Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne

Transkrypt

1 Opis konstrukcji i podstawowe dane techniczne 1. CHARAKTERYSTYKA BUDOWA I PODSTAWY DZIAŁANIA UKŁAD FUNKCJONALNY PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZNE PROGRAMOWANE NASTAWY REGULATORA...9 Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 1

2 1. Charakterystyka. UTXvRNT jest urządzeniem o bardzo rozbudowanych funkcjach regulacyjnych, rejestracyjnych i telesterowania, przeznaczonym do zastosowania we wszystkich układach regulacji z podobciążeniowym przełącznikiem zaczepu na dowolnych liniach wysokich i średnich napięć pracujących z uziemionym, kompensowanym lub izolowanym punktem gwiazdowym. Zapewnia szybką i niezawodną regulację. Rozbudowane funkcje kompensacji spadków napięcia, nastawy dobowe, kalendarzowe, świąteczne i weekendowe, rejestracja zdarzeń i zakłóceń, rejestracja jakości napięcia zapewniają realizację nawet najbardziej wyszukanych aplikacji. Urządzenie jest wyposażone standardowo w port transmisji szeregowej pozwalający na pracę jako jeden z elementów systemu CSR 5 zgodnie z protokołem firmowym XMD- CCbus oraz IEC Regulator UTXvRNT jest produkowany w obudowach EURO 19 3U przeznaczonej do zabudowy w szafie oraz CPRO63 do montażu natablicowego. Niezależnie od obudowy, regulatory są wytwarzane w kilku odmianach, w zależności od konfiguracji wewnętrznych obwodów : typ UTXvRNT2 posiada jeden obwód pomiarowy napięcia U i prądu I, typ UTXvRNT3 posiada dwa obwody pomiarowe napięcia U oraz dwa obwody pomiarowe prądu I /preferowany do pracy z transformatorami trójuzwojeniowymi/ Wszystkie odmiany wyposażone są standardowo w wyświetlacz graficzny, panel 16 LED sygnalizacyjnych wraz z 8 kluczową klawiaturą, 8 przekaźników wyjściowych oraz 14 wejść dwustanowych, w tym 8 wejść wysokonapięciowych [V] AC/DC oraz 6 wejść 12 i 24 [V] DC przeznaczonych do współpracy z dekoderem aktualnej pozycji zaczepu tzw. DPZ. Dodatkowo istnieje możliwość rozbudowy urządzenia o dodatkowe wejścia i wyjścia dwustanowe. UTXvRNT charakteryzuje się : - wieloprocesorowym systemem pomiarowo-decyzyjnym - całkowicie cyfrowym przetwarzaniem informacji - galwaniczną separacją wejść i wyjść (analogowych i dwustanowych) - pracą z dwu lub trójuzwojeniowymi transformatorami - kompensacją typu XR oraz Z, ustawianą niezależnie dla poszczególnych obwodów pomiarowych - pracą w trybie automatycznym i ręcznym - czterema głównymi zasadami regulacji: - na podstawie napięcia obwodu 1 - na podstawie napięcia obwodu 2 - na podstawie wartości średniej napięć U1 i U2 - na podstawie wartości max(u1,u2) - zabezpieczeniem nadprądowym silnika przełącznika zaczepów - układami kontroli jakości energii - funkcjami zdalnego sterowania przełącznikiem zaczepów - raportowaniem przebiegu pracy rejestracja zdarzeń i zakłóceń Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 2

3 2. Budowa i podstawy działania. Wielkości pomiarowe napięć i prądów fazowych dołączone są do złącza AA a sygnały dwustanowe do złącza IF. Stany wejść są odczytywane przez procesor sterujący. Moduły pomiarowe wyposażone w szybkie 12 lub 14 bitowe przetworniki zapewniają precyzyjne przetwarzanie cyfrowe sygnałów z krokiem 1 [ms]. Próbki cyfrowe są zapamiętywane w module rejestratora zakłóceń, a następnie po wstępnej obróbce, przy pomocy szybkiej transformaty Fourier'a oraz całkowania wg. Eulera, wyznaczane są współrzędne wektorów oraz moduły napięć i prądów fazowych. Na podstawie ustawionych nastaw pracy oraz aktualnego stanu sygnałów wejściowych poprzez moduły wyjściowe sterowane są układy przełącznika zaczepów oraz obwody sygnalizacji. Równocześnie, zaprogramowane sygnały i komunikaty wyprowadzane są na pulpit lokalny regulatora. UTXvRNT wyposażony jest w port komunikacyjny którego zadaniem jest realizacja teletransmisji pomiędzy regulatorem i systemem telemechaniki zgodnie z protokołem firmowym XMD-CCbus lub IEC Układ funkcjonalny. W ramach UTXvRNT należy wyróżnić: Kompensację spadków napięć XR oraz Z (odrębnie dla dwóch obwodów ) System blokad : U>, U<, I>, (U1-U2) > itd. System regulacji Moduł sterowania przełącznikiem zaczepów, w tym zabezpieczeniem silnika Układ współpracy z telemechaniką Rejestrator zakłóceń Rejestrator zdarzeń Układy logiczne Synoptykę lokalną co zostało poniżej przedstawione w uproszczeniu, w postaci graficznej. Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 3

4 Urządzenie należy traktować jako szereg niezależnych modułów funkcjonalnych, które mogą być powiązane w swoim działaniu, przez odpowiednie "skonfigurowanie" urządzenia przez użytkownika. Proces "konfigurowania" polega na odpowiednim zaprogramowaniu funkcji wejściowych i wyjściowych poszczególnych modułów. Szczegółowy wykaz modułów funkcjonalnych zamieszczono w tabeli. Lp. Nazwa modułu Opis 1 Inwersja prądu I1(I2) Odwrócenie wektorów prądu o 180, odpowiednio I1 i/lub I2 2 Kompensacja XR obwodu 1 Wyznaczenie spadków napięć na linii.( wzdłużne i poprzeczne ) 3 Kompensacja XR obwodu 2 j.w. 4 Kompensacja Z obwodu 1 Wyznaczenie spadków napięć na linii.( moduły z ograniczeniem) 5 Kompensacja Z obwodu 2 j.w. 6 Zasada regulacji nr 1 (od U1) Wejście U1 po uwzględnieniu ew. kompensacji określa odchyłkę 7 Zasada regulacji nr 2 (od U2) Wejście U2 po uwzględnieniu ew. kompensacji określa odchyłkę 8 Zasada regulacji nr 3 (U1+U2)/2 Wartość średnia napięć po kompensacji określa odchyłkę regulacji 9 Zasada regulacji nr 4 ( maxu12) Napięcie większe, po kompensacji, określa odchyłkę 10 Blokada U1>, U1< Natychmiastowa sygnalizacja. Blokada po opóźnieniu 11 Blokada U2>, U2< j.w. 12 Blokada (U1-U2) < I i II stopień j.w. 13 Blokada I1>, I2> j.w. 14 Sygnalizacja Ik Sygnalizacja prądu wyrównawczego ( praca równoległa opcja ) 15 Sygnalizacja U1 > U2 Sygnalizacja po opóźnieniu 16 Sygnalizacja U2 > U1 j.w. 17 Zabezpieczenie silnika Na bazie pomiaru I1 lub I2, zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne 18 Rejestrator jakości Opcja 19 Rejestrator zdarzeń Pobudzenia okresowe, od wejść itd. 20 Rejestrator zakłóceń Rejestrator przebiegów, fp = 1kHz, 8 zdarzeń x 2.3 s 21 Synoptyka LED i wyjścia Pu Całkowicie programowalne 22 Nastawy dobowe ( trzy zestawy ) Zmiana poziomu regulowanego o określoną wartość 23 Nastawy zdalne ( trzy zestawy ) Zmiana poziomu o określoną wartość, sterowane wejściami 24 Nastawy świąteczne ( 10 kpl. ) Zmiany poziomów, ważne w określonych dniach roku 25 Zegary systemowe Czasy opóźnień, data i czas dobowy Wyżej wymienione elementy urządzenia mogą być praktycznie dowolnie ze sobą funkcjonalnie powiązane. W celu dokładnego wyjaśnienia problemu konfigurowania urządzenia, poniżej przedstawiono definicje i objaśnienia dotyczące funkcji wejściowych i wyjściowych. Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 4

5 Aby zrozumieć tą cechę urządzenia jest koniecznym zapoznanie się Czytelnika z poniższymi informacjami. Definicja 1. Moduł jest funkcjonalną częścią urządzenia przeznaczoną do realizacji ściśle określonej funkcji. Definicja 2. Funkcja wejściowa jest to umowne wejście sterujące, które steruje działaniem danego modułu funkcjonalnego urządzenia. Definicja 3. Funkcja wyjściowa jest to umowne wyjście danego modułu funkcjonalnego urządzenia, przeznaczone do generacji sygnału wskazującego stan pracy tego modułu. Definicja 4. Sygnały wejściowe grupy IF są fizycznymi wejściami transoptorowymi wprowadzanymi do urządzenia poprzez łącze IF ( patrz schemat przyłączeń UTXvRNT). Definicja 5. Sygnały wewnętrzne grupy SWE są umownym rejestrem o komórkach pamięciowych ( bitach ). Każda komórka posiada wejście i wyjście. Do każdej komórki, poprzez jej wejście, może być wpisywana wartość jednej funkcji wyjściowej. Wyjście każdej komórki może być użyte do sterowania funkcją wejściową. Definicja 6. Funkcja logiczna jest modułem funkcjonalnym realizującym wyrażenie logiczne fxl = (Top) (A x B + C x D); - suma dwóch iloczynów argumentów fxl = (Top) (A + B + C + D); - suma czterech argumentów fxl = (Top) (A x B x C x D); - iloczyn czterech argumentów fxl = (Top) (S=(A x B), R=(C x D)+zas); - przerzutnik RS* (iloczyn na wejściach) fxl = (Top) (S=(A x B), R=(C x D)); - przerzutnik RS (iloczyn na wejściach) fxl = (Top) (S=(A + B), R=(C + D)+zas); - przerzutnik RS* (suma na wejściach) fxl = (Top) (S=(A + B), R=(C + D)); - przerzutnik RS (suma na wejściach) fxl = (Impuls) (A + B + C + D); - przerzutnik RS (suma na wejściach) fxl = (Fala) (S=(A + B + C + D), R=reset sygnal.;- przerzutnik RS (suma na wejściach) fxl = (Zatrzask) (S=(A + B + C + D), R=reset syg;- przerzutnik RS (suma na wejściach) Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 5

6 gdzie : A, B, C, D są argumentami wyrażenia w postaci prostej lub zanegowanej i mogą o dpowiadać : - 0 logicznemu ( NIE ), - 1 logicznej ( TAK ), - stanowi jednego fizycznego wejścia z grupy sygnałów: IF - stanowi sygnału wyjściowego funkcji logicznej jednej z: FXL - stanowi sygnału wyjściowego sygn. wewnętrznych jednego z: SWE Top - jest programowanym czasem opóźnienia. * - zerowanie stanu przerzutnika po utracie zasilania; Definicja 7. Wartość funkcji wejściowej może być równa jednej z następujących wartości : - 0 logiczne ( NIE ), - 1 logiczna ( TAK ), - stan fizycznego wejścia grupy sygnałów IF (INA1-15), ( pakiet wejść transoptorowych IF ) - stan sygnału wyjściowego funkcji logicznej, jednej z FXL, - stan sygnału wyjściowego sygnałów wewnętrznych, jednego z SWE. Definicja 8. Wartość funkcji wyjściowej może być równa : - 0 logiczne ( NIE ), - 1 logiczna ( TAK ). Definicja 9. Wyjściem dla funkcji wyjściowej jest miejsce przeznaczenia do którego wpisywana jest wartość funkcji wyjściowej, a którym może być : - jeden z fizycznych przekaźników sygnalizacyjnych, - jedna z diod sygnalizacyjnych typu LED umieszczonych na przednim panelu urządzenia, - jedna z komórek rejestru grupy sygnałów wewnętrznych SWE, - sygnał sterujący pobudzeniem rejestracji zakłóceń. UTXvRNT posiada ściśle zdefiniowaną listę dostępnych funkcji wyjściowych. W czasie programowania ( konfigurowania ) UTXvRNT, każda funkcja wyjściowa jest ustawiana według następującego szablonu : Sterowanie przekaźnikiem Tak/Nie Numer przekaźnika No. Typ -- lub wejściem funkcji logicznej Numer funkcji No. Typ _--_ Sterowanie diodą LED Tak/Nie Numer diody LED No. Typ -- Sygnał wewnętrzny Tak/Nie Numer sygnału No. Pobudzenie rejestratora Tak/Nie Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 6

7 Typ może przybrać następujące wartości : _--_ - sygnał dynamiczny tzn. aktywny tak długo jak długo trwa przyczyna wygenerowania tego sygnału, -- - sygnał statyczny tzn. sygnał jest aktywny od momentu pojawienia się przyczyny do czasu gdy zostanie skasowany przez obsługę Podobnie jest z funkcjami wejściowymi. Poszczególne moduły, jak np. Moduły kompensacji wyposażone są w funkcje wejściowe sterujące np. blokadą/uaktywnieniem danej funkcji. W czasie programowania ( konfigurowania ) UTXvRNT każda funkcja wejściowa jest ustawiana według następującego szablonu : Funkcja załączona : Tak/Nie Wejście sterujące : Tak/Nie Numer wejścia : IF (INA1-15), FXL, SWE, Poziom aktywny : niski/wysoki ( 0/1 logiczne ) W praktyce, często występuje konieczność uwarunkowania działania danego modułu urządzenia sygnałem wyjściowym generowanym przez inny moduł. Aby sygnał funkcji wyjściowej generowany przez np. moduł X mógłby być użyty do sterowania funkcją wejściową modułu Y należy : - sygnał funkcji wyjściowej modułu X przypisać do grupy sygnałów SWE o nr i, - do funkcji wejściowej modułu Y przypisać, jako sygnał sterujący, sygnał grupy SWE o nr i lub wyjście np. jednej z funkcji logicznej FXL, w której jednym z argumentów jest sygnał SWE nr i. Z powyższego wynika iż : Aby sygnał funkcji wyjściowej danego modułu funkcjonalnego mógłby być dostępny jako sygnał użyteczny do sterowania funkcją wejściową innego modułu, musi on być najpierw przypisany do jednej z komórek SWE. W następnych rozdziałach niniejszej dokumentacji przedstawiono szczegóły dotyczące funkcji wejściowych i wyjściowych, ich znaczenia oraz wzajemne powiązania. Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 7

8 4. Podstawowe parametry techniczne. Liczba wejść analogowych - max. 4 Liczba wejść napięciowych zakres pomiarowy napięcia U1 i U Un (Un= 100[V]) Liczba wejść prądowych zakres pomiarowy prądu In ( In = 1 lub 5 [A] ) Wytrzymałość przeciążeniowa wej. prądowych 5A In / 1[s], 2 In / trwale Wytrzymałość przeciążeniowa wej. prądowych 1A In / 1[s], 5 In / trwale Wytrzymałość przeciążeniowa wej. napięciowych - 3 Un / trwale Wytrzymałość dynamiczna wej. prądowych 5A In/ 20 [ms] Wytrzymałość dynamiczna wej. prądowych 1A In/ 20 [ms] Pobór mocy wejść analogowych - prądowych - max. 0.2 [VA] przy 1In - napięciowych - max [VA] przy 1Un Wytrzymałość izolacji - 2 [kv] AC/DC, 5 [kv] impuls 50 [us] Liczba wejść dwustanowych - 14 Zakres napięciowy: Nominał 110[V]DC: (0-60)[V]= FALSE, (70-121)[V]=TRUE Nominał 220[V]DC: (0-145)[V]=FALSE,( )[V]=TRUE Sekcja DPZ Nominał 12[V]DC: (0-8)[V]=FALSE,(9-30)[V]=TRUE Nominał 24[V]DC: (0-16)[V]=FALSE,(18-30)[V]=TRUE Liczba wyjść dwustanowych - 8 (programowalnych ) - wytrzymałość [V]/8 [A]AC, 250[V]/0.3 [A]DC Obudowa - 19 " EURO 3U lub CPRO63 Zasilanie [V]DC lub [V]AC Pobór mocy - max. 10 [VA] Temperatura pracy [ C] Temperatura przechowywania [ C] Waga obudowa CPRO63 - max. 8kg Waga obudowa 3U - max. 5kg Rejestrator zakłóceń - pojemność - 8 zdarzeń Liczba rej. wielkości analogowych - 4 Liczba sygnałów dwustanowych - 15 Czas pojedynczego zakłócenia - 0,4 [s]przedawaryjny + 1,9 [s] awaryjny Pojemność rejestratora zdarzeń - około 2000 rekordów Długość rekordu - 32 bajty Interfejs do systemu nadrzędnego - Ethernet, RS232, RS485 i CL(optoizolacja) Typ transmisji - asynchroniczny Szybkość transmisji do bitów/sekundę Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 8

9 5. Programowane nastawy regulatora. Regulator posiada trzy zestawy nastaw. Każdy zestaw zawiera komplet nastawień. Dwa zestawy nastaw operacyjnych PAR.NR. 1 oraz PAR.NR. 2 są całkowicie niezależne. Wybór aktywnego zestawu nastaw odbywa się poprzez zmianę stanu wejścia PAR_SEL przy pomocy lokalnego pulpitu lub poprzez łącze teletransmisyjne. Programowanie możliwe jest z pulpitu lokalnego lub komputera z systemem SAZ2000, ale wyłącznie przy odblokowanym urządzeniu. Dodatkowy zestaw nastaw (fabrycznych) ulokowany jest w pamięci stałej, ustawiany zgodnie z wymaganiami klienta przez firmę C&C. Zestaw ten używany jest do pracy w przypadku wybrania go przez użytkownika lub w przypadku uszkodzenia pamięci nastaw operacyjnych. Wybór aktywnego zestawu nastaw dokonywany jest przy pomocy funkcji PAR_SEL dostępnej z pulpitu lokalnego lub zdalnie przy pomocy łącza teletransmisyjnego i programu SAZ2000. Istnieją cztery możliwości ustawienia aktywnego zestawu nastaw : - numer 1, - numer 2, - fabryczny, - wybór zestawu na podstawie stanu dedykowanego wejścia PAR_SEL. Wybór aktualnego zestawu nastaw przy pomocy wejścia PAR_SEL dokonywany jest według zasady : - stan niski to zestaw numer 1 - stan wysoki zestaw numer 2 Zmiana nastaw pracy powoduje zerowanie urządzenia. Maksymalny czas powrotu do normalnej pracy wynosi około 200ms. Poniżej zamieszczono kilka ogólnych uwag charakteryzujących zasady programowania regulatorów. 1. Nastawy podzielone są na kilka grup tematycznych : nastawy główne, nastawy obwodu 1, nastawy obwodu 2, nastawy regulacji, nastawy zmiany poziomu regulowanego, (nastawy zdalne, dobowe, kalendarium), nastawy współpracy z przełącznikiem zaczepów, nastawy systemu blokad, maski sygnalizacji błędów, maki rejestratora zakłóceń, nastawy funkcji logicznych, wejściowych i wyjściowych. 2. Wszystkie funkcje regulatora mogą być uzależnione od stanu jednego z fizycznych wejść binarnych IF (INA 1-15), jednego ze sygnałów wewnętrznych SWE oraz jednej z funkcji logicznych FXL przy czym zarówno numer wejścia jak i poziom aktywny są programowane. Dla wszystkich wejść obowiązuje generalna zasada, iż wybranie numeru wejścia równego "0" oznacza brak przypisanego wejścia sterującego dla danej funkcji regulatora. Jedno wejście może być przypisane ( sterować ) dowolną liczbą funkcji wejściowych. UWAGA! Liczba dostępnych fizycznych wejść jest zależna od zastosowanego modułu dwustanowego i określona przez schemat przyłączeniowy. Typowo dla grupy IF jest stosowany moduł 14 wejść dwustanowych podzielony na dwie grupy: 8 wejść Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 9

10 wysokonapięciowych 110/220 [V]AC/DC i 6 sygnałów 24[V]DC dla współpracy z z dekoderem aktualnej pozycji zaczepu. 3. Przebieg pracy regulatora może być sygnalizowany lub monitorowany przy pomocy 8 wyjść przekaźnikowych, 16 wyjść synoptycznych ( LED na płycie czołowej UTXvRNT) oraz rejestratora zakłóceń. Dioda LED numer 16 ma na stałe przypisaną funkcję BŁĄD. Każdej z kilkudziesięciu funkcji wyjściowych można przypisać dowolne wyjście przekaźnikowe, dowolne wyjście synoptyczne i dowolny sygnał wewnętrzny. Dane wyjście może być przypisane dowolnej liczbie funkcji wyjściowych. Poziom aktywny wyjść synoptycznych i przekaźników sygnalizacyjnych oraz sygnałów wewnętrznych jest sztywny i zawsze wysoki. Dodatkowo dla wyjść synoptycznych i przekaźników, istnieje możliwość określenia, czy sygnał ma mieć charakter dynamiczny, czy też statyczny. Charakter statyczny oznacza, że sygnalizacja wystąpienia sygnału wyjściowego trwa od jego pojawienia się do ręcznego skasowania. Charakter dynamiczny determinuje trwanie sygnalizacji tylko w czasie aktywności danego sygnału wyjściowego. Sygnały wewnętrzne posiadają zawsze charakter dynamiczny. Dla wszystkich wyjść obowiązuje generalna zasada, iż wybranie numeru wyjścia równego "0" oznacza brak przypisanego wyjścia dla danej funkcji regulatora. Computers & Control Katowice Porcelanowa 11 10