Регистратор аварийных событий на энергообъектах

С по­яв­ле­ни­ем на Рос­сий­с­ком рын­ке IBM PC со­вмес­ти­мых про­мыш­лен­ных кон­трол­ле­ров вы­со­ко­го ка­чес­т­ва ста­ло воз­мож­ным в ко­рот­кие сро­ки со­зда­вать вы­со­ко­на­деж­ные и эко­но­мич­ные ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ные сис­те­мы кон­тро­ля и уп­рав­ле­ния для энер­ге­ти­чес­ких объ­ек­тов (энер­го­сис­тем) снаб­жа­ю­щих пред­при­ятий и пот­ре­би­те­лей энер­гии. Важ­ней­ши­ми объ­ек­та­ми, оп­ре­де­ля­ю­щи­ми над­еж­ность, «жи­ву­честь» и эко­но­мич­ность энер­го­сис­тем, яв­ля­ют­ся под­стан­ции. Боль­шое чис­ло ус­тройств слож­ной ре­лей­ной за­щи­ты и ком­плек­с­ной про­ти­во­а­ва­рий­ной ав­то­ма­ти­ки тре­бу­ет пос­то­ян­но­го кон­тро­ля пра­виль­нос­ти их ра­бо­ты. Ак­ту­аль­ной за­да­чей на та­ких под­стан­ци­ях ос­та­ет­ся быс­т­рый ана­лиз ава­рий­ных си­ту­а­ций на под­стан­ции и при­ле­га­ю­щей се­ти. Ре­шить по­до­бные за­да­чи при­зван циф­ро­вой ава­рий­ный ос­цил­лог­раф для ре­гис­тра­ции элек­три­чес­ких со­бы­тий (ЦАО РЭС-01), раз­ра­бо­тан­ный Ин­сти­ту­том ма­ши­но­ве­де­ния УрО РАН и фир­мой «Про­софт-Е» со­вмес­т­но с Сур­гут­с­кой ГРЭС-2.

Ос­нов­ное на­зна­че­ние ЦАО РЭС-01 — сбор, пер­вич­ная об­ра­бот­ка и ар­хи­ви­ро­ва­ние эк­сплу­а­та­ци­он­но-тех­но­ло­ги­чес­ких па­ра­мет­ров как ава­рий­ных про­цес­сов, так и штат­ных про­цес­сов в ос­нов­ном обо­ру­до­ва­нии ГРЭС и энер­ге­ти­чес­ких объ­ек­тах элек­трос­наб­жа­ю­щих пред­при­ятий и пот­ре­­би­те­лей се­тей. ЦАО РЭС-01 эк­сплу­а­ти­ру­ет­ся на Сур­гут­с­кой ГРЭС-2 в со­ста­ве ап­па­ра­ту­ры ре­лей­ной за­щи­ты и ав­то­ма­ти­ки (РЗА) на от­кры­том рас­пре­де­ли­тель­ном ус­трой­ст­ве ОРУ-500.

При­ме­не­ние вы­со­ко­на­деж­ных IBM PC со­вмес­ти­мых кон­трол­ле­ров ли­нии Mic­­roPC поз­во­ли­ло обес­пе­чить па­ра­мет­ры при­бо­ра на уров­не луч­ших за­ру­беж­ных ана­ло­гов, боль­шую на­ра­бот­ку на от­каз (свы­ше 50000 ча­сов), ши­ро­кий тем­пе­ра­тур­ный ди­а­па­зон, лег­кую раз­ра­бот­ку и мо­ди­фи­ка­цию про­грам­мно­го обес­пе­че­ния. Сме­на про­грам­мы-ре­гис­тра­то­ра про­из­во­дит­ся с дис­пет­чер­ско­го компь­юте­ра пе­ре­про­грам­ми­ро­ва­ни­ем флэш-па­мя­ти при­бо­ра в те­че­ние не­сколь­ких ми­нут, ис­поль­зуя встро­ен­ные в кон­трол­лер ути­ли­ты. Все ос­нов­ные ха­рак­те­рис­ти­ки ка­на­лов из­ме­ре­ния при­бо­ра за­да­ют­ся с дис­пет­чер­ско­го компь­юте­ра. Вы­пус­ка­ются мо­ди­фи­ка­ции при­бо­ра с ра­бо­чим ди­а­па­зо­ном тем­пе­ра­тур от -40°С до +70°С.

На ба­зе ЦАО РЭС-01 мо­гут быть пос­тро­е­ны АСУ для под­стан­ций с чис­лом под­со­е­ди­не­ний от 1 до 20. Гиб­кая мо­дуль­ная струк­ту­ра ре­гис­тра­то­ра поз­во­ля­ет лег­ко под­стра­и­вать его для раз­лич­ных ва­ри­ан­тов ор­га­ни­за­ции АСУ под­стан­ции. Ос­нов­ной ва­ри­ант — один ре­гис­тра­тор на од­ну ли­нию — мо­жет быть тран­сфор­ми­ро­ван в вари­ант с од­ним ре­гис­тра­то­ром на две, три или че­ты­ре ли­нии. Чис­ло дис­крет­ных вхо­дов так­же мо­жет ме­нять­ся в ши­ро­ких пред­елах от­но­си­тель­но ба­зо­во­го ва­ри­ан­та.

Ва­ри­ант ис­пол­не­ния с од­ним ре­гис­тра­то­ром на одно при­со­еди­не­ние яв­ля­ет­ся на­ибо­лее це­ле­со­об­раз­ным, так как умень­ша­ет­ся про­тя­жен­ность ка­бе­лей для под­вод­ки ре­гис­триру­е­мых ка­на­лов и по­вы­ша­ет­ся «жи­ву­честь» сис­те­мы. Ре­гис­тра­то­ры объ­еди­ня­ют­ся меж­ду со­бой по схе­ме «об­щая ши­на» или «звез­да» и ра­бо­та­ют не­за­ви­си­мо от со­сто­я­ния дру­гих ре­гис­тра­то­ров и дис­пет­чер­с­кой ПЭВМ.

Ос­нов­ным пре­иму­щес­т­вом ЦАО РЭС-01 пе­ред дру­ги­ми оте­чес­твен­ны­ми ре­гис­тра­то­ра­ми яв­ля­ют­ся его над­еж­ность, гиб­кость, от­но­си­тель­но ма­лая сто­и­мость (ме­нее $200 на ка­нал при 32 ана­ло­го­вых ка­на­лах), но глав­ное — это раз­ре­ша­ю­щая спо­соб­ность по вре­ме­ни — 40-60 то­чек на пе­ри­од про­мыш­лен­ной час­то­ты при точ­нос­ти 0,025%. Та­кая раз­ре­ша­ю­щая спо­соб­ность поз­во­ля­ет ре­гис­три­ро­вать са­мые не­боль­шие из­ме­не­ния на­груз­ки, что, в свою оче­редь, поз­во­ля­ет ана­ли­зи­ровать ава­рий­ную си­ту­а­цию бо­лее ка­чес­твен­но и быс­т­ро. ЦАО РЭС-01 лег­ко впи­сы­ва­ет­ся в АСУ элек­трос­тан­ции.

ЦАО РЭС-01 вы­пол­ня­ет все ос­нов­ные фун­к­ции из­вес­т­ных ава­рий­ных ос­цил­лог­ра­фов и ре­гис­тра­то­ров, вклю­чая ав­то­ма­ти­чес­кий рас­чет рас­сто­я­ния до мес­та пов­реж­де­ния.

Глав­ной фун­кцией ЦАО РЭС-01 яв­ля­ет­ся из­ме­ре­ние с час­то­той 2 кГц те­ку­щих зна­че­ний ана­ло­го­вых и дис­крет­ных сиг­на­лов, ана­лиз их на со­от­вет­ст­вие за­дан­ным зна­че­ни­ям и за­пись в энер­го­не­за­ви­си­мое ОЗУ. Все ос­таль­ные фун­к­ции — пе­ре­да­ча по за­про­су дис­пет­че­ра те­ку­ще­го со­сто­я­ния, фор­ми­ро­ва­ние фай­ла ава­рии и про­то­ко­ла ава­рии — вы­пол­ня­ют­ся в про­зрач­ном ре­жи­ме в ос­тав­ши­е­ся про­ме­жут­ки вре­ме­ни без по­те­ри ре­гис­три­ру­е­мой ин­фор­ма­ции. В ре­гис­тра­то­ре пред­ус­мот­ре­ны все ме­ры, что­бы не­за­ви­си­мо от его ра­бо­ты и сло­жив­шей­ся си­ту­а­ции ин­фор­ма­ция о про­цес­сах и со­бы­ти­ях, про­ис­хо­дя­щих на энер­го­объ­ек­тах, бы­ла за­ре­гис­три­ро­ва­на, со­хра­не­на и пе­ре­да­на на дис­пет­чер­с­кий компь­ютер.

Связь дис­пет­чер­ско­го компь­юте­ра и ре­гис­тра­то­ра мо­жет быть ор­га­ни­зо­ва­на с по­мощью сле­ду­ю­щих ин­тер­фей­сов:

1. ин­тер­фейс RS-485 обес­пе­чи­ва­ет ско­рость пе­ре­да­чи дан­ных до 115200 бод. При­бо­ры под­клю­ча­ют­ся по схе­ме «об­щая ши­на» па­рал­лель­но к двух­про­вод­ной ви­той па­ре с во­лно­вым со­про­тив­ле­ни­ем 100 Ом дли­ной не бо­лее 1200 м. Ко­ли­чес­т­во ре­гис­тра­то­ров на од­ну ши­ну — не бо­лее 32. Рас­сто­я­ние и чис­ло под­клю­чен­ных ре­гис­тра­то­ров мо­жет быть уве­ли­че­но в 5 раз пу­тем при­ме­не­ния пов­то­ри­те­лей;
2. для со­еди­не­ния од­но­го ре­гис­тра­то­ра с дис­пет­чер­с­ким пун­к­том воз­мож­но ис­поль­зо­ва­ние ин­тер­фей­са RS-232 при дли­не со­еди­ни­тель­но­го ка­бе­ля не бо­лее 50 м;
3. ин­тер­фейс Ether­­net обес­пе­чи­ва­ет ско­­рость об­-ме­на 10 Мбит/с по ко­ак­си­аль­но­му ка­бе­лю или ви­той па­ре на рас­сто­я­нии 185 м без при­ме­не­ния по­в­то­ри­те­лей. Ко­ли­чес­т­во ре­гис­тра­то­ров на од­ну ши­ну — не бо­лее 30;
4. для свя­зи на боль­шие рас­сто­я­ния ис­поль­зу­ет­ся мо­дем, под­клю­чен­ный к те­ле­фон­ной ли­нии, или ра­дио­мо­дем при пе­ре­да­че дан­ных по ра­дио­ка­на­лу.

За­пуск ЦАО РЭС-01 для ре­гис­тра­ции ава­рий­но­го ре­жи­ма про­из­во­дит­ся ав­то­ма­ти­чес­ки. Ус­тав­ки за­да­ют­ся поль­зо­ва­те­лем по лю­бо­му ка­на­лу с по­мощью про­грам­мы-дис­пет­че­ра и со­хра­ня­ют­ся при от­клю­че­нии ре­гис­тра­то­ра.

Ус­тав­ки мо­гут за­да­вать­ся во всем ди­а­па­зо­не вход­но­го сиг­на­ла с пог­реш­ностью не бо­лее 1% пол­ной шка­лы.

Пред­ус­мот­ре­ны сле­ду­ю­щие ви­ды за­пус­ков:

• по пре­вы­ше­нию устав­ки лю­бо­го ана­ло­гово­го ка­на­ла;
• по при­ни­же­нию ус­тав­ки лю­бо­го ана­ло­го­во­го кана­ла;
• по сра­ба­ты­ва­нию любого дис­крет­но­го кана­ла;
• по од­нов­ре­мен­но­му сраба­ты­ва­нию нескольких кана­лов по ло­ги­ке «И».

Для каж­дой ава­рии фик­си­ру­ют­ся да­та и вре­мя с точ­ностью до 1се­кун­ды.

Дан­ные об ава­ри­ях хра­нят­ся в энер­го­не­за­ви­си­мом за­по­ми­на­ю­щем ус­трой­ст­ве (ЗУ), за­щи­щен­ном от воз­дей­ст­вия силь­ных маг­нит­ных и элек­три­чес­ких пол­ей. Вре­мя хра­не­ния ин­фор­ма­ции при вы­клю­че­нии пи­та­ния — не ме­нее 3 лет.

Ем­кость ЗУ обес­пе­чи­ва­ет за­пись про­цес­сов с сум­мар­ной дли­тель­ностью не ме­нее 40 се­кунд (на­при­мер, 20 ава­рий про­дол­жи­тель­ностью по 2 се­кун­ды) и мо­жет быть уве­ли­че­на для за­пи­си про­цес­сов про­дол­жи­тель­ностью до 1 ча­са.

Пред­ус­мот­ре­на воз­мож­ность за­дер­ж­ки за­пус­ка ос­цил­лог­ра­фа, то есть от­строй­ки от ко­рот­ких им­пуль­сов, дли­тель­ность ко­то­рых ус­та­нав­ли­вает­ся с по­мощью про­грам­мы-дис­пет­че­ра в ди­а­па­зо­не от 1 до 20 мил­ли­се­кунд с ша­гом 1 мил­ли­се­кун­да.

Вход­ные сиг­на­лы

Вход­ны­ми сиг­на­ла­ми ре­гис­тра­то­ра яв­ля­ют­ся:
а) фаз­ные на­пря­же­ния от­но­си­тель­но об­­ще­го ну­ля с дей­ству­ю­щим но­ми­наль­ным зна­че­ни­ем Uн = 60В, ди­а­па­зон (0-2) Uн, или меж­фаз­ные на­пря­же­ния с дей­ству­ю­щим но­ми­наль­ным зна­че­ни­ем Uн = 100В, ди­а­па­зон (0-2)
Uн. Под­клю­ча­ют­ся к мо­ду­лям вво­да на­пря­же­ний клем­мно­го со­еди­ни­те­ля;
б) трех­фаз­ная сис­те­ма на­пря­же­ний 
с при­ве­ден­ны­ми ра­нее па­ра­мет­ра­ми для вы­де­ле­ния об­рат­ной пос­ле­до­ва­тель­нос­ти под­клю­ча­ет­ся к мо­ду­лям вы­де­ле­ния на­пря­же­ния об­рат­ной пос­ле­до­ва­тель­нос­ти клем­мно­го со­еди­ни­те­ля;
в) то­ки от из­ме­ри­тель­ных тран­сфор­ма­то­ров то­ка или дру­гих ис­точ­ни­ков с дей­ству­ю­щим но­ми­наль­ным зна­че­ни­ем Iн = 1А, ди­а­па­зон (0-20) Iн, под­клю­ча­ют­ся 
к мо­ду­лям тран­сфор­ма­то­ров то­ка клем­мно­го со­еди­ни­те­ля, из­го­тав­ли­ва­е­мым из амор­фно­го маг­нит­но­го ма­те­ри­а­ла. Точ­ность из­ме­ре­ния 0,1 %. Мо­гут быть пос­тав­ле­ны дат­чи­ки то­ка на эф­фек­те Хол­ла или маг­ни­то­ре­зис­тив­ные. Обес­пе­чи­ва­ет­ся галь­ва­ни­чес­кая раз­вяз­ка ка­на­лов;
г) дис­крет­ные сиг­на­лы ус­тройств ре­лей­ной за­щи­ты и ав­то­ма­ти­ки или дру­гих ис­точ­ни­ков в ви­де су­хих кон­так­тов ре­ле. Дис­крет­ные ка­на­лы галь­ва­ни­чес­ки раз­вя­за­ны от всех дру­гих це­пей ре­гис­тра­то­ра, в том чис­ле от кор­пу­са и ис­точ­ни­ков пи­та­ния. 

По за­ка­зу пос­тав­ля­ют­ся мо­ду­ли на дру­гие на­пря­же­ния и то­ки с галь­ва­ни­чес­кой раз­вяз­кой ана­ло­го­во­го ка­на­ла.

Про­грам­мное обес­пе­че­ние

Про­грам­мные сред­ст­ва для ре­гис­тра­то­ра со­сто­ят из про­грам­мы ос­цил­лог­ра­фа, фун­кци­о­ни­ру­ю­щей в ре­гис­тра­то­ре, и дис­пет­чер­с­кой про­грам­мы, ус­та­нав­ли­ва­е­мой на ра­бо­чем мес­те дис­пет­че­ра (рис. 1 - 4).




Дис­пет­чер­с­кая про­грам­ма вы­пол­ня­ет сле­ду­ю­щие фун­к­ции:

• ди­а­лог с опе­ра­то­ром с ис­поль­зо­ва­ни­ем ме­ню;
• ус­та­нов­ка па­ра­мет­ров ос­цил­лог­ра­фа, та­ких как ус­тав­ки сра­ба­ты­ва­ния, дли­тель­нос­ти ре­гис­три­ру­е­мых про­цес­сов, име­на ка­на­лов и т. д.;
• при­ем ин­фор­ма­ции о те­ку­щем со­сто­я­нии ка­на­лов и ава­рий;
• ар­хи­ви­ро­ва­ние про­цес­сов и про­смотр по­лу­чен­ных фай­лов;
• гра­фи­чес­кое ото­бра­же­ние про­цес­сов в ви­де ос­цил­лог­рамм с воз­мож­ностью для опе­ра­то­ра ма­ни­пу­ли­ро­вать ими;
• вы­вод ам­пли­ту­ды, дей­ству­ю­ще­го зна­че­ния, час­то­ты, сдви­га фаз меж­ду ка­на­ла­ми в точ­ке про­смот­ра;
• рас­чет рас­сто­я­ния до мес­та пов­реж­де­ния при ава­рии;
• рас­пе­чат­ка на при­нте­ре вы­бран­ных опе­ра­то­ром ка­на­лов в за­дан­ные ин­тер­ва­лы вре­ме­ни с воз­мож­ностью ука­за­ния дей­ству­ю­щих зна­че­ний.

Про­грам­мное обес­пе­че­ние мо­жет быть скор­рек­ти­ро­ва­но с уче­том тре­бо­ва­ний за­каз­чи­ка. Мо­гут быть вве­де­ны та­кие но­вые фун­к­ции, как кон­троль ре­сур­са вы­со­ко­воль­т­ных вы­клю­ча­те­лей, кон­троль па­ра­мет­ров сис­те­мы всоз­буж­де­ния ге­не­ра­то­ра и т. п.

Кон­струк­ция

Кон­струк­тив­но ЦАО РЭС-01 вы­пол­нен в ви­де двух бло­ков: элек­тро­ни­ки и клем­мных со­еди­ни­те­лей.

Кон­струк­ция ре­гис­тра­то­ра до­пус­ка­ет рас­ши­ре­ние фун­к­ций за счет за­ме­ны мо­ду­лей или уве­ли­че­ния их ко­ли­чес­т­ва. Пред­ус­мат­ри­ва­ет­ся воз­мож­ность быс­т­рой за­ме­ны вход­ных ана­ло­го­вых мо­ду­лей од­но­го ти­па на мо­ду­ли дру­го­го ти­па, а так­же за­ме­ны на мо­ду­ли с дру­ги­ми но­ми­на­ла­ми на­пря­же­ния и то­ка, в том чис­ле с галь­ва­ни­чес­кой раз­вяз­кой.

Кон­струк­ция обес­пе­чи­ва­ет удоб­ст­во об­слу­жи­ва­ния и ре­мон­топ­ри­год­ность тех­ни­чес­ких средств. Ре­монт и мо­ди­фи­ка­ция ре­гис­тра­то­ра мо­гут про­из­во­дить­ся на объ­ек­те за­каз­чи­ка с ис­поль­зо­ва­ни­ем оди­ноч­но­го или груп­по­во­го ЗИП штат­ны­ми ра­бот­ни­ка­ми КИП, про­шед­ши­ми под­го­тов­ку у из­го­то­ви­те­ля. ●

В.Н. Махов — к. т. н., с. н. с. Института машино­ведения УрО РАН,
И.Э. Лобас — зам. генерального директора ООО «Прософт-Е»

© СТА-ПРЕСС, 2025

Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!