RU116711U1 - MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS - Google Patents

MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS Download PDF

Info

Publication number
RU116711U1
RU116711U1 RU2011138814/07U RU2011138814U RU116711U1 RU 116711 U1 RU116711 U1 RU 116711U1 RU 2011138814/07 U RU2011138814/07 U RU 2011138814/07U RU 2011138814 U RU2011138814 U RU 2011138814U RU 116711 U1 RU116711 U1 RU 116711U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microprocessor
group
inputs
accordance
outputs
Prior art date
Application number
RU2011138814/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Ильич Потапенко
Владимир Георгиевич Езерский
Константин Вячеславович Шостак
Original Assignee
Езерский Сергей Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Езерский Сергей Владимирович filed Critical Езерский Сергей Владимирович
Priority to RU2011138814/07U priority Critical patent/RU116711U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU116711U1 publication Critical patent/RU116711U1/en

Links

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Микропроцессорная система релейной защиты и автоматики, содержащая блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты содержит оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, часы, регистр, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода и драйвер последовательного канала, причем вторая группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами, третья группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, является группой входов-выходов для связи с ПЭВМ, отличающаяся тем, что содержит формирователь аналоговых сигналов, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты содержит микроконтроллер, пульт управления с клавиатурой и индикацией, узел идентификации, второй регистр и второй драйвер последовательного канала, группа входов-выходов которого является первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, группа входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами за� A microprocessor-based relay protection and automation system containing blocks for galvanic isolation and pre-scaling of input signals in the form of current and voltage, a microprocessor-based system for controlling output relays and alarms in accordance with protection algorithms, and a microprocessor-based system for controlling output relays and alarms in accordance with protection algorithms contains an operational memory device, read-only memory, clock, register, analog input-output device, discrete input-output device and serial channel driver, and the second group of inputs-outputs of the microprocessor control system for output relays and alarms in accordance with the protection algorithms is a group of inputs-outputs for communication with external devices, the third group of inputs-outputs of a microprocessor-based control system for output relays and alarms in accordance with protection algorithms, is a group of inputs-outputs for communication with a PC, which differs in that it contains an analog signal generator, and the microprocessor system for controlling the output relays and alarms in accordance with the protection algorithms contains a microcontroller, a control panel with a keyboard and indication, an identification unit, a second register and a second driver of a serial channel, the input-output group of which is the first group inputs-outputs of a microprocessor control system for output relays and alarms in accordance with protection algorithms, a group of inputs for a microprocessor control system for output relays and alarms in accordance with control algorithms

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты.The utility model relates to electrical engineering, namely to the relay protection technique.

Известная микропроцессорная система защиты [Н.Н.Чернобровов, В.А.Семенов "Релейная защита энергетических систем" 1998 г. стр.776, рис.22.1], содержащая блоки промежуточных трансформаторов, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему выполняет функции релейной защиты, но имеет большие габариты, ограниченные функциональные возможности и не защищена от несанкционированного доступа к программному обеспечению.Known microprocessor-based protection system [NN Chernobrovov, V. A. Semenov "Relay protection of energy systems", 1998, p. 776, Fig. 22.1], containing blocks of intermediate transformers, a block of frequency filters, an analog-to-digital converter and a microprocessor system It performs the functions of relay protection, but has large dimensions, limited functionality and is not protected from unauthorized access to software.

Известная система - "Микропроцессорная система защиты" [Патент RU №2173924 Н02Н 7/26 Б.И. №26 от 20.09.2001], содержащая блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, выполняет функции релейной защиты, но имеет ограниченные функциональные возможности, большие габариты и не защищена от несанкционированного доступа к программному обеспечению.The known system is "Microprocessor-based protection system" [Patent RU No. 2173924 Н02Н 7/26 B.I. No. 26 dated 09/20/2001], which contains blocks of galvanic isolation and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltage, a block of frequency filters, an analog-to-digital converter, and a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, perform the functions of relay protection, but it has limited functionality, large dimensions and is not protected from unauthorized access to software.

Наиболее близким техническим решением является микропроцессорная система защиты - "Микропроцессорное устройство релейной защиты и автоматики с дистанционным управлением" [Патент RU №2222083 7 Н02Н 7/26, G01R 23/165, 31/08 Б.И. №2 от 20.01.2004], содержащая блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, блок частотных фильтров, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты и приемо-передатчик.The closest technical solution is a microprocessor-based protection system - "Microprocessor-based relay protection and automation device with remote control" [RU Patent No. 2222083 7 Н02Н 7/26, G01R 23/165, 31/08 B.I. No. 2 dated January 20, 2004], which contains blocks of galvanic isolation and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltage, a block of frequency filters, an analog-to-digital converter, a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms and a transceiver.

Прототип также имеет большие габариты, ограниченные функциональные возможности и не защищен от несанкционированного доступа к программному обеспечению.The prototype also has large dimensions, limited functionality and is not protected from unauthorized access to software.

Технический результат - расширение функциональных возможностей микропроцессорной системы релейной защиты и автоматики, уменьшение габаритов устройства и введение защиты от несанкционированного доступа к программному обеспечению достигается за счет введения:The technical result is the expansion of the functionality of the microprocessor relay protection and automation system, reducing the dimensions of the device and the introduction of protection against unauthorized access to software is achieved by introducing:

в устройство - формирователя аналоговых сигналов;to the device - shaper of analog signals;

в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты - микроконтроллера, второго драйвера последовательного канала, узла идентификации и пульта управления, содержащего, клавиатуру и индикацию.to the microprocessor control system of the output relays and the alarm in accordance with the protection algorithms - the microcontroller, the second driver of the serial channel, the identification node and the control panel, containing a keyboard and indication.

Поставленная цель достигается тем, что в известную микропроцессорную систему защиты, содержащую блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, содержит оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, часы, регистр, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода и драйвер последовательного канала причем вторая группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами, третья группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, является группой входов-выходов для связи с ПЭВМ, введен формирователь аналоговых сигналов, причем в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, введен микроконтроллер, пульт, содержащий клавиатуру и индикацию, узел идентификации, второй регистр и второй драйвер последовательного канала, группа входов-выходов которого является первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, группа входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты соединена с группой выходов формирователя аналоговых сигналов, первая и вторая группа входов которого соединена с группами выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, соответственно.This goal is achieved by the fact that in the well-known microprocessor-based protection system containing galvanic isolation blocks and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage, a microprocessor-based control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, and the microprocessor-based control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, contains random access memory, read-only memory, clock, register, analog device The main input-output device, a discrete input-output device and a serial channel driver, the second group of inputs and outputs of a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms is a group of inputs and outputs for communication with external devices, the third group of inputs and outputs is microprocessor control systems of output relays and alarm in accordance with protection algorithms, is a group of inputs and outputs for communication with a PC, an analog signal former is introduced, and in m a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, introduced a microcontroller, a remote control containing a keyboard and indication, an identification node, a second register and a second serial channel driver, the input-output group of which is the first group of inputs and outputs of the microprocessor-based output relay control system and an alarm in accordance with protection algorithms, a group of inputs of a microprocessor control system for output relays and an alarm in accordance with algorithms The protection is connected to the group of outputs of the analog signal former, the first and second group of inputs of which are connected to the groups of outputs of the galvanic isolation units and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage, respectively.

На фиг.1 приведена структурная схема микропроцессорной системы релейной защиты и автоматики;Figure 1 shows the structural diagram of a microprocessor relay protection system and automation;

на фиг.2 - структурные схемы блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения. На схеме приведены примеры реализации одной из гальванических развязок и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения из общего количества гальванических развязок и предварительного масштабирования входных сигналов, определяемых количеством входных аналоговых сигналов тока и напряжения;figure 2 - structural diagrams of the blocks galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage. The diagram shows examples of the implementation of one of the galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage from the total number of galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals, determined by the number of input analog current and voltage signals;

на фиг.3 - пример реализации формирователя аналоговых сигналов;figure 3 is an example implementation of a shaper of analog signals;

на фиг.4 - пример реализации схемы индикации пульта управления;figure 4 is an example implementation of a display circuit of the control panel;

на фиг.5 - пример реализации микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты;figure 5 is an example implementation of a microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms;

на фиг.6 - внешний вид прототипа и заявляемого устройства.figure 6 - appearance of the prototype and the claimed device.

На фиг.1 обозначены:Figure 1 marked:

1 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока;1 - block galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current;

2 - блок гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде напряжения;2 - block galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of voltage;

3 - формирователь аналоговых сигналов;3 - shaper of analog signals;

4 - микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты;4 - microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms;

5 - пульт управления;5 - control panel;

51 - индикация;5 1 - indication;

52 - клавиатура ТУ 4236-001-74790443-2005 или аналогичная;5 2 - keyboard TU 4236-001-74790443-2005 or similar;

6 - узел идентификации DS2401P фирмы "Dallas Semiconductor" или аналогичный;6 - identification node DS2401P company "Dallas Semiconductor" or similar;

7 - группа токовых сигналов защищаемого объекта;7 - a group of current signals of the protected object;

8 - группа сигналов напряжения защищаемого объекта;8 - group of voltage signals of the protected object;

9, 10 - группы выходных сигналов с блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения;9, 10 - groups of output signals from the blocks of galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage;

11 - группа выходов формирователя аналоговых сигналов;11 - group of outputs of the shaper of analog signals;

12 - группа входов-выходов для связи с персональной электронной вычислительной машиной (ПЭВМ) - канал USB;12 - a group of inputs and outputs for communication with a personal electronic computer (PC) - USB channel;

13 - группа входов-выходов для связи с АСУ-канал RS-485;13 - a group of inputs and outputs for communication with the automated control system channel RS-485;

14 - группа входов-выходов для связи с внешними устройствами т.е. входы-выходы устройства аналогового ввода-вывода (УABB) и входы-выходы устройства дискретного ввода-вывода (УДВВ).14 - group of inputs and outputs for communication with external devices i.e. inputs / outputs of an analog input-output device (UABB) and inputs / outputs of a discrete input-output device (UDVV).

На фиг.2 обозначены:Figure 2 marked:

15 - трансформаторы тока или напряжения типа ТТ, ТН или аналогичные;15 - current or voltage transformers of the type TT, VT or similar;

16 - сборка диодная типа BAV99 фирмы "PHI" или аналогичная;16 - diode assembly type BAV99 firm "PHI" or similar;

17 - операционный усилитель преобразования и масштабирования входных сигналов. В качестве операционного усилителя можно использовать микросхему типа MAX4126ESA фирмы "Maxim" или аналогичную;17 is an operational amplifier for converting and scaling input signals. As an operational amplifier, you can use a chip type MAX4126ESA firm "Maxim" or similar;

R - резисторы типа RT0805BRD07 фирмы "Yageo" или аналогичные;R - resistors type RT0805BRD07 company "Yageo" or similar;

С - конденсаторы типа CC0805KRX9BN104 фирмы "Yageo" или аналогичные;C - capacitors type CC0805KRX9BN104 of the company "Yageo" or similar;

C1 - конденсатор типа T491B685M010AS фирмы "Kemet" или аналогичный;C 1 - capacitor type T491B685M010AS company "Kemet" or similar;

V1 - напряжение 1,65 В;V 1 - voltage of 1.65 V;

V2 - напряжение 3,3 В.V 2 - voltage 3.3 V.

На фиг.3 обозначены:Figure 3 marked:

31.1…31.X - узлы формирования аналоговых сигналов по току;3 1.1 ... 3 1.X - nodes of the formation of analog current signals;

32.1…32.Y - узлы формирования аналоговых сигналов по напряжению;3 2.1 ... 3 2.Y - nodes of the formation of analog signals by voltage;

R1 - резисторы типа RC0805FR07 фирмы "Yageo" или аналогичные;R 1 - resistors type RC0805FR07 company "Yageo" or similar;

R2 - резисторы типа RC1206JR07 фирмы "Yageo" или аналогичные.R 2 - resistors type RC1206JR07 company "Yageo" or similar.

На фиг.4 обозначены:In figure 4 are indicated:

18 - источник питания типа TLV1117-33IDCYR фирмы "Texas Ibstruments" или аналогичный;18 - power source type TLV1117-33IDCYR company "Texas Ibstruments" or similar;

19 - регистр последовательного обмена типа 74LVC595APW фирмы "NXP" или аналогичный;19 - register serial communication type 74LVC595APW company "NXP" or similar;

L1 - диод светоизлучающий типа L-7104LID фирмы "Kingbright" или аналогичный;L 1 - light-emitting diode type L-7104LID of the company "Kingbright" or similar;

V3 - напряжение 5 В.V 3 - voltage 5 V.

На фиг.5 обозначены:Figure 5 marked:

20 - микроконтроллер типа AT91SAM7X512-AU фирмы "Atmel" или аналогичный;20 - microcontroller type AT91SAM7X512-AU company "Atmel" or similar;

21, 22 - аналого-цифровой преобразователь, центральный процессор в составе микроконтроллера;21, 22 - analog-to-digital Converter, the Central processor as part of the microcontroller;

23 - драйвер для связи с ПЭВМ типа AD376BRM фирмы "Analog Devices" или аналогичный (канал USB);23 - driver for communication with a personal computer type AD376BRM manufactured by "Analog Devices" or similar (USB channel);

24 - драйвер для связи с АСУ типа ADM2587EBRWZ фирмы "Analog Devices" или аналогичный (канал RS-485);24 - driver for communication with ACS type ADM2587EBRWZ company "Analog Devices" or similar (channel RS-485);

25 - устройство дискретного ввода-вывода (УДВВ);25 - device discrete input-output (UDVV);

26 - устройство аналогового ввода-вывода (УABB);26 - device analog input-output (UABB);

27 - ОЗУ типа FM25CL64-G фирмы "Ramtron" или аналогичное;27 - RAM type FM25CL64-G company "Ramtron" or similar;

28 - ПЗУ типа AT45DB642D-TU фирмы "Atmel" или аналогичное;28 - ROM type AT45DB642D-TU company "Atmel" or similar;

29 - часы реального времени типа DS3231SN фирмы "Dallas;29 - real-time clock type DS3231SN of the company "Dallas;

30, 31 - регистры кнопок типа 74HC7540DB фирмы "NXP" или аналогичные;30, 31 - button registers of the type 74HC7540DB of the company "NXP" or similar;

32 - последовательный канал SPI;32 - serial channel SPI;

33 - последовательный канал I2C.33 - serial channel I2C.

На фиг.6 обозначены:Figure 6 marked:

34 - прототип;34 is a prototype;

35 - заявляемое устройство.35 - the claimed device.

Для упрощения схемы микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты на рисунке 5 не показаны: резонатор и цепи управления, цифровые изоляторы, мультиплексоры и т.д. (т.е. элементы не влияющие на описание работы устройства.To simplify the circuit of a microprocessor-based control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, Figure 5 does not show: a resonator and control circuits, digital isolators, multiplexers, etc. (i.e. elements that do not affect the description of the operation of the device.

Микропроцессорная система релейной защиты и автоматики содержит блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2, формирователь аналоговых сигналов 3 и микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 4. Микропроцессорная системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 4 содержит микроконтроллер 20, состоящий из аналого-цифрового преобразователя 21 и процессора 22, драйверы для связи с ПЭВМ 23 и с АСУ 24, устройство аналогового ввода-вывода 25, устройство дискретного ввода-вывода 26, оперативное запоминающее устройство 27, постоянное запоминающее устройство 28, часы 29, регистры 30 и 31, пульт управления 5 с индикацией 51 и клавиатурой 52, узел идентификации 6.The microprocessor-based relay protection and automation system contains galvanic isolation blocks and preliminary scaling of the input signals in the form of current 1 and voltage 2, an analog signal shaper 3 and a microprocessor-based output relay and alarm control system in accordance with protection algorithms 4. A microprocessor-based output relay and alarm control system according to the protection algorithms 4 contains a microcontroller 20, consisting of an analog-to-digital Converter 21 and a processor 22, drivers for communication with PC 23 and ACS 24, analog input-output device 25, discrete input-output device 26, random access memory 27, read-only memory 28, clock 29, registers 30 and 31, control panel 5 with indication 5 1 and keyboard 5 2 , identification node 6.

Группы выходов 9 и 10 блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока 1 и напряжения 2 соединены, соответственно, с первой и второй группой входов формирователя аналоговых сигналов 3, группа выходов 11 которого соединена с группой входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 4, вторая группа входов-выходов 14 которой является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами, третья группа входов-выходов 12 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 4 является группой входов-выходов для связи с ПЭВМ, первая группа входов-выходов 13 микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 4 является группой входов-выходов для связи с АСУ.The groups of outputs 9 and 10 of the galvanic isolation and preliminary scaling blocks of the input signals in the form of current 1 and voltage 2 are connected, respectively, to the first and second group of inputs of the analog signal conditioner 3, the group of outputs 11 of which is connected to the group of inputs of the microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms 4, the second group of inputs and outputs 14 of which is a group of inputs and outputs for communication with external devices, the third group of inputs and outputs 12 is a microprocessor in accordance with protection algorithms 4 of the output relay and alarm control system 4 is a group of inputs and outputs for communication with a personal computer, the first group of inputs and outputs 13 of a microprocessor-based output relay and alarm control system in accordance with protection algorithms 4 is a group of inputs and outputs for communication with ACS.

Микропроцессорная система релейной защиты работает следующим образом: сигналы от первичных трансформаторов тока 7 и напряжения 8 защищаемого объекта поступают на промежуточные трансформаторы 15 блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения 1 и 2. Промежуточные трансформаторы 15 обеспечивают гальваническую развязку и предварительное масштабирование входных сигналов. Первичные обмотки трансформаторов обеспечивают заданную термическую стойкость при перегрузках. Усилители, реализованные на микросхеме 17, диодных сборках 16, резисторах R служат для предварительного масштабирования сигналов промежуточных трансформаторов. С выходов усилителей 17 сигналы поступают на входы формирователя аналоговых сигналов 3, формирователи сигналов 31.1…31.X и 32.1…32.Y у которого служат для точного масштабирования сигналов и согласования импедансов промежуточных трансформаторов и аналого-цифрового преобразователя 21 микроконтроллера 20. Конденсаторы С, в цепи обратной связи усилителей 17, являются фильтрами нижних частот - пропускают составляющие тока и напряжения определенной частоты и не пропускают высокочастотные гармоники, являющиеся помехами, искажающими синусоиду тока и напряжения. Далее аналоговые сигналы по каналу 11 поступают в аналого-цифровой преобразователь 21 микроконтроллера 20 для изменения формы сигнала на дискретную (цифровую), т.к. последующая обработка сигналов производиться процессором 22. Работой аналого-цифрового преобразователя 21 управляет процессор 22 микроконтроллера 20, который обеспечивает цифровую фильтрацию входных сигналов, расчет вторичных электрических параметров сети, выполнение процедур самодиагностики, а также поддерживает обмен с пультом управления 5 и клавиатурой 52, через регистры 30 и 31, устройствами ввода-вывода 25 и 26, по каналу 33 (I2C).The microprocessor relay protection system operates as follows: the signals from the primary current transformers 7 and voltage 8 of the protected object are fed to the intermediate transformers 15 of the galvanic isolation and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage 1 and 2. Intermediate transformers 15 provide galvanic isolation and preliminary scaling input signals. The primary windings of transformers provide the specified thermal stability during overloads. Amplifiers implemented on the chip 17, diode assemblies 16, resistors R are used for preliminary scaling of the signals of intermediate transformers. From the outputs of the amplifiers 17, the signals are fed to the inputs of the analog signal conditioner 3, signal conditioners 3 1.1 ... 3 1.X and 3 2.1 ... 3 2.Y , which are used to precisely scale the signals and match the impedances of the intermediate transformers and the analog-to-digital converter 21 of the microcontroller 20 Capacitors C, in the feedback circuit of amplifiers 17, are low-pass filters - they pass current and voltage components of a certain frequency and do not pass high-frequency harmonics, which are noise distorting the sinusoid current and voltage. Next, the analog signals on channel 11 are fed to the analog-to-digital converter 21 of the microcontroller 20 to change the waveform to discrete (digital), because subsequent processing of the signals is performed by the processor 22. The operation of the analog-to-digital converter 21 is controlled by the processor 22 of the microcontroller 20, which provides digital filtering of the input signals, calculates the secondary electrical parameters of the network, performs self-diagnosis procedures, and also supports communication with the control panel 5 and keyboard 5 2 , through registers 30 and 31, input / output devices 25 and 26, on channel 33 (I2C).

Таким образом, микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты 4 получает значения электрических параметров защищаемого объекта из аналого-цифрового преобразователя 21 и информацию о состоянии дискретных входов от УДВВ 25. На основании этой информации, а также значений программных ключей и уставок, хранящихся в ПЗУ 28, вырабатываются, в соответствии с алгоритмами защиты, команды управления выходными реле и сигнализацией, которые поступают через УАВВ 26 по каналу 14 на объекты управления и сигнализации. Более подробная информация о работе микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты приведена в [Н.Н.Чернобровов, В.А.Семенов "Релейная защита энергетических систем" 1998 г. стр.778-783].Thus, in accordance with protection algorithms 4, the microprocessor control system of the output relays and the alarm system receives the values of the electrical parameters of the protected object from the analog-to-digital converter 21 and the status of the digital inputs from the air-conditioning device 25. Based on this information, as well as the values of program keys and settings stored in the ROM 28, are generated, in accordance with the protection algorithms, control commands for the output relays and alarms, which are received through the WWRF 26 through channel 14 to the objects controlled I signaling. More detailed information on the operation of the microprocessor-based control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms is given in [N.N. Chernobrov, V. A. Semenov "Relay protection of energy systems" 1998, pp. 778-783].

Помимо выполнения функций защиты и автоматики процессор 22 микроконтроллера 20 обеспечивает обмен с персональной ЭВМ и АСУ по каналам 12 и 13, через драйверы 23 и 24, соответственно.In addition to performing protection and automation functions, the processor 22 of the microcontroller 20 provides an exchange with a personal computer and automatic control system via channels 12 and 13, through drivers 23 and 24, respectively.

Микропроцессорная система релейной защиты и автоматики обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:The microprocessor relay protection and automation system provides the following operational capabilities:

- выполнение функций защит, автоматики и управления;- performance of protection, automation and control functions;

- местное и дистанционное задание внутренней конфигурации программным способом и ее хранение. Автоматическое или дистанционное переключение программ уставок и конфигурации;- local and remote setting of the internal configuration programmatically and its storage. Automatic or remote switching of settings and configuration programs;

- сигнализацию срабатывания защит и автоматики, положения коммутационных аппаратов, неисправности устройства;- alarm operation of protection and automation, the position of switching devices, device malfunctions;

- регистрацию и хранение осциллограмм, журнала аварийных и оперативных событий, накопительной информации о количестве и времени пусков и срабатывания защит и автоматики;- registration and storage of oscillograms, a log of emergency and operational events, accumulative information about the number and time of starts and trips of protections and automation;

- задание пользователем параметров регистрируемых осциллограмм: условия пуска, объем регистрируемой информации и длительность записи аварии;- the user sets the parameters of the recorded waveforms: start conditions, the amount of recorded information and the duration of the accident recording;

- контроль и индикацию положения выключателя, а также исправности его цепей управления, местное и дистанционное управление выключателем, переключение режима управления, диагностику выключателя;- monitoring and indicating the position of the circuit breaker, as well as the serviceability of its control circuits, local and remote control of the circuit breaker, switching control mode, circuit breaker diagnostics;

- измерение текущих электрических параметров защищаемого объекта;- measurement of current electrical parameters of the protected object;

- контроль исправности измерительных трансформаторов напряжения;- monitoring the health of measuring voltage transformers;

- технический учет электроэнергии;- technical accounting of electricity;

- определение места повреждения;- determination of the place of damage;

- функцию календаря и часов астрономического времени с синхронизацией хода часов по АСУ;- the function of the calendar and clock of astronomical time with synchronization of the clock on ACS;

- непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;- continuous operational performance monitoring (self-diagnosis) throughout the entire operation time;

- блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;- blocking of all outputs in the event of a device malfunction to eliminate false alarms;

- гальваническую развязку всех входов и выходов, для обеспечения высокой помехозащищенности;- galvanic isolation of all inputs and outputs, to ensure high noise immunity;

- высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов относительно корпуса и между собой для повышения устойчивости устройства к перенапряжениям, возникающим во вторичных цепях КРУ;- high resistance and insulation strength of the inputs and outputs relative to the housing and between each other to increase the resistance of the device to overvoltages arising in the secondary circuits of switchgear;

- защиту от ложных срабатываний дискретных входных цепей устройства при помехах и нарушениях изоляции в цепях оперативного тока КРУ;- protection against false positives of discrete input circuits of the device in case of interference and insulation violations in the circuits of the operational current of the switchgear;

- перепрограммирование пользователем базового функционального программного обеспечения.- User reprogramming of basic functional software.

Базовые функции защиты, выполняемые микропроцессорной системой релейной защиты и автоматики:Basic protection functions performed by a microprocessor-based relay protection and automation system:

- трехступенчатая максимальная токовая защита от междуфазных повреждений с контролем тока в двух или трех фазах;- three-stage maximum current protection against interphase faults with current control in two or three phases;

- направленная или ненаправленная защита от однофазных замыканий на землю с контролем тока нулевой последовательности, его высокочастотных составляющих и напряжения нулевой последовательности;- directional or non-directional protection against single-phase earth faults with zero-sequence current control, its high-frequency components and zero-sequence voltage;

- защита от обрыва фазы и несимметрии нагрузки по току обратной последовательности;- protection against phase failure and load asymmetry in reverse sequence current;

- защита от несимметричного режима по напряжению обратной последовательности;- protection against unbalanced mode by voltage of the negative sequence;

- защита минимального напряжения с контролем линейных напряжений и напряжения обратной последовательности;- undervoltage protection with line voltage and reverse sequence voltage control;

- защита от превышения напряжения с контролем линейных напряжений и напряжения обратной последовательности;- overvoltage protection with line voltage and reverse sequence voltage control;

- дифференциальная токовая отсечка.- differential current cutoff.

Базовые функции автоматики, выполняемые микропроцессорной системой релейной защиты и автоматики:Basic automation functions performed by a microprocessor relay protection and automation system:

- автоматическое включение резерва с автоматическим восстановлением схемы нормального режима;- automatic inclusion of a reserve with automatic restoration of the normal mode circuit;

- двукратное автоматическое повторное включение;- double automatic repeated inclusion;

- резервирование при отказах выключателей с контролем тока;- redundancy for failures of circuit breakers with current control;

- логическая защита шин;- logical tire protection;

- выполнение команд внешнего устройства частотной автоматики.- execution of commands of an external device of frequency automation.

Функции сигнализации, выполняемые микропроцессорной системой релейной защиты и автоматики:Alarm functions performed by microprocessor relay protection and automation:

- срабатывание защит и автоматики;- triggering of protection and automation;

- аварийная сигнализация;- alarm;

- вызывная сигнализация;- ringing alarm;

- обобщенная сигнализация.- generalized alarm.

Функции измерения параметров сети, выполняемые микропроцессорной системой релейной защиты и автоматики:Functions for measuring network parameters performed by a microprocessor-based relay protection and automation system:

- измерение действующих значений токов и напряжений;- measurement of current values of currents and voltages;

- измерение действующих значений тока 3I0;- measurement of current values 3I 0 ;

- вычисление фазовых сдвигов между основными гармониками тока 3I0 и напряжения 3U0, фазными токами IA, IC и линейными напряжениями UBC, UAB соответственно;- calculation of phase shifts between the main harmonics of the current 3I 0 and voltage 3U 0 , phase currents I A , I C and line voltages U BC , U AB, respectively;

- вычисление токов и напряжений прямой и обратной последовательности;- calculation of currents and voltages of the forward and reverse sequence;

- вычисление тока 3I0 и напряжения 3U0 по фазным токам и напряжениям;- calculation of current 3I 0 and voltage 3U 0 for phase currents and voltages;

- измерение частоты;- frequency measurement;

- вычисление коэффициента мощности cos φ;- calculation of the power factor cos φ;

- вычисление активной, реактивной и полной мощности;- calculation of active, reactive and apparent power;

- максиметр измеряемых величин.- the maximeter of the measured values.

Встроенный в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты пульт управления 5 содержит 24 светодиода (функция каждого из них может быть программно назначена пользователем с помощью соответствующего программного обеспечения), а также десять кнопок для навигации по меню, просмотра, ввода или сброса информации.The control panel 5, built into the microprocessor control system for output relays and alarms in accordance with protection algorithms, contains 24 LEDs (each of them can be programmed by the user using the appropriate software), as well as ten buttons for navigating the menu, viewing, entering or dumping information.

Узел идентификации 6 содержащий уникальный идентификационный номер (код). Узел идентификации защищает программное обеспечение устройства от несанкционированного доступа и изменения потребителем.Identification node 6 containing a unique identification number (code). The identification node protects the device software from unauthorized access and changes by the consumer.

Таким образом, введение в микропроцессорную систему релейной защиты и автоматики формирователя аналоговых сигналов, а в микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты микроконтроллера, второго регистра и второго драйвера, пульта и узла идентификации - расширяет функциональные возможности устройства и делает его абсолютно универсальным устройством, снимающим практически все проблемы при заказе, проектировании, модернизации КРУ на объекте и при определении состава ЗИП, а также обеспечивает защиту программного обеспечения устройства от несанкционированного доступа потребителем.Thus, the introduction of analog signal shaper into the microprocessor relay protection and automation system, and the output relay and alarm control system in the microprocessor control system in accordance with the microcontroller protection algorithms, the second register and the second driver, the remote control and the identification node - expands the device’s functionality and makes it absolutely a universal device that removes almost all problems when ordering, designing, upgrading switchgear at the facility and when determining the composition of spare parts, as well as bespechivaet software protection device against unauthorized access by the consumer.

Исключение из микропроцессорной системы релейной защиты и автоматики, по сравнению с прототипом, аналого-цифрового преобразователя, блока частотных фильтров и приемо-передатчика привело к уменьшению габаритов устройства в 2 раза (см. рисунок 6).The exclusion from the microprocessor system of relay protection and automation, in comparison with the prototype, an analog-to-digital converter, a block of frequency filters and a transceiver led to a decrease in the dimensions of the device by 2 times (see Figure 6).

Claims (1)

Микропроцессорная система релейной защиты и автоматики, содержащая блоки гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения, микропроцессорную систему управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты содержит оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, часы, регистр, устройство аналогового ввода-вывода, устройство дискретного ввода-вывода и драйвер последовательного канала, причем вторая группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты является группой входов-выходов для связи с внешними устройствами, третья группа входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, является группой входов-выходов для связи с ПЭВМ, отличающаяся тем, что содержит формирователь аналоговых сигналов, причем микропроцессорная система управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты содержит микроконтроллер, пульт управления с клавиатурой и индикацией, узел идентификации, второй регистр и второй драйвер последовательного канала, группа входов-выходов которого является первой группой входов-выходов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты, группа входов микропроцессорной системы управления выходными реле и сигнализацией в соответствии с алгоритмами защиты соединена с группой выходов формирователя аналоговых сигналов, первая и вторая группы входов которого соединена с группами выходов блоков гальванической развязки и предварительного масштабирования входных сигналов в виде тока и напряжения соответственно.
Figure 00000001
A microprocessor-based relay protection and automation system containing galvanic isolation and preliminary scaling of input signals in the form of current and voltage, a microprocessor-based output relay and alarm control system in accordance with protection algorithms, and the microprocessor-based output relay and alarm control system in accordance with protection algorithms contains an operational storage device, read-only memory device, clock, register, analog input-output device, device in a discrete input-output and a serial channel driver, the second group of inputs and outputs of a microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms is a group of inputs and outputs for communication with external devices, the third group of inputs and outputs of a microprocessor control system for output relays and signaling in accordance with protection algorithms, is a group of inputs and outputs for communication with a PC, characterized in that it contains an analog signal former, and micropro the processor control system for the output relays and the alarm system in accordance with protection algorithms comprises a microcontroller, a control panel with a keyboard and an indication, an identification node, a second register and a second serial channel driver, the group of inputs and outputs of which is the first group of inputs and outputs of the microprocessor control system of the output relays and alarm in accordance with protection algorithms, group of inputs of a microprocessor control system for output relays and alarm in accordance with protection algorithms It is connected to the group of outputs of the shaper of analog signals, the first and second groups of inputs of which are connected to the groups of outputs of the galvanic isolation units and preliminary scaling of the input signals in the form of current and voltage, respectively.
Figure 00000001
RU2011138814/07U 2011-09-21 2011-09-21 MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS RU116711U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011138814/07U RU116711U1 (en) 2011-09-21 2011-09-21 MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011138814/07U RU116711U1 (en) 2011-09-21 2011-09-21 MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU116711U1 true RU116711U1 (en) 2012-05-27

Family

ID=46232244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011138814/07U RU116711U1 (en) 2011-09-21 2011-09-21 MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU116711U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695634C2 (en) * 2016-11-11 2019-07-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Centralized microprocessor system of relay protection, automation and alarm with remote control

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695634C2 (en) * 2016-11-11 2019-07-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") Centralized microprocessor system of relay protection, automation and alarm with remote control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7006237B2 (en) A system with a protective device for the power supply system
US20120081824A1 (en) Method and apparatus for sub-harmonic protection
EP2887482A1 (en) Digital protection relay, digital protection relay test device, and method for testing digital protection relay
CN109428315B (en) Self-adaptive protection method, device and system
US11557450B2 (en) Method for diagnosing the cause of tripping of an electrical protection device, auxiliary device and electrical system for implementing such a method
US20120057266A1 (en) Systems and methods for independent self-monitoring
AU2014268903B2 (en) Automatically configurable intelligent electronic device
JP6626188B2 (en) Grid connection equipment
RU116711U1 (en) MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION WITH PROTECTION OF SOFTWARE FROM UNAUTHORIZED ACCESS
JP7008551B2 (en) Failure determination device and protective relay device
RU87841U1 (en) MICROPROCESSOR RELAY PROTECTION SYSTEM WITH SYNCHRONIZATION BY ASTRONOMIC TIME AND SERIAL CHANNEL FOR COMMUNICATION WITH RELAY PROTECTION DEVICES AND AUTOMATION
RU69281U1 (en) MULTI-PROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION, AUTOMATION, CONTROL AND SIGNALING OF SECTIONAL AND INPUT CIRCUIT BREAKERS
RU69338U1 (en) DIGITAL RELAY PROTECTION DEVICE WITH DIVARIANT BUILT-IN CONTROL PANEL
KR101309400B1 (en) Merging unit with frequency protection function
RU2009115428A (en) EXPLOSIVE MAGNETIC STARTER
RU192293U1 (en) Relay protection and automation
CN105634123A (en) Automatic low-voltage circuit breaker control apparatus with remote monitoring function and application therefor
RU56679U1 (en) MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION OF CELLS OF COMPLETE DISTRIBUTION DEVICES WITH ELEGAS INSULATION AND CONTROL OF A SECTIONAL SWITCH
US20210255655A1 (en) Boundary separation scheme for faults in power systems
RU48240U1 (en) RELAY PROTECTION AND AUTOMATION
CN202815495U (en) Multifunctional marine protection measurement and control device
RU59289U1 (en) MICROPROCESSOR SYSTEM OF RELAY PROTECTION OF HIGH VOLTAGE LINES AND CONTROL OF A LINEAR CIRCUIT BREAKER
JP2012135150A (en) Digital protective relay device
CN204705840U (en) A kind of low-voltage circuit breaker control device automatically
JP5901989B2 (en) Protection relay system and test method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120922