RU153216U1

RU153216U1 - RELAY PROTECTION DEVICE

Info

Publication number: RU153216U1
Application number: RU2015101698/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Куликов
Original assignee: Александр Леонидович Куликов
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2015-07-10

Abstract

1. Устройство релейной защиты, содержащее промежуточные трансформаторы тока, промежуточные трансформаторы напряжения, аналоговые фильтры низких частот, вычислительное устройство, включающее цифровой процессор и блок памяти, причем выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены соответственно ко входам измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения, а выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены ко входам соответствующих аналоговых фильтров низких частот, отличающееся тем, что введены блок ввода-вывода, а также модуль многоканального аналого-цифрового преобразования, входящий в состав вычислительного устройства, причем вход-выход блока ввода-вывода подключен ко входу-выходу вычислительного устройства, выходы аналоговых фильтров низких частот подключены ко входам модуля многоканального аналого-цифрового преобразования, а входы и выходы блока ввода-вывода являются соответственно входами и выходами дискретной информации устройства релейной защиты.2. Устройство релейной защиты по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вычислительного устройства, включающего цифровой процессор и блок памяти, выбран промышленный компьютер ADLINK серий МХС-400 или МХС-610, 620.1. A relay protection device comprising intermediate current transformers, intermediate voltage transformers, analog low-pass filters, a computing device including a digital processor and a memory unit, the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers being connected respectively to the inputs of the current measuring transformers and voltage measuring transformers and the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers are connected to the inputs of the corresponding analog low-pass filters, characterized in that the input-output unit, as well as the multi-channel analog-to-digital conversion module, which is part of the computing device, are input, and the input-output of the input-output unit is connected to the input-output of the computing device, the analog outputs low-pass filters are connected to the inputs of the multi-channel analog-to-digital conversion module, and the inputs and outputs of the input-output block are respectively the inputs and outputs of the discrete information of the device relay protection. 2. The relay protection device according to claim 1, characterized in that the ADLINK industrial computer of the MXS-400 or MXS-610, 620 series is selected as the computing device including the digital processor and memory block.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использована для защиты элементов электроэнергетических систем.The utility model relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used to protect elements of electric power systems.

Известны различные современные технические решения релейной защиты, например, представленные российскими производителями: ООО НИН ЭКРА (www.ekra.ru), ИЦ Бреслер (www.ic-bresler.ru), НТЦ «Механотроника» (www.mtrele.ru) др. Эти технические решения представляют собой модульную структуру собственного производства, размещенную в стандартном шасси и помещенную в специальный корпус. Выпуск устройств релейной защиты указанных производителей предполагает наличие собственного производства модульных компонентов, их тестирование, испытание и др. При этом трудности собственного производства вызывают ненадежность компонентов и всей релейной защиты. Даже по оценкам самих производителей устройств релейной защиты (например, «Безупречность не всегда гарантирует работу изделий» / Энергетика и промышленность России №09 (245) 2014 г. «… мы провели анализ и обнаружили, что около 40-50 процентов всех отказов продукции и претензий приходится на долю контрафакта…») имеются проблемы с обеспечением надежности из-за недостаточного контроля в ходе технологического процесса производства модулей устройств релейной защиты.Various modern technical solutions for relay protection are known, for example, presented by Russian manufacturers: NIN EKRA LLC (www.ekra.ru), IC Bresler (www.ic-bresler.ru), Scientific and Technical Center "Mechanotronika" (www.mtrele.ru), etc. These technical solutions are a modular structure of their own production, placed in a standard chassis and placed in a special case. The release of relay protection devices of these manufacturers implies the presence of in-house production of modular components, their testing, testing, etc. At the same time, the difficulties of in-house production cause unreliability of components and all relay protection. Even according to the manufacturers of relay protection devices themselves (for example, “Impeccability does not always guarantee the operation of products” / Energy and Industry of Russia No. 09 (245) 2014 “... we conducted an analysis and found that about 40-50 percent of all product failures and claims are accounted for by counterfeit ... ”) there are problems with ensuring reliability due to insufficient control during the manufacturing process of relay protection device modules.

Недостатком этих технических решений является ненадежность аппаратной части устройства релейной защиты.The disadvantage of these technical solutions is the unreliability of the hardware of the relay protection device.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемой полезной модели является устройство релейной защиты [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007. стр. 42], содержащее промежуточные трансформаторы тока, промежуточные трансформаторы напряжения, аналоговые фильтры низких частот, коммутатор сигналов, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство, содержащее блоки ввода и вывода дискретной информации, цифровой процессор, блок памяти, причем выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены соответственно ко входам измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения, а выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения через соответствующие аналоговые фильтры низких частот подключены ко входам коммутатора, выход коммутатора через аналого-цифровой преобразователь подключен к информационному входу вычислительного устройства которым является первый вход цифрового процессора, входы дискретной информации устройства релейной защиты подключены ко входам блока ввода дискретной информации вычислительного устройства, выход блока ввода дискретной информации подключен ко второму входу цифрового процессора и входу блока памяти, вход-выход блока памяти соединен со входом-выходом цифрового процессора, выход цифрового процессора подключен ко входу бока вывода дискретной информации, выходы которого являются выходами вычислительного устройства, а также выходами дискретной информации устройства релейной защиты.The closest technical solution to the proposed utility model is a relay protection device [Schneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007. p. 42], containing intermediate current transformers, intermediate voltage transformers, analog low-pass filters, a signal switch, analog-to-digital converter, a computing device containing input and output units of discrete information, a digital processor, a unit memory, and the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers are connected respectively to the inputs of the measuring current transformers and measuring voltage transformers, and the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers are connected to the inputs of the switch through the corresponding analog low-pass filters, the output of the switch through the analog-to-digital converter is connected to the information input of the computing device, which is the first input of the digital processor, the inputs of the discrete information of the relay protection device are connected to the inputs of the input unit discrete information of the computing device, the output of the discrete information input unit is connected to the second input of the digital processor and the input of the memory unit, the input-output of the memory unit is connected to the input-output of the digital processor, the output of the digital processor is connected to the input of the output side of the discrete information, the outputs of which are the outputs of the computing device, as well as the outputs of the discrete information of the relay protection device.

Следует отметить, что прототип обладает недостатком устройств-аналогов. Такое техническое решение предполагает организацию собственного производства устройства релейной защиты. Однако за счет собственного производства и низкого контроля на этапах производственного цикла возможно выполнение составных частей релейной защиты на контрафактных компонентах.It should be noted that the prototype has the disadvantage of analog devices. Such a technical solution involves the organization of own production of relay protection devices. However, due to its own production and low control at the stages of the production cycle, it is possible to carry out the components of relay protection on counterfeit components.

Этого недостатка можно избежать, реализуя большую часть устройства релейной защиты на стандартных компонентах промышленной автоматизации, в частности, используя высоконадежные промышленные компьютеры. Очевидно, что организация контроля за выпускаемой продукцией производителей средств промышленной автоматизации мировых брендов существенно выше, например, частных российских производителей собственных устройств релейной защиты. Важно подчеркнуть, что компоненты промышленной автоматизации, как правило, являются стандартными и взаимозаменяемыми. Поэтому производство устройств релейной защиты с применением средств промышленной автоматизации повысит надежность производства российских предприятий в условиях введения санкций в отношении нашего государства со стороны ряда иностранных государств. Таким образом, можно достигнуть повышения надежности аппаратной части устройства релейной защиты.This disadvantage can be avoided by implementing most of the relay protection device on standard components of industrial automation, in particular, using highly reliable industrial computers. Obviously, the organization of control over products manufactured by manufacturers of industrial automation equipment of world brands is significantly higher, for example, of private Russian manufacturers of their own relay protection devices. It is important to emphasize that components of industrial automation are typically standard and interchangeable. Therefore, the production of relay protection devices using industrial automation will increase the reliability of production of Russian enterprises under the imposition of sanctions against our state by a number of foreign states. Thus, it is possible to achieve increased reliability of the hardware of the relay protection device.

Задачей полезной модели является повышение надежности аппаратной части устройства релейной защиты.The objective of the utility model is to increase the reliability of the hardware of the relay protection device.

Поставленная задача достигается устройством релейной защиты, содержащим промежуточные трансформаторы тока, промежуточные трансформаторы напряжения, аналоговые фильтры низких частот, вычислительное устройство, включающее цифровой процессор и блок памяти, причем выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены соответственно ко входам измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения, а выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены ко входам соответствующих аналоговых фильтров низких частот. Согласно предложению, введены блок ввода-вывода, а также модуль многоканального аналого-цифрового преобразования, входящий в состав вычислительного устройства, причем вход-выход блока ввода-вывода подключен ко входу-выходу вычислительного устройства, выходы аналоговых фильтров низких частот подключены ко входам модуля многоканального аналого-цифрового преобразования, а входы и выходы блока ввода-вывода являются соответственно входами и выходами дискретной информации устройства релейной защиты.The task is achieved by a relay protection device containing intermediate current transformers, intermediate voltage transformers, analog low-pass filters, a computing device including a digital processor and a memory unit, the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers being connected respectively to the inputs of the measuring current transformers and measuring transformers voltage, and outputs of intermediate current transformers and intermediate transformers Ator voltage connected to the inputs of respective low-pass analog filter. According to the proposal, an input-output unit, as well as a multi-channel analog-to-digital conversion module, which is part of the computing device, are introduced, the input-output of the input-output unit connected to the input-output of the computing device, the outputs of the analog low-pass filters connected to the inputs of the multi-channel analog-to-digital conversion, and the inputs and outputs of the input-output unit are respectively the inputs and outputs of the discrete information of the relay protection device.

Структурная схема устройства релейной защиты представлена на фиг. 1.The block diagram of the relay protection device is shown in FIG. one.

Устройство фиг. 1 содержит промежуточные трансформаторы тока 1, промежуточные трансформаторы напряжения 2, аналоговые фильтры низких частот 3, вычислительное устройство 4, в состав которого в том числе входят модуль многоканального аналого-цифрового преобразования 5, цифровой процессор 6, блок памяти 7, а также блок ввода-вывода 8.The device of FIG. 1 contains intermediate current transformers 1, intermediate voltage transformers 2, analog low-pass filters 3, computing device 4, which also includes a multi-channel analog-to-digital conversion module 5, digital processor 6, memory unit 7, and an input unit pin 8.

Составные части устройства релейной защиты соединены следующим образом. Выходы промежуточных трансформаторов тока 1 и промежуточных трансформаторов напряжения 2 подключены соответственно ко входам измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения. Выходы промежуточных трансформаторов тока 1 и промежуточных трансформаторов напряжения 2 подключены ко входам соответствующих аналоговых фильтров низких частот 3. Вход-выход блока ввода-вывода 8 подключен ко входу-выходу вычислительного устройства 4, выходы аналоговых фильтров низких частот 3 подключены ко входам модуля многоканального аналого-цифрового преобразования 5, а входы и выходы блока ввода-вывода 8 являются соответственно входами и выходами дискретной информации устройства релейной защиты.The components of the relay protection device are connected as follows. The outputs of the intermediate current transformers 1 and intermediate voltage transformers 2 are connected respectively to the inputs of the measuring current transformers and measuring voltage transformers. The outputs of the intermediate current transformers 1 and intermediate voltage transformers 2 are connected to the inputs of the corresponding analog low-pass filters 3. The input-output of the input-output block 8 is connected to the input-output of the computing device 4, the outputs of the analog low-pass filters 3 are connected to the inputs of the multi-channel analog digital conversion 5, and the inputs and outputs of the input-output unit 8 are respectively the inputs and outputs of the discrete information of the relay protection device.

В качестве вычислительного устройства 4 для предлагаемого устройства релейной защиты могут быть использованы, например, безвентиляторные промышленные компьютеры ADLINK серий МХС-400 или МХС-610, 620 (например, www.expert-automatic.ru). А в качестве модуля многоканального аналого-цифрового преобразования может быть, например, применен модуль ADLINK PXIe-9848, имеющий восемь каналов аналого-цифрового преобразования.As a computing device 4 for the proposed relay protection device can be used, for example, fanless industrial computers ADLINK series MXS-400 or MXS-610, 620 (for example, www.expert-automatic.ru). And as a multi-channel analog-to-digital conversion module, for example, the ADLINK PXIe-9848 module, which has eight channels of analog-to-digital conversion, can be used.

Поскольку количество входов-выходов устройства релейной защиты на каждой подстанции индивидуально и зависит от множества факторов, то целесообразно блок ввода-вывода 8 выполнить посредством совокупности съемных плат для реализации возможного расширения устройства. При этом целесообразно в каждой из съемных плат реализовать определенный набор дискретных входов и определенный набор дискретных выходов для лучшей масштабируемости блока ввода-вывода 8.Since the number of inputs and outputs of the relay protection device at each substation is individual and depends on many factors, it is advisable to carry out the I / O block 8 using a combination of removable cards to realize a possible expansion of the device. In this case, it is advisable in each of the removable cards to implement a certain set of discrete inputs and a specific set of discrete outputs for better scalability of the I / O unit 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Входная информация устройства релейной защиты определяется аналоговыми сигналами i_A-i_O, u_A-u_O, характеризующими режим электроэнергетической системы в точке установки защиты по переменному току и напряжению, а также логическими сигналами X1-X_k, поступающими на вход блока ввода-вывода 8.The input information of the relay protection device is determined by the analog signals i _A -i _O , u _A -u _O , characterizing the mode of the power system at the point of installation of protection for alternating current and voltage, as well as logical signals X1-X _k received at the input of the input-output block 8.

Дискретные сигналы X₁-X_k, разделяются на группы, воздействующие на различные узлы блока ввода-вывода 8, и вводятся обслуживающим персоналом или автоматически. Взаимодействие через вход-выход блока ввода-вывода 8 информации с вычислительным 4 позволяет: изменять уставки и характеристики срабатывания измерительных органов устройства защиты; производить оперативные изменения в логической части; автоматически изменять функциональные связи в логической части в зависимости от появляющихся дискретных сигналов от других устройств релейной защиты и автоматики; обеспечивать ввод и вывод программного обеспечения для функционирования защиты и ее отдельных функций; реализовать тестовые и автоматические проверки. Сигналы с выходов блока ввода-вывода 8 воздействуют на отключающие устройства защитного комплекса, другие устройства релейной защиты, сигнализацию, регистратор данных, печатающую аппаратуру и др.Discrete signals X ₁ -X _k are divided into groups acting on various nodes of the input-output block 8, and are entered by maintenance personnel or automatically. Interaction through input-output block of input-output unit 8 of information with computing 4 allows you to: change the settings and response characteristics of the measuring organs of the protection device; make operational changes in the logical part; automatically change the functional relationships in the logical part depending on the emerging discrete signals from other relay protection devices and automation; provide input and output of software for the functioning of protection and its individual functions; implement test and automatic checks. The signals from the outputs of the input-output unit 8 act on disconnecting devices of the protective complex, other devices of relay protection, alarm, data logger, printing equipment, etc.

Аналоговые сигналы i_A-i_O, u_A-u_O от измерительных трансформаторов тока и напряжения преобразуются промежуточными трансформаторами тока 1 (ПТТ) и промежуточными трансформаторами напряжения 2 (ПТН), аналоговыми фильтрами низких частот 3 (ЧФ) и подводятся к модулю многоканального аналого-цифрового преобразования 5, обеспечивающему выборку мгновенных значений токов и напряжений с выходов отдельных фильтров 3 и их подачу их в вычислительное устройство 4. Вычислительное устройство 4 с помощью цифрового процессора 6 и блок памяти 7 реализует цифровую обработку сигналов токов и напряжений, а также заданные алгоритмы логической части устройства релейной защиты с использованием специального программного обеспечения. На основе текущей цифровой информации о входных сигналах тока и напряжения, логических сигналах X₁-X_k вычислительное устройство 4 во взаимодействии с блоком ввода-вывода 8 вырабатывает решения, характеризуемые выходными сигналами У₁-У_q устройства релейной защиты.The analog signals i _A -i _O , u _A -u _O from the measuring current and voltage transformers are converted by intermediate current transformers 1 (PTT) and intermediate voltage transformers 2 (PTN), analog low-pass filters 3 (BF) and fed to the multi-channel analog module -digital conversion 5, providing a sampling of instantaneous values of currents and voltages from the outputs of individual filters 3 and their supply to the computing device 4. The computing device 4 using a digital processor 6 and the memory unit 7 implements digital the processing of current and voltage signals, as well as the specified algorithms of the logical part of the relay protection device using special software. Based on the current digital information about current and voltage input signals, logical signals X ₁ -X _{k, the} computing device 4, in cooperation with the input-output unit 8, generates solutions characterized by the output signals U ₁ -U _{q of} the relay protection device.

Таким образом, предлагаемая компоновка устройства релейной защиты в целом и компоновка вычислительного устройства в его составе, а также возможность реализации вычислительного устройства на базе высоконадежного промышленного компьютера позволяет достичь указанного технического результата - повышения надежности аппаратной части устройства релейной защиты.Thus, the proposed layout of the relay protection device as a whole and the layout of the computing device in its composition, as well as the possibility of implementing a computing device based on a highly reliable industrial computer, allows achieving the indicated technical result - increasing the reliability of the hardware of the relay protection device.

Claims

1. Устройство релейной защиты, содержащее промежуточные трансформаторы тока, промежуточные трансформаторы напряжения, аналоговые фильтры низких частот, вычислительное устройство, включающее цифровой процессор и блок памяти, причем выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены соответственно ко входам измерительных трансформаторов тока и измерительных трансформаторов напряжения, а выходы промежуточных трансформаторов тока и промежуточных трансформаторов напряжения подключены ко входам соответствующих аналоговых фильтров низких частот, отличающееся тем, что введены блок ввода-вывода, а также модуль многоканального аналого-цифрового преобразования, входящий в состав вычислительного устройства, причем вход-выход блока ввода-вывода подключен ко входу-выходу вычислительного устройства, выходы аналоговых фильтров низких частот подключены ко входам модуля многоканального аналого-цифрового преобразования, а входы и выходы блока ввода-вывода являются соответственно входами и выходами дискретной информации устройства релейной защиты.1. A relay protection device comprising intermediate current transformers, intermediate voltage transformers, analog low-pass filters, a computing device including a digital processor and a memory unit, the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers being connected respectively to the inputs of the current measuring transformers and voltage measuring transformers and the outputs of the intermediate current transformers and intermediate voltage transformers are connected to the inputs of the corresponding analog low-pass filters, characterized in that the input-output unit, as well as the multi-channel analog-to-digital conversion module, which is part of the computing device, are input, and the input-output of the input-output unit is connected to the input-output of the computing device, the analog outputs low-pass filters are connected to the inputs of the multi-channel analog-to-digital conversion module, and the inputs and outputs of the input-output block are respectively the inputs and outputs of the discrete information of the device relay protection.

2. Устройство релейной защиты по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вычислительного устройства, включающего цифровой процессор и блок памяти, выбран промышленный компьютер ADLINK серий МХС-400 или МХС-610, 620.

2. The relay protection device according to claim 1, characterized in that the ADLINK industrial computer of the MXX-400 or MXX-610, 620 series is selected as the computing device including a digital processor and a memory block.