RU1695806C

RU1695806C - Device for checking relay protection apparatuses and emergency-prevention automatic equipment

Info

Publication number: RU1695806C
Authority: RU
Inventors: С.Ф. Жуков; М.Д. Дьяченко; М.А. Люх
Original assignee: Мариупольский металлургический институт
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1987-02-09
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: storage data on waveform of output signals is based on permanent memory unit 20 containing eight sinusoidal curves with different content of high harmonic components. Information on curves is presented in form of eight-digit code on each step of sweep with total number of steps amounting to 256. After sending signal START to precision clock frequency generator 17, twelve-digit word is recorded from stack 13. Twelve-digit word determines frequency of output signal of the whole device. Information recorded in each sweep step by channels in first digital-to-analog converter is equivalent to instantaneous value of emf arriving at input of reference signal of the second digital-to-analog converter which functions as controlled attenuator. As inlet busbar of the second digital-to-analog converter is directly connected to microcomputer, at any moment, output signal at output of each channel may be preset within the range from zero to maximum (maximum amplitude of output signal of digital-to-analog converter is 10, 24 V). Analog signal from output of digital-to-analog converter is fed to three current amplifiers 22-24 and three voltage amplifiers 25-27. These amplifiers employ powerful semiconductor base without inductive couplings. To improve accuracy of setting of output parameters, applied to the amplifiers are current negative feedback (for current channel) and voltage negative feedback (to voltage channel). EFFECT: reduced overall dimensions and weight, improved accuracy of setting the output parameters, producing signals of various waveforms, varied output signal frequency, full processing of diagnostic results, possible modelling of operating conditions of protected objects close to real ones. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для формирования в цепях проверяемого устройства релейной защиты и автоматики (РЗА) электрических параметров, соответствующих различным режимам работы защищаемого объекта, а также для сбора и обработки реакций РЗА на поданное воздействие. The invention relates to electrical engineering and is intended for the formation in the circuits of the device under test relay protection and automation (RPA) of electrical parameters corresponding to various modes of operation of the protected object, as well as for collecting and processing reactions of relay protection devices to the applied effect.

Цель изобретения сокращение габаритов и веса, повышение точности задания выходных параметров, получение сигналов различной формы, изменение частоты выходного сигнала, полная обработка результатов диагностирования, возможность моделирования режимов работы защищаемого объекта, близких к реальным. The purpose of the invention is the reduction of dimensions and weight, improving the accuracy of setting output parameters, receiving signals of various shapes, changing the frequency of the output signal, complete processing of the diagnostic results, the ability to simulate the operating modes of the protected object, close to real.

На фиг. 1 показана электрическая функциональная схема устройства для проверки аппаратуры релейной защиты и противоаварийной автоматики; на фиг. 2 показан алгоритм формирования диагностических воздействий устройства. In FIG. 1 shows an electrical functional diagram of a device for testing relay protection equipment and emergency automation; in FIG. 2 shows an algorithm for generating diagnostic effects of the device.

Устройство для проверки аппаратуры релейной защиты и противоаварийной автоматики содержит одноплатную микроЭВМ 1 (МЭ), выполненную, например, на базе микропроцессора КР580ИК80, которая через свой порт ввода-вывода подключена через двунаправленную шину данных к дисплею 2, выполненному, например, на базе контроллера дисплея КР580ВН75 и бытовом портативном телевизоре, а также к клавиатуре 3 и накопителю 4 на магнитной ленте (НМЛ), кроме того, микроЭВМ 1 подключена отдельной шиной данных и управления к расширителю 5 шины данных (РШД) к блоку 6 сбора информации, выполненному на микросхемах К537РУЗ, К572ПВ1, 543КНЗ, 564 и др. а также к ЦАП 7-12, выполненным на микросхемах К572ПА2 и К140, расширитель 5 шины данных двумя портами подключен к выходам накопительного устройства (НУ) 13, выполненного, например, на базе микросхем К564РУ2, третий порт расширителя 5 шины данных разделен на два четырехразрядных: первых из них подключен к первому входу коммутирующего блока 14, выполненного на микросхеме К564ЛС2, выход которого подключен к входу накопительного устройства 13, второй четырехразрядный порт третьего порта расширителя 5 шины данных подключен к блоку формирования управляющих сигналов (БФУС), выполненному на базе микросхем К564, на тактовый вход блока 15 формирования управляющих сигналов подключен выход генератора 16 опорной тактовой частоты (ГОТЧ), выполненный на базе кварцевого генератора, блок 15 формирования управляющих сигналов своей выходной управляющей шиной подключен к входам управления накопительного устройства 13, коммутирующего блока 14, прецизионного генератора 17 тактовой частоты (ПГТЧ), выполненного на микросхемах серии К564, а также к счетчику-распределителю 18, селектору-распределителю 19 каналов, выполненному на микросхемах К564ИД1, К564ИЕ11, и к постоянному запоминающему блоку 20, выполненному на микросхеме К573РФ5, счетчик-распределитель 18 первой выходной шиной подключен к выходу селектора-распределителя 19 каналов и к второму входу коммутирующего блока 14, второй восьмиразрядной шиной подключен к первому входу сумматора 21, выполненного на базе интегральных сумматоров К564ИМ1, выход которого подключен к младшим восьми разрядам адресных входов постоянного запоминающего блока 20, восьмиразрядная выходная шина накопительного устройства 13 подключена к первому входу сумматора 21 и к младшим восьми разрядам прецизионного генератора 17 тактовой частоты, четырехразрядная выходная шина накопительного устройства 13 подключена к старшим четырем адресным входам постоянного запоминающего блока 20 и к старшим четырем разрядам прецизионного генератора 17 тактовой частоты, аналоговые выходы ЦАП 7-9 подключены к усилителям токового канала соответственно 22-24, выполненным по бестрансформаторной схеме на мощных полупроводниковых элементах, выходы которых подключены на зажимы токовых цепей РЗА, аналоговые входы ЦАП 10-12 подключены к усилителям канала напряжения соответственно 25-27, выполненным на мощных высоковольтных полупроводниковых элементах, которые подключены к зажимам цепей напряжения РЗА, входы опорного сигнала ЦАП 7-12 подключены к выходу генератора 28 опорного напряжения, блок 29 питания подключен ко всем узлам и блокам устройства. A device for testing relay protection equipment and emergency control equipment contains a single-board microcomputer 1 (ME) made, for example, based on the KR580IK80 microprocessor, which is connected via its input-output port via a bi-directional data bus to display 2, made, for example, on the basis of a display controller КР580ВН75 and a household portable TV, as well as to a keyboard 3 and a storage device 4 on magnetic tape (NML), in addition, the microcomputer 1 is connected by a separate data and control bus to the data bus expander 5 (RShD) to the data collection unit 6 to the application made on the K537RUZ, K572PV1, 543KNZ, 564, etc. microcircuits, as well as to the DAC 7-12, made on the K572PA2 and K140 microcircuits, the data bus expander 5 is connected by two ports to the outputs of the storage device (NU) 13, made, for example, based on K564RU2 microcircuits, the third port of the data bus expander 5 is divided into two four-digit ones: the first one is connected to the first input of the switching unit 14, made on the K564LS2 microcircuit, the output of which is connected to the input of the storage device 13, the second four-digit port of the third expansion port The data bus driver 5 is connected to a control signal generating unit (BFUS), based on K564 microcircuits, and the output of the reference clock generating unit 16 connected to a crystal oscillator, a control signal generating unit 15, is connected to the clock input of the control signal generating unit 15 its output control bus is connected to the control inputs of the storage device 13, the switching unit 14, the precision clock generator 17 (PHTCH) made on the K564 series microcircuits, and also to the account ICU-distributor 18, the selector-distributor 19 of the channels made on the K564ID1, K564IE11 microcircuits, and to the read-only memory unit 20, made on the K573RF5 microcircuit, the counter-distributor 18 is connected to the output of the selector-distributor 19 of the channels and to the second input of the switching unit 14, the second eight-bit bus is connected to the first input of the adder 21, made on the basis of integrated adders K564IM1, the output of which is connected to the lower eight bits of the address inputs of the permanent storage unit 20, in the eight-bit output bus of the storage device 13 is connected to the first input of the adder 21 and to the lower eight bits of the precision clock generator 17, the four-bit output bus of the storage device 13 is connected to the upper four address inputs of the read-only memory unit 20 and to the upper four bits of the precision clock generator 17, analog outputs of the DAC 7-9 are connected to the amplifiers of the current channel, respectively 22-24, made according to the transformerless circuit on powerful semiconductor elements whose outputs are connected to the terminals of the relay protection circuits, analog inputs of the DAC 10-12 are connected to the amplifiers of the voltage channel 25-27, respectively, made on high-power high-voltage semiconductor elements that are connected to the terminals of the voltage circuits of the relay protection relay, the inputs of the reference signal of the DAC 7-12 are connected to the output of the generator 28 of the reference voltage, the power unit 29 is connected to all nodes and blocks of the device.

Устройство для проверки аппаратуры релейной защиты и противоаварийной автоматики функционирует следующим образом. В память микроЭВМ 1 с помощью накопителя 4 на магнитной ленте загружается исходная информация, зависящая от метода диагностирования данного устройства РЗА, с клавиатуры 3 может быть введена необходимая корректировка. При запуске программы микроЭВМ производит инициализацию расширителя 5 шины данных, через который микроЭВМ загружает накопительное устройство 13, предварительно по четырехразрядной шине третьего порта расширителя 5 шины данных (которая используется в качестве внешней шины управления), подав на блок 15 формирования управляющих сигналов команду "Останов", что переводит все устройство в статический режим, запись информации в накопительный блок осуществляется по адресам, задаваемым по двенадцатиразрядной шине адреса (организованной с помощью второго и первой половины третьего порта расширителя 5 шины данных), в накопительное устройство 13 записывается информация об угле сдвига выходной кривой в каждой фазе каналов тока и напряжения относительно любого произвольно выбранного вектора, о форме каждой кривой, а также о частоте выходных сигналов. A device for checking the equipment of relay protection and emergency automation operates as follows. Initial information, depending on the diagnostic method of this relay protection device, is loaded into the memory of microcomputer 1 using a drive 4 on a magnetic tape; the necessary correction can be entered from keyboard 3. When the program starts, the microcomputer initializes the data bus expander 5, through which the microcomputer loads the storage device 13, first through the four-bit bus of the third port of the data bus expander 5 (which is used as an external control bus), by issuing the Stop command to the control signal generation unit 15 that puts the entire device in static mode, information is written to the storage unit at the addresses specified on the twelve-bit address bus (organized with the help of second and first half of the third port of the expander 5 data bus), the storage device 13 is written information about the angle of shift of the output curve in each phase of the current and voltage channels relative to any arbitrarily selected vector, the shape of each curve, and also the frequency of the output signals.

Хранение данных о форме выходных сигналов в устройстве реализовано на основе постоянного запоминающего блока 20, где записано восемь синусоидальных кривых с разным содержанием высших гармонических составляющих. Информация о кривых представлена в виде восьмиразрядного кода на каждом шаге развертки при общем числе шагов 256. Storage of data on the shape of the output signals in the device is implemented on the basis of a permanent storage unit 20, where eight sinusoidal curves with different contents of higher harmonic components are recorded. Information about the curves is presented as an eight-bit code at each scan step with a total of 256 steps.

После подачи сигнала "Запуск" в прецизионный генератор 17 тактовой частоты записывается из накопительного устройства 13 двенадцатиразрядное слово, определяющее частоту выходного сигнала всего устройства. After the “Start” signal has been supplied to the precision clock frequency generator 17, a twelve-digit word is recorded from the storage device 13, which determines the frequency of the output signal of the entire device.

Частота выходного сигнала задается следующим образом. The frequency of the output signal is set as follows.

Кварцевый генератор 16 опорной тактовой частоты имеет частоту 1342176 Гц, которая в блоке 15 делится на 4 для временного согласования всех блоков устройства. С выхода блока 15 тактовый сигнал частотой 167772 Гц поступает в двенадцатиразрядный генератор 17 с шагом изменения частоты 167772/2¹² 167772/4096 40,96 Гц. Выходная частота генератора 17 определяется весом двенадцатиразрядного кода К, поданного на генератор 17, и в случае, если К 2500, выходная частота равна 40,96˙ 2500 102400 Гц. Далее этот сигнал поступает на счетчик-распределитель с общим коэффициентом деления 2048, который обеспечивает развертку по каналам и по кривой. Таким образом, период выходной кривой в каждом канале будет равен 2048/102400 0,02 с, т.е. частота 50 Гц.The reference clock crystal oscillator 16 has a frequency of 1342176 Hz, which in block 15 is divided by 4 for the temporary coordination of all units of the device. From the output of block 15, the clock signal with a frequency of 167772 Hz enters a twelve-bit generator 17 with a frequency step of 167772/2 ¹² 167772/4096 40.96 Hz. The output frequency of the generator 17 is determined by the weight of the twelve-digit code K applied to the generator 17, and in the case of K 2500, the output frequency is 40.96 ˙ 2500 102400 Hz. Further, this signal is fed to the counter-distributor with a total division factor of 2048, which provides a scan along the channels and along the curve. Thus, the period of the output curve in each channel will be equal to 2048/102400 0.02 s, i.e. frequency of 50 Hz.

Схема позволяет устанавливать частоту выходного сигнала с дискретностью 40,96/2048 0,02 Гц. The circuit allows you to set the frequency of the output signal with a resolution of 40.96 / 2048 0.02 Hz.

Счетчик-распределитель 18 функционирует в следующем порядке. Устанавливается начальное значение восьмиразрядного счетчика и с его выходной восьмиразрядной шины поступает на сумматор, выходная частота генератора 17 делится трехразрядным счетчиком, выходы которых поступают на адресные входы накопительного устройства 13 и на вход селектора 19 распределителя каналов. Counter distributor 18 operates in the following order. The initial value of the eight-bit counter is set and from its output eight-bit bus goes to the adder, the output frequency of the generator 17 is divided by a three-bit counter, the outputs of which are fed to the address inputs of the storage device 13 and to the input of the selector 19 of the channel distributor.

Начальное состояние счетчика "000" устанавливает на выходных шинах накопительного устройства двенадцатиразрядное слово, которое по сигналу блока 15 записывается в генератор 17. Следующее состояние счетчика "001" выводит из накопительного устройства двенадцатиразрядное слово, 8 разрядов которого суммируются с установленным ранее значением восьмиразрядного счетчика, и результат подается на соответствующие адресные входы ПЗУ, а остальные 4 разряда поступают непосредственно на адресные входы ПЗУ. The initial state of the counter “000” sets a twelve-bit word on the output buses of the storage device, which is written to the generator 17 by the signal of block 15. The next state of the counter “001” outputs a twelve-bit word from the storage device, 8 bits of which are added to the previously set value of the eight-bit counter, and the result is fed to the corresponding address inputs of the ROM, and the remaining 4 bits go directly to the address inputs of the ROM.

В необходимый момент времени блок 15 формирует сигнал выборки ПЗУ и на выходную магистраль выводится информация, которая запишется в регистр требуемого канала по сигналу селектора-распределителя 19, после этого вновь меняется состояние трехразрядного счетчика и выводится код "010". Весь процесс повторяется аналогично предыдущему с той лишь разницей, что выходная информация запишется в регистр следующего канала ЦАП 7-12. В момент перехода счетчика из "111" в "000" селектор-распределитель каналов формирует сигнал переноса информации из первых регистров ЦАП во вторые, одновременно во всех каналах при этом инкриминируется состояние восьмиразрядного счетчика и цикл повторяется. At the required time, block 15 generates a ROM sample signal and information is output to the output line, which is written to the register of the desired channel by the signal of the selector-distributor 19, after which the state of the three-digit counter changes again and the code "010" is displayed. The whole process is repeated similarly to the previous one with the only difference being that the output information is written to the register of the next DAC channel 7-12. At the moment the counter moves from “111” to “000”, the channel selector-distributor generates a signal for transferring information from the first DAC registers to the second ones, while the state of the eight-bit counter is charged in all channels at the same time, and the cycle repeats.

На блок-схеме алгоритма приняты следующие обозначения: шаг развертки; число каналов; массив данных режима работы; старшие 8 разрядов НУ; младшие 4 разряда НУ; текущий адрес развертки; текущий адрес данной кривой в канале. The following notation is accepted on the block diagram of the algorithm: sweep step; number of channels; an array of operating mode data; senior 8 bits of NU; the lower 4 bits of NU; current sweep address; current address of this curve in the channel.

Информация, записанная на каждом шаге развертки по каналам в первые ЦАП, эквивалентна мгновенному значению ЭДС, поступающей на вход опорного сигнала второго ЦАП, который выполняет функцию управляемого аттенюатора. Так как входная шина второго ЦАП подключена непосредственно к микроЭВМ, в любой момент времени на выходе каждого канала выходной сигнал может быть задан в диапазоне от нуля до максимума (максимальная амплитуда выходного сигнала ЦАП 10,24 В). The information recorded at each step of the scan along the channels in the first DACs is equivalent to the instantaneous value of the EMF supplied to the input of the reference signal of the second DAC, which performs the function of a controlled attenuator. Since the input bus of the second DAC is connected directly to the microcomputer, at any time at the output of each channel, the output signal can be set in the range from zero to maximum (the maximum amplitude of the output signal of the DAC is 10.24 V).

С выхода ЦАП аналоговый сигнал поступает на три усилителя 22-24 тока и три усилителя 25-27 напряжения. From the output of the DAC, the analog signal is fed to three current amplifiers 22-24 and three voltage amplifiers 25-27.

Данные усилители выполнены на мощной полупроводниковой базе без применения индуктивных связей. Для повышения точности задания выходных параметров усилители охвачены отрицательной обратной связью по току (для канала тока) или по напряжению (для канала напряжения). These amplifiers are made on a powerful semiconductor base without the use of inductive coupling. To increase the accuracy of setting the output parameters, the amplifiers are covered by negative current feedback (for the current channel) or voltage (for the voltage channel).

Claims

DEVICE FOR CHECKING RELAY PROTECTION EQUIPMENT AND ANTI-EMERGENCY AUTOMATION (REA), containing three voltage amplifiers, the outputs of which are designed to connect to the input relay voltage circuits, five digital-to-analog converters, the inputs of which are connected to the control unit with a microcomputer at the input with a keyboard and a display, characterized in that, in order to reduce dimensions and weight, improve the accuracy of setting output parameters, obtain output signals of various shapes, change the frequency of output signal, complete processing of the diagnostic results, the ability to simulate the operation of the protected object, close to real, it additionally includes three current amplifiers, a sixth digital-to-analog converter, and the control unit is made in the form of a data bus extender, switching unit, adder, permanent storage unit, control signal generation unit, reference clock generator, precision clock generator, counter-distributor, channel selector-distributor c, an information collection unit and a reference voltage generator, while the microcomputer is connected to a data bus extender by an eight-bit bi-directional data bus and a control bus, to six digital-to-analog converters and a data collection unit from a diagnostic object, in addition, the bi-directional microcomputer is connected to a magnetic tape drive , keyboard and display, the first and second eight-bit ports of the data bus expander are connected to the inputs of the storage unit, the output of the third port is divided into two, the first four bits Yes, this port is fed through the switching unit to the storage unit, the second four digits are fed to the control signal generation unit, the output of the reference frequency generator is connected to the clock input, in addition, the first output of the storage unit is connected by an eight-bit bus to the first input of the adder and the input of the lower addresses of the precision a clock pulse generator, the second output of the storage unit with a four-bit bus is connected to the input of the highest addresses of a precision clock generator, to the input of a hundred of the addresses of the permanent storage unit, the lower eight bits of which are connected by an eight-bit bus to the output of the adder, the second input of the adder is connected to a distribution meter, the clock input of which is connected by a three-bit bus to the output of a precision clock generator, in addition, the control bus of the control signal generating unit is connected to control inputs of the switching unit, the storage unit, a precision clock generator, counter-distributor, I constantly memorize unit and distributor of the channel selector, and the eight-bit bus of the permanent storage unit and the bus of the selector-distributor of the channels are the outputs of the control unit and are connected to the inputs of six digital-to-analog converters, to the inputs of the reference signal of which the output of the reference voltage generator is also connected, and the inputs of three current amplifiers are connected to the outputs of the corresponding digital-to-analog converters, and the outputs are designed to be connected to the input current circuits of relay protection and automation devices.