается окончательное решение о включении ВВ. Команду на включение ВВ модуль ЦП 60 передает с битом «запись» в модуль управления 61. Включение ВВ 57 обеспечивается путем подачи по цепи управления 65 напряжения положительной полярности длительностью 40 мс, достаточного для включение ВВ. Для этого используется накопленная электрическая энергия встроенный в модуль управления конденсаторов включения. После того, как ВВ 57 включится, подача тока в отходящей линии 56 возобновится. Если за время, в течение которого ВВ 57 был отключен, КЗ в отходящей линии 56 самоустранилось (кратковременная аварийная ситуация) подача электроэнергии по отходящей линии 56 будет продолжена.If such data is received by the CPU module, then in the CPU 63 (highlighted in gray in Fig. 4) the final decision is made to turn on the explosive. The command to turn on the explosives is transmitted by the CPU module 60 with the “write” bit to the control module 61. The inclusion of the explosives 57 is ensured by applying a positive polarity voltage of 40 ms through the control circuit 65, sufficient to turn on the explosives. For this, the accumulated electrical energy built into the switching capacitor control module is used. After the BB 57 turns on, the supply of current in the outgoing line 56 will resume. If during the time during which the BB 57 was turned off, the short circuit in the outgoing line 56 eliminated itself (a short-term emergency), the supply of electricity through the outgoing line 56 will continue.

Если же МП УРЗА 55 вновь зафиксирует ток КЗ в отходящей линии 56 (устоявшаяся аварийная ситуация), то ЦПУ 63 вновь перейдет к выполнению программных модулей "релейная защита" и "управление ВВ" для того чтобы принять окончательное решение об отключении ВВ 57.If MP URZA 55 again fixes the short circuit current in the outgoing line 56 (an established emergency), then the CPU 63 will again proceed to the execution of the program modules "relay protection" and "control of explosives" in order to make the final decision to turn off the explosives 57.

Формированию выходного сигнала УРОВ.Formation of the output signal of the breaker.

Если, после того как была отправлена команда из модуля ЦП в модуль управления на отключение ВВ, из модуля управления прочитаны данные о том, что ВВ так и остался включенным, а из модуля ввода АС прочитаны данные о наличии тока в отходящей линии 56, то в модуле ЦП принимается решение об отказе ВВ. В этом случае в ЦПУ 63 модуля ЦП в рамках программного модуля "УРОВ" формирует выходной сигнал "УРОВ". Выходной сигнал УРОВ предназначен для отключения смежных с отказавшим коммутационных аппаратов, т.е. должно быть произведено отключение тех коммутационных аппаратов, через которые идет подпитка точки КЗ (коммутационных аппаратов со стороны источников питания). Применение УРОВ обусловлено повышенными требованиями к отключению тока КЗ за наименьший промежуток времени. В качестве примера на фиг. 4 показаны три МП УРЗА на одной подстанции, а именно первый МП УРЗА 55, второй МП УРЗА 69 и третий МП УРЗА 70. Первый МП УРЗА 55 отключает ВВ 57 в отходящей линии 56. Второй МП УРЗА 69 отключает ВВ 71 на линии 72 ввода первой секции шин. Третий МП УРЗА 70 отключает секционный ВВ 73, который предназначен для коммутации первой секции шин со второй секцией шин. ВВ 71 и ВВ 73 являются смежным по отношению к отказавшему ВВ 57, так как через них идет подпитка точки КЗ. МП УРЗА 55 отправляет сигналы УРОВ по кабелю 74 во второй МП УРЗА 69 и по кабелю 75 в третий МП УРЗА 70. При выполнении поступившего сигнала УРОВ второй и третий МП УРЗА отключают собственные ВВ и блокируют свои функции "АПВ" или "АВР" (автоматики ввода резерва).If, after a command was sent from the CPU module to the control module to turn off the explosive, data was read from the control module that the explosive remained on, and data were read from the AC input module about the presence of current in the outgoing line 56, then in the CPU module, a decision is made about the failure of the explosive. In this case, in the CPU 63 of the CPU unit, within the program module "RCP", generates the output signal "RCP". The breaker failure output signal is designed to turn off switching devices adjacent to the failed one, i.e. those switching devices must be disconnected through which the short circuit point is fed (switching devices from the side of the power sources). The use of breaker failure is due to increased requirements for breaking the short-circuit current in the shortest period of time. As an example, in FIG. 4 shows three MP URZA on one substation, namely the first MP URZA 55, the second MP URZA 69 and the third MP URZA 70. tire sections. The third MP URZA 70 disables the sectional explosive 73, which is designed to switch the first section of tires with the second section of tires. BB 71 and BB 73 are adjacent to the failed BB 57, since the short circuit point is fed through them. MP URZA 55 sends breaker signals via cable 74 to the second MP URZA 69 and via cable 75 to the third MP URZA 70. When the incoming signal from the breaker is fulfilled, the second and third MP URZA turn off their own explosives and block their "AR" or "ATS" functions (automatic reserve entry).

В итоге из-за того, что модуль ЦП 60 и модуль управления 61 общаются между собой по защищенной от электромагнитных помех цифровой шине связи 59 с циклом 1 раз в 0,156 мс, достигнута возможность наиболее быстрого формирования сигнала УРОВ, а именно сигнал УРОВ может быть направлен в другие МП УРЗА через 0,05 с.As a result, due to the fact that the CPU module 60 and the control module 61 communicate with each other via an EMI-protected digital communication bus 59 with a cycle of 1 time in 0.156 ms, the possibility of the fastest formation of the breaker failure signal has been achieved, namely, the breaker failure signal can be sent to other MP URZA after 0.05 s.

Отключение ВВ оперативным персоналом от кнопки аварийного отключения.Disabling explosives by operating personnel from the emergency shutdown button.

Заявляемое МП УРЗА отвечает общим техническим требованиям [13], которые распространяются на микропроцессорные устройства защиты и автоматики энергосистем, применяемым на электростанциях, подстанциях и в электрических сетях 6-1150 кВ ЕЭС России. В том числе заявляемое МП УРЗА отвечает требованиям пункта 3.1.1. [13], согласно которому «технические средства и программное обеспечение МП РЗА должны выполняться с использованием модульного принципа. При этом должна обеспечиваться независимая работа исправных модулей при отказах или неисправностях в соседних модулях. Этим должна обеспечиваться и независимость реализации заданных функций при потере какой-либо из них». Это требование реализуется в МП УРЗА тем, что оно содержит модуль ЦП с ЦПУ, в котором выполняется прикладное ПО, в состав которого входит программный модуль "управление ВВ" и модуль управления с ЦПУ, в котором выполняется ПО, в состав которого входит программный модуль "аварийное управление ВВ". Программный модуль "аварийное управление ВВ" начинает выполняться в момент поступления в ЦПУ 64 сигнала с кнопки 68 аварийного отключения и результатом его выполнения является решение об отключении ВВ, которое выполняется вне зависимости от поступивших из модуля ЦП команд. При выполнении программного модуля "аварийное управление ВВ" могут учитываться данные о полной зарядке конденсаторов отключения и данные диагностики цепи управления. Наличие ЦПУ в модуле управления, в ПО которого входит программный модуль "аварийное управление ВВ" дает возможность оперативному персоналу отключить ВВ кнопкой 68 аварийного отключения. Такая возможность позволяет оперативному персоналу отключить ВВ при диагностировании неисправности (отказа) модуля ЦП при нормальном режиме работы сети или оборудования ЭЭС.The claimed MP URZA meets the general technical requirements [13], which apply to microprocessor protection devices and automation of power systems used at power plants, substations and in electric networks of 6-1150 kV UES of Russia. Including the claimed MP URZA meets the requirements of paragraph 3.1.1. [13], according to which “the hardware and software of the MP RPA should be implemented using the modular principle. In this case, independent operation of serviceable modules should be ensured in case of failures or malfunctions in neighboring modules. This should also ensure the independence of the implementation of the specified functions in the event of the loss of any of them. This requirement is implemented in MP URZA by the fact that it contains a CPU module with a CPU, in which application software is executed, which includes the software module "explosive control" and a control module with a CPU, which runs software, which includes the software module " emergency control VV". The software module "emergency control of the explosives" begins to be executed at the moment the CPU 64 receives a signal from the emergency button 68 and the result of its execution is a decision to turn off the explosives, which is performed regardless of the commands received from the CPU module. When executing the program module "EM emergency control", data on the full charging of the trip capacitors and diagnostic data of the control circuit can be taken into account. The presence of the CPU in the control module, the software of which includes the software module "emergency control of explosives" makes it possible for operating personnel to turn off the explosives with the emergency shutdown button 68. This possibility allows operating personnel to turn off the explosive when diagnosing a malfunction (failure) of the CPU module during normal operation of the network or EPS equipment.

Кнопку 68 аварийного отключения ВВ можно использовать и для того, чтобы отключить ВВ и прекратить подачу тока к оборудованию, которое начало работать в аварийном режиме, при этом возникновение этого аварийного режима не связано с КЗ в шине, по которой идет подача тока на это оборудование. Так, например, выносной пульт с кнопкой 68 аварийного отключения можно разместить рядом с двигателем, подача тока на который осуществляется по отходящей линии. В случае, если двигатель начинает работать в аварийном режиме, что приводит к его разрушению, оперативный персонал может отключить ВВ нажатием на кнопку 68 и прекратить подачу тока к двигателю. В данном случае возможность независимой работы модуля управления 61 позволяет отключить ВВ 57 в отходящей линии без модуля ЦП 60, который исправен, но бездействует (не подает сигнал на отключение ВВ), поскольку сеть работает в нормальном режиме.The button 68 of the emergency shutdown of the explosives can also be used to turn off the explosives and stop the current supply to the equipment that began to operate in emergency mode, while the occurrence of this emergency mode is not associated with a short circuit in the bus, which supplies current to this equipment. So, for example, a remote control with an emergency shutdown button 68 can be placed next to the engine, the current supply to which is carried out through the outgoing line. If the engine starts to work in emergency mode, which leads to its destruction, the operating personnel can turn off the explosive by pressing button 68 and stop the current supply to the engine. In this case, the possibility of independent operation of the control module 61 allows you to turn off the BB 57 in the outgoing line without the CPU module 60, which is in good condition, but idle (does not give a signal to turn off the BB), since the network is operating in normal mode.

Список литературыBibliography

1. Комплектные распределительные устройства напряжением 6(10) кВ «Классика» серии D // Руководство по эксплуатации ВИЕГ 674512.001 РЭ, Электротехнический завод ВЕКТОР, - С. 14. Точный адрес руководства по эксплуатации: https://www.tavrida.corn/upload/iblock7ef3mEG-674512.001-RE.pdf1. Complete switchgears with a voltage of 6 (10) kV "Classic" series D // Operation manual VIEG 674512.001 RE, Electrotechnical plant VECTOR, - P. 14. The exact address of the operation manual: https://www.tavrida.corn/ upload/iblock7ef3mEG-674512.001-RE.pdf

2. Патент РФ на полезную модель №190311 «Блок управления вакуумным выключателем с электромагнитным приводом».2. RF patent for utility model No. 190311 "Control unit for vacuum circuit breaker with electromagnetic drive".

3. Модули управления СМ 16 для вакуумных выключателей BB/TEL. TER_CBdoc_UG_1 Версия 2.5 // Руководство по эксплуатации, Таврида Электрик, 07.2018 - С. 12-14 Точный адрес руководства по эксплуатации: https://www.tavrida.com/upload/iblockyfb3/CM_16_User_Manual.pdf3. Control modules CM 16 for BB/TEL vacuum circuit breakers. TER_CBdoc_UG_1 Version 2.5 // Operating manual, Tavrida Electric, 07.2018 - P. 12-14 The exact address of the operating manual: https://www.tavrida.com/upload/iblockyfb3/CM_16_User_Manual.pdf

4. IEEE Std С37.2™ - 2008 IEEE Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations IEEE Power and Energy Society.4. IEEE Std C37.2™ - 2008 IEEE Standard for Electrical Power System Device Function Numbers, Acronyms, and Contact Designations IEEE Power and Energy Society.

5. Блоки управления РиМ БУ выключателем вакуумным РиМ ВВ-10 // Руководство по эксплуатации КОД ОКП 42 3700, АО «Радио и Микроэлектроника» (Новосибирск), - С. 7, 8. Точный адрес руководства по эксплуатации: https://rimteh.com/sites/default/files/no3_re_rim_vv_bu_12-_2_20.10.2017_g.pdf5. Control units RiM BU vacuum circuit breaker RiM VV-10 // Operation manual CODE OKP 42 3700, Radio and Microelectronics JSC (Novosibirsk), - P. 7, 8. The exact address of the instruction manual: https://rimteh .com/sites/default/files/no3_re_rim_vv_bu_12-_2_20.10.2017_g.pdf

6. Реклоузер вакуумный серии РВА/TEL, Техническое описание, Таврида Электрик, с. 3-9, найдено в Интернете по адресу: http://makusi-dmitriy.narod.ru/HTD/Soft/ispytaniya/vak/pva_tel_4.pdf, дата размещения в Интернете подтверждена https://web.archive.org/web/20190601000000*/http://makusi-dmitriy.narod.ru/HTD/Soft/ispytaniya/vak/pva_tel_4.pdf6. Vacuum recloser RBA/TEL series, Technical description, Tavrida Electric, p. 3-9, found on the Internet at: http://makusi-dmitriy.narod.ru/HTD/Soft/ispytaniya/vak/pva_tel_4.pdf, date of posting on the Internet confirmed https://web.archive.org/web /20190601000000*/http://makusi-dmitriy.narod.ru/HTD/Soft/ispytaniya/vak/pva_tel_4.pdf

7. Вакуумный выключатель BB/TEL-10. Решения для SMART-ретрофита шкафов КСО, КРУ, КРУН // Руководство по эксплуатации LD8SRF, TER CBdoc UG13 Версия 7.1, Компания «Таврида Электрик», 03.2021. - С. 24-26, 38-39. Точный адрес руководства по эксплуатации: https://www.tavrida.ru/upload/iblock/077/pldla6k07zgv4tmER_CBdoc_UG_13.pdf7. Vacuum switch BB/TEL-10. Solutions for SMART retrofit of KSO, KRU, KRUN cabinets // Operation manual LD8SRF, TER CBdoc UG13 Version 7.1, Tavrida Electric Company, 03.2021. - S. 24-26, 38-39. The exact address of the instruction manual: https://www.tavrida.ru/upload/iblock/077/pldla6k07zgv4tmER_CBdoc_UG_13.pdf

8. Коммутационные аппараты // Общество с ограниченной ответственностью «АСТЕР ЭЛЕКТРО» (Новосибирск), декабрь 2014. - С. 17-19. Точный адрес буклета: http://velto.ru/download/Aster.pdf8. Switching devices // ASTER ELECTRO Limited Liability Company (Novosibirsk), December 2014. - P. 17-19. The exact address of the booklet: http://velto.ru/download/Aster.pdf

9. Коммутационные аппараты // Общество с ограниченной ответственностью «АСТЕР ЭЛЕКТРО» (Новосибирск), 2018. - С. 15. Точный адрес буклета: https://www.asterelectro.ru/files/ugd/5630c0_93dfe0869bad420dbae6ad8abfd2 d58c.pdf9. Switching devices // ASTER ELECTRO Limited Liability Company (Novosibirsk), 2018. - P. 15. The exact address of the booklet: https://www.asterelectro.ru/files/ugd/5630c0_93dfe0869bad420dbae6ad8abfd2 d58c.pdf

10. Блок управления вакуумным выключателем By/AST-21 // Руководство по эксплуатации БУ.21.0.0.00.103 РЭ, Общество с ограниченной ответственностью «АСТЕР ЭЛЕКТРО» (Новосибирск), 2017. - С. 10, 19. Точный адрес руководства по эксплуатации: https://www.asterelectro.ru/_files/ugd/5630c0_513ccb34a7f24425a8d6a8b96b284c61.pdf10. By/AST-21 vacuum circuit breaker control unit // Operating manual BU.21.0.0.00.103 RE, ASTER ELECTRO Limited Liability Company (Novosibirsk), 2017. - P. 10, 19. The exact address of the manual for operation: https://www.asterelectro.ru/_files/ugd/5630c0_513ccb34a7f24425a8d6a8b96b284c61.pdf

11. Модуль микропроцессорной защиты блока управления вакуумным выключателем БУ/А8Т-21 // Руководство пользователя БУ.21.9.0.00 РП, Общество с ограниченной ответственностью «АСТЕР ЭЛЕКТРО» (Новосибирск), версия 103 от 12.06.17. - С. 6, 13. Точный адрес руководства пользователя: https://www.asterelectro.ru/_files/ugd/5630c0_27e5ac1b28184a6ca2b1c9f57d648228.pdf11. Microprocessor protection module for the vacuum circuit breaker control unit BU/A8T-21 // User Manual BU.21.9.0.00 RP, ASTER ELECTRO Limited Liability Company (Novosibirsk), version 103 dated 12.06.17. - P. 6, 13. The exact address of the user manual: https://www.asterelectro.ru/_files/ugd/5630c0_27e5ac1b28184a6ca2b1c9f57d648228.pdf

12. Модуль микропроцессорной защиты блока управления вакуумным выключателем By/AST-21 // Руководство по эксплуатации 3433-115-23566247-2014.РЭ, Группа компаний «Энерготехмонтаж» (Москва). - С. 33-35. Точный адрес руководства пользователя: http://e-tmm.ru/userfiles/RE_MPZ_BY_AST-2 l_v 100.pdf12. Microprocessor protection module for vacuum circuit breaker control unit By/AST-21 // Operating manual 3433-115-23566247-2014.RE, Energotekhmontazh Group of Companies (Moscow). - S. 33-35. The exact address of the user manual: http://e-tmm.ru/userfiles/RE_MPZ_BY_AST-2 l_v 100.pdf

13. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем, РД 34.35.310 - 97, Российское акционерное общество энергетики и электрификации «ЕЭС России», утверждены департаментом науки и техники РАО «ЕЭС России» 03.02.97 г. пункт 3.1.1.13. General technical requirements for microprocessor protection devices and automation of power systems, RD 34.35.310 - 97, Russian Joint Stock Company for Energy and Electrification "UES of Russia", approved by the Department of Science and Technology of RAO "UES of Russia" on 03.02.97, paragraph 3.1.1 .

14. Патент РФ на изобретение №2615138 «Устройство релейной защиты и автоматики (варианты)».14. Patent of the Russian Federation for the invention No. 2615138 "Device of relay protection and automation (options)".

Claims (5)

1. Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики модульного исполнения, содержащее корпус, в котором расположена объединительная печатная плата и следующие функциональные модули: модуль центрального процессора с вычислительным управляющим устройством, в котором выполняется прикладное ПО, в состав которого входят программный модуль релейной защиты и программные модули автоматики; модуль питания; по меньшей мере один модуль ввода аналоговых сигналов и модули ввода/вывода дискретных сигналов, при этом на объединительной печатной плате расположена цифровая магистральная шина связи, по которой между модулем центрального процессора и всеми другими функциональными модулями (кроме модуля питания) происходит обмен данными в режиме ведущий-ведомый, где ведущим является модуль центрального процессора, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный функциональный модуль, а именно модуль управления одним вакуумным выключателем, предназначенным для сетей трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинального напряжения 6-35 кВ и имеющим электромагнитный привод, при этом модуль управления содержит вычислительное управляющее устройство, конденсаторы, первый соединитель, предназначенный для кабеля, предназначенного для подачи электрической энергии с конденсаторов на электромагниты привода вакуумного выключателя, и второй соединитель, предназначенный для кабеля, предназначенного для передачи сигнала о положении вакуумного выключателя, а в состав прикладного ПО дополнительно входит программный модуль управления вакуумным выключателем, в котором принимается окончательное решение о включении или отключении вакуумного выключателя на основании полученного решения о включении или отключении вакуумного выключателя из других программных модулей прикладного ПО и данных, полученных из модуля управления.1. A microprocessor relay protection and automation device of a modular design, containing a housing in which a backplane printed circuit board and the following functional modules are located: a central processor module with a computing control device in which application software is executed, which includes a relay protection software module and software modules automation; power module; at least one analog signal input module and discrete signal input/output modules, at that, on the backplane there is a digital trunk communication bus, through which data is exchanged between the central processor module and all other functional modules (except the power module) in the master mode -slave, where the master is the central processor module, characterized in that it contains an additional functional module, namely the control module for one vacuum circuit breaker, designed for three-phase alternating current networks with a frequency of 50 Hz and a rated voltage of 6-35 kV and having an electromagnetic drive, with in this case, the control module contains a computing control device, capacitors, a first connector designed for a cable designed to supply electrical energy from the capacitors to the electromagnets of the vacuum circuit breaker drive, and a second connector intended for a cable intended for transmitting a signal about the position of the vacuum circuit breaker, and in the composition The application software additionally includes a vacuum circuit breaker control software module, in which the final decision is made to turn on or off the vacuum circuit breaker based on the decision to turn on or off the vacuum circuit breaker from other application software modules and data received from the control module. 2. Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики по п. 1, отличающееся тем, что в состав данных, полученных модулем центрального процессора из модуля управления и предназначенных для принятия окончательного решения о включении или выключении вакуумного выключателя в программном модуле управления вакуумным выключателем, входят следующие данные: о положении вакуумного выключателя, о полной зарядке конденсаторов, об отсутствии короткого замыкания или обрыва в цепи управления вакуумным выключателем.2. The microprocessor relay protection and automation device according to claim 1, characterized in that the data received by the central processor module from the control module and intended for making the final decision on turning the vacuum circuit breaker on or off in the vacuum circuit breaker control software module includes the following data : about the position of the vacuum circuit breaker, about the full charge of the capacitors, about the absence of a short circuit or open circuit in the control circuit of the vacuum circuit breaker. 3. Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вычислительного управляющего устройства используется микропроцессор или микроконтроллер.3. Microprocessor-based relay protection and automation device according to claim 1, characterized in that a microprocessor or microcontroller is used as a computing control device. 4. Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики по п. 1, отличающееся тем, что модуль управления содержит третий соединитель, предназначенный для кабеля, предназначенного для передачи сигнала на отключение вакуумного выключателя, инициированного оперативным персоналом с кнопки аварийного отключения, при этом вычислительное управляющее устройство модуля управления имеет в составе своего ПО программный модуль аварийного управления вакуумным выключателем который инициализируется в момент поступления в вычислительное управляющее устройство сигнала с кнопки аварийного отключения, и результатом выполнения которого является решение об отключении вакуумного выключателя, которое выполняется вне зависимости от команд из модуля центрального процессора.4. The microprocessor relay protection and automation device according to claim 1, characterized in that the control module contains a third connector designed for a cable designed to transmit a signal to turn off the vacuum circuit breaker initiated by the operating personnel from the emergency shutdown button, while the computing control device of the module The control unit has in its software a program module for emergency control of the vacuum circuit breaker, which is initialized at the moment the computer control device receives a signal from the emergency shutdown button, and the result of which is a decision to open the vacuum circuit breaker, which is performed regardless of commands from the central processor module. 5. Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики по п. 1, отличающееся тем, что на объединительной печатной плате расположена шина питания, предназначенная для подачи питания от модуля питания на все функциональные модули.5. Microprocessor-based relay protection and automation device according to claim 1, characterized in that the power bus is located on the backplane circuit board, designed to supply power from the power module to all functional modules.
RU2022131147A 2022-11-30 Microprocessor-based relay protection and automation device with vacuum circuit breaker control module RU2800658C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2800658C1 true RU2800658C1 (en) 2023-07-25

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2102219B (en) * 1981-06-18 1984-11-28 Westinghouse Electric Corp Electrical power system with fault tolerant control unit
US7656633B2 (en) * 2006-12-26 2010-02-02 Hamilton Sundstrand Corporation Asymmetric fault detection and protection with AC solid state power controllers
RU160043U1 (en) * 2015-06-03 2016-02-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" (ОАО "ВНИИР") MICROPROCESSOR DEVICE FOR DIFFERENTIAL PROTECTION
RU2615138C1 (en) * 2015-11-23 2017-04-04 Закрытое акционерное общество "ТеконГруп" Relay protection and control device (versions)
RU194840U1 (en) * 2019-07-30 2019-12-25 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр ЧЭАЗ" Microprocessor-based relay protection device against arc faults

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2102219B (en) * 1981-06-18 1984-11-28 Westinghouse Electric Corp Electrical power system with fault tolerant control unit
US7656633B2 (en) * 2006-12-26 2010-02-02 Hamilton Sundstrand Corporation Asymmetric fault detection and protection with AC solid state power controllers
RU160043U1 (en) * 2015-06-03 2016-02-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" (ОАО "ВНИИР") MICROPROCESSOR DEVICE FOR DIFFERENTIAL PROTECTION
RU2615138C1 (en) * 2015-11-23 2017-04-04 Закрытое акционерное общество "ТеконГруп" Relay protection and control device (versions)
RU194840U1 (en) * 2019-07-30 2019-12-25 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр ЧЭАЗ" Microprocessor-based relay protection device against arc faults

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1479147B1 (en) Method and apparatus for ground fault protection
US7446437B2 (en) Apparatus and method for preventing an electrical backfeed
JP5433115B1 (en) Process bus protection control system, merging unit and arithmetic unit
US7709975B2 (en) Redundant power supply system
RU157512U1 (en) COMPLETE COMBINED RELAY PROTECTION AND AUTOMATION DEVICE ON AC VARIABLE CURRENT FOR CONNECTIONS OF 6-35 kV ELECTRICAL DISTRIBUTION DEVICE
CN111614150A (en) Power distribution systems for large data centers
RU2800658C1 (en) Microprocessor-based relay protection and automation device with vacuum circuit breaker control module
RU217111U1 (en) Microprocessor-based relay protection and automation device with a vacuum circuit breaker control module
CN205028839U (en) Vacuum circuit breaker
AU5421098A (en) Safety relay
US12074473B2 (en) Changeover device, retrofit kit and method for supplying electrical power to a load
CN114465353B (en) Power distribution control test platform of multi-electric aircraft
CN207518620U (en) Expandable type TTE bus switch
CN208706465U (en) A kind of universal change-over switch with aviation plug
JPH1051959A (en) Decentralized power system
JP2002315183A (en) Power distribution system
RU2461108C1 (en) Electromechanical switch
EP2383850A1 (en) Method for performing service/maintenance on a switchgear panel, and related switchgear panel
CN218825290U (en) Detection apparatus for circuit breaker controller
CN221929388U (en) A 35kV substation standby automatic switching device for single-line single-transformer
JPH1194988A (en) Emergency power equipment of reactor power station
KR20200030823A (en) System for supplying power
CN115603268A (en) Three-phase intelligent open-circuit open-phase protection method and system
US20240072385A1 (en) Power supply including a touch safe power supply core
JPH0245419B2 (en)