UA150470U - Низьковольтний комплектний розподільний пристрій з вбудованими системами діагностики і керування - Google Patents

Abstract

Низьковольтний комплектний розподільний пристрій (НКРП) з вбудованими системами діагностики і керування містить ввідну шафу з системою автоматичного резервного подання напруги, шафи керування механізмами, які містять блоки керування механізмами, функціональні блоки, інтерфейс зв'язку. Додатково містить систему діагностики, яка містить вбудовані контролери діагностики блоків і пристроїв, контролери діагностики шаф, блок зв'язку з системою діагностики шаф, окремий блок єдиного часу, які з'єднані за допомогою завадостійкого цифрового інтерфейсу. Оперативне керування виконавчими механізмами здійснюється за допомогою локальної мережі завадостійкого зв'язку. При цьому команди подаються потенціалами по окремих електричних лініях зв'язку. Локальне керування можливе з панелі керування блоків та пристроїв за наявності доступу до шафи. Кожний блок керування механізмами має свій незалежний комутаційний ручного керування механізм.

Description

Корисна модель належить до електричної промисловості, а саме до конструкцій комплектних розподільних пристроїв, і може бути використана для розподілу електричної енергії на підприємствах, станціях, підстанціях, власних потреб електростанцій, атомних станцій та ін., для захисту і керування електроприводами виконавчих механізмів різного призначення, виконання діагностики і самодіагностики пристрою.

Відомий "Устройство комплектноеє низковольтное распределения и управления со встроенньмми системами контроля, управления и диагностики" по патенту РФ Мо 203151, МПК

НОгН 7/22, що містить ввідний блок, блок виводу, функціональні блоки, станцію вводу-виводу (СВВ), комутатор.

Ввідний блок призначений для вводу живлення і розподілення струму (електроенергії) всередині шафи низьковольтного комплектного пристрою (НКП).

Станція вводу-виводу (СВВ) реалізує функції керування та збору сигналів за допомогою дискретних модулів і містить: два модулі підключення живлення для забезпечення живленням модулів, встановлених в СВВ; два інтерфейсних модулі, які забезпечують зв'язок з процесором автоматизації зовнішнього керування АСУ; дискретні модулі керування функціональними блоками забезпечують ввід/«вивід дискретних сигналів від датчиків стану технологічного процесу.

Функціональні блоки реалізують функції захисту, діагностики, моніторингу та керування електродвигунами і реалізовані на мікроконтролерах. Функціональні блоки містять вимірювальні модулі вбудованої системи електропривідної арматури, які виконують обробку, записування та зберігання вхідних сигналів та результатів вимірів, забезпечують зв'язок із зовнішнім комп'ютером по локальній обчислювальній мережі або О5В для діагностування технічного стану електропривідної арматури. Комутатор для об'єднання усіх вимірювальних модулів вбудованої системи електропривідної арматури. Для реалізації функцій діагностики функціональні блоки містять вбудовані контролери діагностики блоків: блок перетворення напруги (БПН), блок перетворення струму (БПС), блок обробки і зберігання (БОЗ), кожен з яких виконує діагностику визначених для нього параметрів.

Система діагностики реалізована наступним чином.

Інтерфейсний модуль виконує оперативний програмний самоконтроль і діагностику та надає

Зо інформацію про несправність інтерфейсного модуля та каналів підключення до нього.

Дискретні модулі керування функціональними блоками забезпечують ввід/вивід дискретних сигналів від датчиків стану технологічного процесу (датчики температури, тиску та ін.) з можливою діагностикою ланцюгів підключення датчиків.

Діагностика технічного стану шафи НКП виконується за рахунок одного з модулів керування.

Діагностику електроприводної арматури виконують функціональні блоки. Функціональні блоки з'єднані з інтерфейсним модулем через комутатор. Обмін діагностичною інформацією здійснюється по локальній обчислювальній мережі або ОВ.

Вбудовані контролери діагностики БПН, БПС, БОЗ блоків контролюють: - струми виконавчих механізмів, - вхідну і вихідну напруги.

Контролери в кожному блоці приймають аналогову діагностичну інформацію від усіх вузлів, оброблюють її та передають в СВВ. Станція вводу-виводу (СВВ) контролює: - крайні положення виконавчих механізмів, - роботу вузлів, блоків (автоматичних вимикачів, реле, контакторів, розмикачів (рубильників), - напругу в шафі, - несанкціоноване відкриття шафи.

СВВ приймає дані від вбудованих контролерів діагностики БПН, БПС, БОЗ блоків, обробляє та перетворює в цифровий протокол і передає по інтерфейсним ланцюгам в діагностичний сервер верхнього рівня (робочу станцію).

До недоліків даного пристрою належать: - система діагностики не є незалежною, до того ж складна і недосконала, при цьому функціональні можливості обмежені - для виконання функцій діагностики, потребує використання додаткових і окремих пристроїв. Вбудовані контролери виконують діагностику тільки визначених для них показників; - пристрій має недостатню надійність та функціональну безпеку, оскільки використання цифрових сигналів керування для передачі діагностичної і керуючої інформації є джерелом уразливості; - ланцюги діагностики та керування фізично не відокремлені, тобто відсутня незалежна діагностика усього пристрою;

використання цифрового керування не забезпечує достатню завадостійкість та не виключає помилкове спрацювання (використання цифрового керування є неприйнятним для відповідальних споживачів з підвищеним рівнем безпеки).

Відомий інший "Комплектний розподільний пристрій", описаний в патенті України на корисну модель Мо 74541.

Комплектний розподільний пристрій містить ввідну шафу для прийому і подачі напруги, шафу керування механізмами для подачі живлення виконавчим механізмам (ВМ), систему розподілення струму, засоби керування та діагностики, інтерфейс зв'язку.

Ввідна шафа виконана з системою автоматичного резервного подання напруги і містить основний і резервний вводи напруги. По основному і резервному вводах пристрій відповідно містить вимикачі навантаження, які з'єднанні з відповідними контакторами, кожен із яких з'єднаний з вихідним вимикачем автоматичним. Контактори підключені паралельно по виходу пристрою. Пристрій містить реле контролю напруги, які з'єднані з відповідними контакторами і вимикачами навантаження. Реле контролю напруги призначено для контролю параметрів напруги на основному і резервному вводах напруги.

Шафа керування механізмами містить клемний відсік і відсік функціональних блоків.

Пристрій містить вимикач автоматичний, пристрій освітлювання і п каналів подачі живлення виконавчих механізмів (ВМ), кожен із яких містить ввідний вимикач автоматичний, контактор, пристрій керування контактором. Вимикач автоматичний контролює вихідну напругу.

Система розподілення струму містить горизонтальні шини для розподілення струму по всій зборці і вимикачі автоматичні для розподілення струму між функціональними блоками.

Отже, в пристрої контролюються: - вхідна і вихідна напруга.

В комплектному розподільному пристрої відсутня незалежна діагностики усього пристрою.

Наявна діагностика недостатня, недосконала і не є незалежною, при цьому функціональні можливості обмежені. Відповідно пристрій має недостатню надійність та функціональну безпеку.

В основу корисної моделі поставлена задача створити низьковольтний комплектний розподільний пристрій з вбудованими системами діагностики і керування шляхом

Зо удосконалення системи керування та системи діагностики з прив'язкою її до системи єдиного часу, використання завадостійкого цифрового інтерфейсу (внутрішніх двопровідних ліній зв'язку) для обміну інформацією з іншими пристроями шафи та оперативного керування механізмами, а внаслідок цього модернізації конструкції пристрою в цілому та розширення функціональних можливостей пристрою, забезпечуючи безперервну діагностику усіх елементів (НКРП), підвищення завадостійкості та швидкодії передачі даних, гарантоване забезпечення безперервної подачі напруги, надійність керування та захисту, покращення експлуатаційних характеристик, техніки безпеки, зменшення габаритних розмірів та вартості.

Поставлена задача вирішується тим, що низьковольтний комплектний розподільний пристрій з вбудованими системами діагностики і керування, що містить ввідну шафу з системою автоматичного резервного подання напруги, шафи керування механізмами, які містять блоки керування механізмами, функціональні блоки, інтерфейс зв'язку, згідно з корисною моделлю, додатково містить систему діагностики, яка містить вбудовані контролери діагностики блоків і пристроїв, контролери діагностики шаф, блок зв'язку з системою діагностики шаф та окремий блок єдиного часу, які з'єднані за допомогою завадостійкого цифрового інтерфейсу, оперативне керування виконавчими механізмами здійснюється за допомогою локальної мережі завадостійкого зв'язку, при цьому команди подаються потенціалами по окремих електричних лініях зв'язку, локальне керування можливе з панелі керування блоків та пристроїв за наявності доступу до шафи, кожний блок керування механізмами (БКМ) має свій незалежний комутаційний ручного керування механізм. Синхронізація у часі системи діагностики здійснюється від окремого блока єдиного часу, при цьому діагностика прив'язана до системи єдиного часу. Зв'язок між елементами НКРП здійснюється по двох незалежних основному і резервному каналах передачі даних завадостійкого цифрового інтерфейсу. Блок керування механізмами (БКМ) реалізований на релейній техніці. Система діагностики і система керування гальванічно відокремлені одна від одної.

Організація незалежної системи діагностики дозволить відокремити діагностику від керування, вихід із ладу системи діагностики не призведе до виходу із ладу системи керування, тим самим забезпечить безперервну діагностику усіх елементів (НКРП) і вчасне прийняття рішень, а відповідно надійність керування та захисту.

Використання запропонованих контролерів діагностики блоків та пристроїв, контролерів бо діагностики шаф і блоків зв'язку з системою діагностики шаф дозволить на рівні шафи виробляти алгоритм зупинення технологічного процесу у випадку виявлення несправностей, пов'язаних із терміновою зупинкою технологічного процесу, що забезпечить надійність керування та захисту та безпеку в цілому.

Наявність окремого блока єдиного часу для синхронізації у часі системи діагностики дозволить виявляти дефекти усієї системи в єдиний момент часу.

Зв'язок між елементами НКРП здійснюється по двох незалежних основному і резервному каналах передачі даних завадостійкого цифрового інтерфейсу. Подача команд керування для оперативного керування виконавчими механізмами здійснюється потенціалами по окремих електричних лініях. Діагностична інформація передається по двох лініях: основній і резервній завадостійкого цифрового інтерфейсу. Використання завадостійкого інтерфейсу для зв'язку між елементами НКРП для діагностики та оперативного керування дозволить гальванічно відокремити систему діагностики від системи керування, забезпечить оперативне керування механізмами, необхідну завадостійкість і швидкодію та виключає можливість помилкового спрацювання.

Використання системи автоматичного резервного подання напруги дозволяє при виході із ладу одного із вводів забезпечити пристрій напругою ланцюгом іншого вводу в автоматичному режимі, тим самим гарантувати безперервну подачу напруги.

Наявність незалежних комутаційних ручного керування механізмів для кожного із блоків керування механізмами дозволить керувати ними дистанційно та місцево у ручному режимі.

Корисна модель пояснюється кресленням, на якому представлена структурна схема низьковольтного комплектного розподільного пристрою з вбудованими системами діагностики і керування.

Низьковольтний комплектний розподільний пристрій (НКРП) з вбудованими системами діагностики і керування містить ввідну шафу 1, шафи 2 керування механізмами, функціональні блоки, інтерфейс зв'язку.

Ввідна шафа 1 містить блок З зв'язку з системою діагностики шаф, систему 4 автоматичного резервного подання напруги, вихідний вимикач 5 автоматичний, контролер 6 діагностики шафи.

Система 4 автоматичного резервного подання напруги містить вимикачі навантаження по основному 7 та резервному 8 вводам напруги, реле 9, 10 контролю напруги.

Зо Шафи 2 керування механізмами містять ввідний вимикач 11, контролер 12 діагностики шафи, п каналів подачі живлення виконавчих механізмів (ВМ), кожен із яких містить вимикач 13 автоматичний, блок 14 керування механізмами (БКМ). Кожний БКМ 14 містить контактор 15, пристрій 16 керування контактором, вихідний вимикач 17, контролер 18 діагностики блоків і пристроїв. Кожний БКМ має свій незалежний комутаційний ручного керування механізм, реалізований в пристрої 16 керування контактором. Зв'язок між елементами НКРП здійснюється по двох незалежних основному і резервному каналах передачі даних завадостійкого цифрового інтерфейсу.

Система діагностики містить вбудовані контролери 18 діагностики блоків і пристроїв, контролери 6, 12 діагностики шаф, окремий блок 19 єдиного часу та блок З зв'язку з системою діагностики шаф. Система діагностики з'єднана з робочою станцією (РОС) через комутатор 20.

Низьковольтний комплектний розподільний пристрій (НКРП) з вбудованими системами діагностики і керування працює наступним чином.

Ввідна шафа 1 через систему 4 автоматичного резервного подання напруги подає напругу в шафи 2 керування механізмами по двох вводах - основному 7 та резервному 8 в автоматичному режимі. Через ввідний вимикач 11 живлення надходить в 1... п канали подачі живлення ВМ.

БКМ реалізує функції захисту, діагностики, керування та моніторингу. Команди керування подаються потенціалами по окремих електричних екранованих лініях локальної мережі двопровідного завадостійкого зв'язку.

За необхідності можливе локальне керування з панелі керування блоків та пристроїв за наявності доступу до шафи.

Система діагностики реалізована наступним чином.

Вбудовані контролери 18 діагностики блоків і пристроїв в кожному блоці приймають дискретну та аналогову діагностичну інформацію (сигнали) від усіх вузлів, оброблюють її та передають в блок З зв'язку з системою діагностики шаф.

Вбудовані контролери 18 діагностики блоків і пристроїв контролюють: - струми виконавчих механізмів, - крайні положення виконавчих механізмів, - роботу вузлів блоків (автоматичних вимикачів, реле, контакторів, розмикачів (рубильників), - вхідну і вихідну напруги; бо - передають діагностичну інформацію на верхній рівень.

Контролери 6, 12 діагностики шаф в кожній шафі приймають дискретну та аналогову діагностичну інформацію (сигнали) від усіх блоків і пристроїв, оброблюють її та передають в блок З зв'язку з системою діагностики шаф. Контролери діагностики шаф контролюють: - напругу в шафі, - стан автоматичних вимикачів, - розмикачів, - несанкціоноване відкриття шафи.

Блок З зв'язку з системою діагностики шаф: - приймає дані від вбудованих контролерів діагностики блоків 18 і шаф 6, 12 від усіх зборок, - обробляє та перетворює в цифровий протокол, - передає по інтерфейсним ланцюгам в діагностичний сервер верхнього рівня (робочу станцію (РС)), - у випадку виявлення несправностей, пов'язаних із терміновою зупинкою технологічного процесу, виробляє алгоритм зупинення технологічного процесу.

Діагностичний сервер: - отримує цифрові пакети даних від блока зв'язку з системою діагностики шаф через комутатор 20, - обробляє відповідно до закладених алгоритмів і в зручній формі оброблена інформація надається оператору на робочу станцію, яка: - записує і зберігає відповідно з часовими значеннями, - обраховує для аналізу технологічного процесу або відмов.

Окремий блок 19 єдиного часу здійснює синхронізацію у часі системи діагностики, при цьому діагностика прив'язана до системи єдиного часу.

Claims (5)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Низьковольтний комплектний розподільний пристрій (НКРП) з вбудованими системами діагностики і керування, що містить ввідну шафу з системою автоматичного резервного подання напруги, шафи керування механізмами, які містять блоки керування механізмами, Зо функціональні блоки, інтерфейс зв'язку, який відрізняється тим, що додатково містить систему діагностики, яка містить вбудовані контролери діагностики блоків і пристроїв, контролери діагностики шаф, блок зв'язку з системою діагностики шаф, окремий блок єдиного часу, які з'єднані за допомогою завадостійкого цифрового інтерфейсу, оперативне керування виконавчими механізмами здійснюється за допомогою локальної мережі завадостійкого зв'язку, при цьому команди подаються потенціалами по окремих електричних лініях зв'язку, локальне керування можливе з панелі керування блоків та пристроїв за наявності доступу до шафи, кожний блок керування механізмами має свій незалежний комутаційний ручного керування механізм.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що синхронізація у часі системи діагностики здійснюється від окремого блока єдиного часу, при цьому діагностика прив'язана до системи єдиного часу.

3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зв'язок між елементами НКРП здійснюється по двох незалежних основному і резервному каналах передачі даних завадостійкого цифрового інтерфейсу.

4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що блок керування механізмами реалізований на релейній техніці.

5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що система діагностики і система керування гальванічно відокремлені одна від одної.