Telemechanizacja instalacji elektrycznych

Zadaniem urządzeń telemechanicznych jest monitorowanie i sterowanie sposobem pracy rozproszonych instalacji elektrycznych z centralnego punktu, zwanego punktem dyspozytorskim (DP), w którym znajduje się dyspozytor dyżurny, do którego zadań należy wpływ eksploatacyjny na elektrownie. Urządzenia telemechaniczne dzielą się na systemy telesygnalizacyjne (TS), telemetryczne (TI), telesterowania (TU) i telesterowania (TR).

System pojazdu przesyła sygnały lokalizacji obiektu oraz sygnały alarmowe i ostrzegawcze z punktu kontrolowanego (CP) do DP.

System TI przesyła dane ilościowe o stanie zarządzanego obiektu do DP.

System zdalnego sterowania TU przesyła polecenia sterujące z DP do CP. System TR przesyła polecenia sterujące z DP do KP.

Sygnały z DP do CP są przesyłane przez kanały komunikacji (CC)… Linie kablowe (kable sterujące, kable telefoniczne itp.), Linie energetyczne (linie napowietrzne WN, sieć dystrybucyjna NN itp.) oraz specjalne linie komunikacyjne (przekaźnik radiowy itp.).

Proces transmisji sygnału pokazano na rys.1, gdzie IS jest źródłem sygnału, P jest urządzeniem nadawczym, LAN jest linią komunikacyjną, PR jest urządzeniem odbiorczym, a PS jest odbiornikiem (obiektem) sygnału.

Figa. 1. Schemat transmisji sygnału linią komunikacyjną od punktu kontrolnego do punktu kontrolowanego.

Przy TS, TI na centrali są IS, P, na DP — PR, PS. Przez sieć LAN przesyłane są informacje informacyjne (informacyjne), sygnały dyskretne odzwierciedlające skończoną liczbę stanów obiektów (TS) oraz sygnały analogowe lub dyskretne odzwierciedlające zbiór stanów (TI).

Z TU, TR na DP mamy IS, P, na KP — PR, PS. Informacje administracyjne (sterujące), dyskretne sygnały sterujące dla ograniczonej liczby stanów jednostek (TC) oraz sygnały analogowe lub dyskretne dla zbioru stanów jednostek (TR) są przesyłane przez sieć LAN.

Zatem kierunek sygnałów dla TS, TI jest jednokierunkowy, a dla TU, TR dwukierunkowy, ponieważ dla stanu TU konieczne jest odzwierciedlenie stanu obiektu za pomocą TS, a dla TR- za pomocą TI. Sygnalizacja i propagacja mogą mieć charakter jakościowy (binarny) i ilościowy (wielokrotny) - analogowy lub dyskretny.

Dlatego układy telemechaniczne często pełnią podwójną funkcję: TU — TS i TR — TI. Ponieważ sygnały narażone są na zakłócenia, to w celu zwiększenia odporności na zakłócenia i selektywności urządzenia odbiorczego sygnały analogowe są kodowane, czyli odejmowane, a informacja prezentowana w postaci sygnałów dyskretnych – sygnałów zgodnie z kodowaniem algorytmy, w których każdy sygnał odpowiada własnej kombinacji sygnałów dyskretnych.

Kodowanie sygnału

Przewagą urządzeń telemechanicznych w porównaniu do urządzeń zdalnego monitoringu i sterowania jest zmniejszenie ilości kanałów komunikacyjnych.W urządzeniach zdalnych kanały komunikacyjne są odseparowane przestrzennie — każdy kanał ma swoją własną sieć LAN. W urządzeniach telemechanicznych jest tylko jedna linia komunikacyjna, a kanały komunikacyjne są tworzone ze względu na czas, częstotliwość, fazę, kod i inne metody separacji kanałów, a na jednym kanale przesyłana jest znacznie większa ilość informacji i informacji administracyjnych.

Dyskretny sygnał informacyjny to liczba impulsów, które różnią się od siebie jakościowo (biegunowość, faza, czas trwania, amplituda itp.).

Zakodowanie sygnału jednoelementowego pozwala na przesłanie ograniczonej ilości informacji nawet przy użyciu kilku funkcji. Znacznie większą ilość informacji można przekazać za pomocą kodowania wieloelementowego, nawet jeśli używane są tylko dwie funkcje.

Kodowanie jednoelementowe jest szeroko stosowane w urządzeniach telemechanicznych ze względu na fakt, że wiele sterowanych i monitorowanych obiektów jest dwupozycyjnych i wymaga transmisji tylko dwóch sygnałów sterujących. Kodowanie wieloelementowe stosuje się w przypadkach, gdy liczba sterowanych i monitorowanych obiektów jest duża lub gdy obiekty są wielopozycyjne i w związku z tym wymagają transmisji wielu poleceń.

W TU — kody TS służą do przesyłania niezależnych poleceń. W TU — TS czas trwania impulsu lub częstotliwość są zwykle używane jako selektory. W systemach TI — TR kody służą do przesyłania wartości liczbowych i nazywane są kodami arytmetycznymi. Sercem tych kodów są systemy reprezentujące liczby za pomocą sekwencji kodów.

System zdalnego sterowania - telesygnalizacja (TU - TS)

W systemach TU — TS nadawanie polecenia sterującego można podzielić na dwa stanowiska:

1) wybór tego przedmiotu (wybór),

2) przekazanie polecenia.

Separacja sygnałów przesyłanych przez sieć LAN odbywa się na różne sposoby: poprzez oddzielne obwody, podczas transmisji, poprzez selektywne znaki podczas kodowania.

Powszechne są systemy TU — TS z przełączaniem (w oddzielnych obwodach), podziałem czasu i częstotliwością sygnału.

Układ komutacyjno-podziałowy pokazano na ryc. 2.

Obiektem sterowania jest łącznik ze stykami pomocniczymi Bl, B2. W systemie zastosowano cztery selektywne znaki sygnałowe – polaryzację dodatnią i ujemną oraz dwa poziomy amplitudy, dzięki czemu na jednej linii dwuprzewodowej można przesłać cztery sygnały: 2 sygnały sterujące (włącz-wyłącz) i 2 sygnały ostrzegawcze (wyłącz, włącz).

Ryż. 2. Schemat ideowy układu TU-TS z separacją sygnałów przełączających.

Całkowita liczba sygnałów reprezentowanych w systemie z komutacją obwodów wynosi: N = (k-l) m

Jeśli w LC1 występuje minimalny poziom sygnału ostrzegawczego (prąd wyprostowany komendy półfalowej i1), wyzwalany jest RCO. Gdy KB jest włączony, sygnał dystrybucji „on” jest podawany w celu włączenia przełącznika, gdy B2 jest zamknięty, a minimalny poziom sygnału sygnału (prąd wyprostowany półfalowy i2) dociera do LS1, przekaźnik na płytce drukowanej jest aktywowany . Kiedy KO jest włączone, następuje proces podobny do włączania HF.

Takie układy TU-TS z separacją sygnałów przełączających służą do sterowania ograniczoną liczbą obiektów w odległości do 1 km.

System TU-TS z sygnałami z podziałem czasu przesyła sygnały do ​​sieci LAN sekwencyjnie, może pracować cyklicznie, stale monitorując obiekt lub sporadycznie w razie potrzeby. Schemat układu przedstawiono na rys. 3.

Linia komunikacyjna LAN wykorzystująca rozdzielacze przełączające synchronicznie P1, PG2 jest kolejno podłączana w krokach n, n-1 do odpowiednich obwodów sterujących, aw krokach 1, 2 ... do obwodów sygnałowych.

Ryż. 3. Podstawowy system TU-TS z sygnałami podziału czasu.

Selekcja sygnałów w tym systemie może być bezpośrednia — według jednej selektywnej charakterystyki (jak pokazano na schemacie) lub łączona — według kombinacji selektywnych charakterystyk. W selekcji bezpośredniej liczba sygnałów przesyłanych przez sieć LAN jest równa liczbie kroków dystrybutora: Nn = n W selekcji kombinowanej liczba sygnałów wzrasta: Nk = kn, gdzie k jest liczbą kombinacji cech.

W tym przypadku system komplikuje pojawienie się skramblerów i dekoderów po bokach DP i KP.

System TU-TS z częściową separacją sygnału przesyła sygnały do ​​sieci LAN w sposób ciągły, ponieważ początek komunikacji jest rozdzielany według częstotliwości. W ten sposób kilka sygnałów może być przesyłanych jednocześnie przez sieć LAN.Schemat systemu pokazano na ryc. 4.

Ryż. 4. Schemat ideowy systemu TU-TS z podziałem częstotliwości kanałów

Na DP i KP znajdują się generatory o stabilnych częstotliwościach f1 ... fn, które są podłączone do enkoderów NI (DP), Sh2 (KP). Przyciski sterujące K1 … Kn i styki przekaźnika obiektowego P1 … Pn.

Jeśli kodowanie jest jednoelementowe, to każdy sygnał dystrybuowany i sygnalizacyjny ma swoją własną częstotliwość.

Separacja sygnałów odbywa się za pomocą filtrów pasmowo-przepustowych PF w DP i CP, dzięki czemu w zasadzie możliwe jest przesyłanie wszystkich sygnałów jednocześnie. Kodowanie wieloelementowe pozwala na zmniejszenie liczby generatorów i filtrów pasmowoprzepustowych, a także zawężenie pasma sygnału.W tym celu po bokach DP i KP stosowane są kodery i dekodery, które kodują i dekodują sygnały.

System TU-TS z podziałem czasowym i częstotliwościowym kanałów jest obecnie zbudowany na elementach logicznych z wykorzystaniem mikroukładów.

Systemy telemetryczne (TI)

W systemie TI przekazanie parametru energii odnawialnej składa się z trzech operacji:

1) wybór obiektu rozszerzenia (parametr mierzony)

2) przeliczanie ilości

3) przelew.

Na CP mierzony parametr jest konwertowany na wartość dogodną do transmisji na odległość, na DP ta wartość jest konwertowana na odczyty urządzenia pomiarowego lub rejestrującego.

Separacja sygnałów przesyłanych przez sieć LAN odbywa się również poprzez komutację, stosuje się również metodę czasową, częstotliwościową oraz podział kodowy sygnałów. Systemy TI są zróżnicowane pod względem rodzaju sygnału. Rozróżnia się systemy analogowe, impulsowe i częstotliwościowe.

W systemach analogowych do sieci LAN przesyłana jest wartość ciągła (prąd, napięcie). W impulsie — sekwencja impulsów lub kombinacja kodów. W częstotliwości — prąd przemienny o częstotliwościach dźwiękowych.

Ryż. 5. Schemat blokowy analogowego systemu telemetrii.

Analogowy system TI pokazano na ryc. 5. Nadajnik, w którego wykonaniu zastosowano przetwornik P o odpowiednim parametrze na prąd (napięcie), podłącza się do linii LAN.

Przetwornik to najczęściej prostownik (prąd, napięcie) lub indukcyjny (moc, cos). Typowe przetworniki prądu (VPT-2) i napięcia (VPN-2) pokazano na rys. 6 i 7.

Ryż. 6. Schemat obwodu prostownika (VPT-2)

Ryż. 7. Schemat przetwornicy prostownika (VPN-2)

Systemy Pulse TI mają kilka odmian, które różnią się sposobami przedstawiania parametru analogowego za pomocą sygnałów impulsowych. Istnieją cyfrowe systemy TI z impulsem, kodem i częstotliwością impulsów wykorzystujące odpowiednie konwertery pokazane na ryc. osiem.

Ryż. 8. Przetworniki parametrów analogowych na sygnały impulsowe.

Ryż. 9. Schemat blokowy pulsacyjnego układu TI

Układ impulsowy TI pokazano na ryc. 9. Nadajnikiem jest odpowiedni konwerter P, który wysyła do sieci LAN impulsy będące wartościami analogowymi zgodnie z ich charakterystycznymi parametrami. Odwrotna konwersja jest wykonywana przez konwerter OP. Nadajniki systemów impulsowych TI są generatorami impulsów chipowych.

Częstotliwościowe systemy TI wykorzystują sygnały sinusoidalne, których częstotliwość reprezentuje parametr analogowy. Układy częstotliwości wykorzystują przetworniki — generatory oscylacji sinusoidalnych sterowane prądem lub napięciem.

System częstotliwości TI jest pokazany na schemacie blokowym na ryc. jedenaście.

Ryż. 10. Przetwornica częstotliwości TI.

Ryż. 11. Schemat blokowy systemu częstotliwości TI.

Odwrotna konwersja wykonywana przez OP może być wykonana albo na wartość analogową, albo na kod dziesiętny do wskazania przez instrumenty cyfrowe z ADC.

Impulsowe i częstotliwościowe układy TI mają duże odległości pomiarowe, linie kablowe i linie napowietrzne mogą być wykorzystywane jako linie komunikacyjne, mają wysoką odporność na zakłócenia, a także mogą być łatwo wprowadzane do komputera za pomocą odpowiednich kodów częstotliwości, kodów konwerterów kodów.